對比分析不同軌道參數(shù)對車輛輻射噪聲的影響

支炎　劉云

摘要：近年來，我國的交通行業(yè)有了很大進展，軌道交通工程建設(shè)越來越多。不同軌道線路條件下，測量同樣型號車輛的輻射噪聲相差4～5dB（A）。文章針對這一現(xiàn)象，從試驗方向開展原因分析，對不同軌道線路的粗糙度及衰減率指標進行測試，對比討論了軌道噪聲粗糙度和衰減率指標對輪軌噪聲的影響，并針對性提出改善建議。

關(guān)鍵詞：高速鐵路列車;噪聲標準;降噪

引言

鐵路建設(shè)的快速發(fā)展，改善了人們的出行條件，縮短了城市間的生活距離，促進了國民經(jīng)濟的發(fā)展，但同時機車車輛運行帶來的鐵路噪聲問題也日益引起公眾的高度關(guān)注。借鑒分析國外鐵路機車車輛噪聲技術(shù)標準，可為我國鐵路機車車輛特別是高速動車組噪聲標準的制修訂提供參考，并為進一步開展鐵路噪聲控制技術(shù)研究提供支撐。

1中國高速鐵路現(xiàn)行噪聲標準概述

目前中國高速鐵路噪聲測試主要參照的是國際標準，車外噪聲測試方法按照ENISO3095-2005《鐵路應(yīng)用—聲學—軌道車輛排放的噪聲測量》要求執(zhí)行，車內(nèi)噪聲測試方法按照ENISO3381-2005《鐵路應(yīng)用—聲學—軌道車輛內(nèi)部噪聲的測量：第2部分》要求執(zhí)行。隨著高速鐵路技術(shù)的發(fā)展，中國已建立了自己的高速鐵路標準體系，但噪聲方面仍按《CRH系列動車組噪聲等評價指標暫行規(guī)定》（鐵總科技[2014]210號）文件執(zhí)行（此規(guī)定可視為中國高速鐵路噪聲標準的前身）。

2車輛福射噪聲頻譜特性分析

車輛以不同試驗速度勻速通過O點時，對車輛運行轄射噪聲進行采樣。選取距軌道中心線最近的測點C1處采樣的噪聲進行1/3倍頻程分析見圖1。

3國內(nèi)鐵路機車車輛噪聲標準

我國現(xiàn)行有效的機車車輛輻射噪聲標準為《鐵道機車輻射噪聲限值》（GB13669—92），該標準規(guī)定了鐵道新設(shè)計、新制造或經(jīng)大修后出廠的鐵道電力、內(nèi)燃和蒸汽機車，在時速小于120km/h運行時的輻射噪聲限值。噪聲測量方法執(zhí)行《聲學軌道機車車輛發(fā)射噪聲測量》（GB5111—2011）規(guī)定，對于電力機車，輻射噪聲限值不超過90dB（A），內(nèi)燃機車不超過95dB（A），蒸汽機車不超過100dB（A）。目前，我國動車組在型式試驗中主要執(zhí)行中國鐵路總公司印發(fā)的標準性技術(shù)文件《CRH系列動車組噪聲等評價指標暫行規(guī)定》（鐵總科技[2014]210號），文件中規(guī)定了靜置輻射噪聲、運行輻射噪聲指標，對CRH系列動車組在不同速度下的噪聲評價指標做出了規(guī)定，噪聲測試方法按照ISO3095要求進行。中國標準動車組的輻射噪聲限值執(zhí)行《時速350公里中國標準動車組暫行技術(shù)條件》（鐵總科技[2014]50號），具體規(guī)定為：當動車組靜置時，在距軌道中心線7.5m、軌面上方1.2m處的噪聲應(yīng)符合：所有設(shè)備按額度工況工作時噪聲不超過75dB（A）;所有設(shè)備按正常工況工作時噪聲不應(yīng)超過65dB（A）。當動車組起動時，在距軌道中心線7.5m、軌面上方1.2m處的噪聲不應(yīng)超過80dB（A）。

4軌道參數(shù)對比分析

4.1軌道噪聲粗糙度測試結(jié)果對比分析

軌道表面粗糙度是影響輪軌噪聲的重要參數(shù)之一。采用軌道噪聲粗糙度測試儀CAT4對線路1和線路2噪聲測試區(qū)域（長度為100m）的軌道進行測試，結(jié)果如圖1所示。

線路1噪聲測試區(qū)域軌道表面粗糙度測試結(jié)果，除波長在5～10cm范圍內(nèi)，粗糙度指標滿足標準ISO3095-2013《Acoustics.Railway applications.Measurement of noise emitted by railbound vehicles》限值外，其余波長所對應(yīng)的粗糙度指標均超出限值。波長4cm處對應(yīng)的粗糙度指標超出標準限值約5dB（A），其他波長范圍對應(yīng)粗糙度指標超出標準限值約0.6～2.5dB（A）。線路2噪聲測試區(qū)域軌道表面粗糙度測試結(jié)果，除在波長12.5cm處對應(yīng)的粗糙度指標超出標準限值約1.7dB（A）外，其他波長所對應(yīng)的粗糙度指標均滿足標準限值。

4.2軌道衰減率測試結(jié)果對比分析

衰減率為軌道的動態(tài)屬性參數(shù)，是影響輪軌噪聲的又一重要參數(shù)。按照DINEN15461-2011《Railway applications.Noise emission.Characterisation of the dynamic properties of track sections for pass by noise measurements;German version》要求，利用錘擊法分別測量軌道的垂向和橫向傳遞函數(shù)FRF（加速度響應(yīng)/激振力），并計算軌道衰減率。圖3和圖4分別為軌道垂向、橫向衰減率測試結(jié)果。

從圖3得知：線路1軌道垂向衰減率測試結(jié)果在0～4000Hz內(nèi)均劣于標準限值;線路2軌道垂向衰減率指標測試結(jié)果在370～650Hz和1700～3000Hz內(nèi)劣于標準限值外，其他頻率段所對應(yīng)的衰減率指標均優(yōu)于標準限值。從圖4得知：線路1軌道橫向衰減率測試結(jié)果在750～1600Hz和大于2300Hz時均優(yōu)于標準限值，其他頻率段所對應(yīng)的衰減率指標劣于標準限值;線路2軌道橫向衰減率測試結(jié)果在550～1150Hz、1950～2200Hz以及大于2800Hz時均優(yōu)于標準限值，除此之外，其衰減率指標均劣于標準限值。

5建議

（1）從國外機車車輛噪聲標準來看，歐洲、美國等均規(guī)定了機車車輛輻射噪聲限值，并且為強制性標準，可以看出歐盟等國家對鐵路機車車輛的輻射噪聲非常重視。目前我國尚缺乏類似系統(tǒng)性機車車輛噪聲限值標準，特別是高速鐵路的噪聲標準，行業(yè)標準性技術(shù)文件中給出的高速動車組噪聲限值，主要用于型式試驗，但不是強制執(zhí)行標準。有必要盡快開展我國高速鐵路噪聲限值及其測量方法標準的研究，最終制定相應(yīng)的標準規(guī)范。（2）要滿足社會發(fā)展變化的需要以及人民群眾日益增長的環(huán)境保護意識和乘坐舒適性的要求，還需要加強我國鐵路特別是高速鐵路的減振降噪技術(shù)研究。建議重點從三個方面開展：一是開展高鐵總體噪聲控制指標分解和評價研究，研究鐵路噪聲源發(fā)聲機理、傳播規(guī)律及關(guān)鍵參數(shù)，研究噪聲控制指標分解方法及聲學設(shè)計優(yōu)化策略。二是開展動車組噪聲控制技術(shù)研究，分受電弓、轉(zhuǎn)向架等不同區(qū)域研究噪聲控制技術(shù)，分輪軌噪聲、氣動噪聲等不同噪聲源研究噪聲控制技術(shù)。三是開展高鐵基礎(chǔ)設(shè)施噪聲控制技術(shù)研究，研究聲屏障、吸聲式無砟軌道、阻尼鋼軌等噪聲控制技術(shù)。

結(jié)語

綜上所述，國內(nèi)高速鐵路客車噪聲評價指標基本接近國際先進水平，所以中國高速鐵路噪聲標準的制定與發(fā)布是可行與可期的。未來車輛降噪研究的一個重要方向是車外運行輻射噪聲控制，重點是輪軌噪聲、轉(zhuǎn)向架區(qū)域噪聲、空調(diào)系統(tǒng)噪聲的降低;另一個重要方向是特殊部位的車內(nèi)噪聲控制，重點是司機室區(qū)域、風擋區(qū)域、受電弓或空調(diào)機組下方客室區(qū)域及車端區(qū)域噪聲的降低。建議整車做噪聲指標分解，制定各大系統(tǒng)的聲學規(guī)范，嚴格控制系統(tǒng)噪聲指標。

參考文獻：

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（作者單位：中車唐山機車車輛有限公司）