地铁车内噪声特性

地铁车内噪声特性　６９　文章编号：１００６．１３５５（２０１０）０２－００６９－０３　地铁车内噪声特性　张晓排，刘　岩，钟志方　（大连交通大学交通运输工程学院，辽宁大连摘１１６０２８）　要：对地铁车辆在静止及运行情况下进行车内噪声测试。测点布置在车体中央、风挡及转向架上方距地　板面不同高度处。在静止情况下，空调送风口处噪声值为７７．８　ｄＢ（Ａ）。车辆运行分为隧道内和高架上两种情况，　隧道内运行时，车内相应点处的噪声值比高架上高１．０—５．９　ｄＢ（Ａ）。车辆在运行过程中对车内噪声影响较大的　是轮轨噪声，车辆附属设备影响较小。车辆的密封性对车内噪声的分布有较大的影响，应提高车门、风挡的密　封性。　关键词：声学；地铁车辆；噪声；测试；隧道；高架　中图分类号：Ｕ２７０．６　文献标识码：Ａ　ＤＯＩ编码：１０．３９６９／ｉ．ｉｓｓｎ．１００６—１３５５．２０１０．０２．０６９　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　Ｎｏｉｓｅ　ｉｎ　Ｓｕｂｗａｙ　Ｃａｒｓ　ＺＨＡＮＧ　Ｘｉａｏ－ｐａｉ，ＬＩＵ　Ｙａｎ，ＺＨＯＮＧ　Ｚｈｉ－ｆａｎｇ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｄａｌｉａｎ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｌｉａｎ　Ｌｉａｏｎｉｎｇ　１　１　６０２８，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｎｏｉｓｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｉｎ　ａ　ｓｕｂｗａｙ　ｅａｒ　ｗｅｒｅ　ｍａｄｅ．Ｔｈｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｐｏｉｎｔｓ　ｗｅｒｅ　ｐｏｓｉ—　ｔｉｏｎｅｄ　ａｔ　ｔｈｅ　ｃｅｎｔｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃａｒ＇ｓ　ｂｏｄｙ，ａｎｄ　ａｔ　ｔｈｅ　ｖｅｓｔｉｂｕｌｅ　ｄｉａｐｈｒａｇｍ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｂｏｇｉｅ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ａｂｏｖｅ　ｔｈｅ　ｆｌｏｏｒ　ｗｉｔｈ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｈｅｉｇｈｔｓ．Ｉｔ　ｉｓ　ｆｏｕｎｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｎｏｉｓｅ　ａｔ　ｔｈｅ　ａｉｒ—ｏｕｔｌｅｔ　ｉｓ　７７．８　ｄＢ（Ａ）ｉｎ　ｔｈｅ　ｃａｓｅ　ｏｆ　ｓｔａｔｉｃ　ｃａｒ．Ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｔｒａｉｎ　ｗａｓ　ｒｕｎｎｉｎｇ，ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅ　ｎｏｉｓｅ　ｏｆｔｈｅ　ｓｕｂｗａｙ　ｃａｒ　ｉｓ　１．０—５．９　ｄＢ（Ａ）ｈｉｇｈｅｒ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｕｂｗａｙ　ｔｕｎｎｅｌ　ｔｈａｎ　ｔｈａｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒａｉｌｗａｙ　ｖｉａｄｕｃｔ．Ｗｈｅｅｌ／ｒａｉｌ　ｎｏｉｓｅ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｍａｊｏｒ　ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｏｒ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｉｎ—　ｔｅｒｎａｌ　ｎｏｉｓｅ，ｗｈｉｌｅ　ｔｈｅ　ｎｏｉｓｅ　ｆｒｏｍ　ａｕｘｉｌｉａｒｙ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ　ｃａｎ　ｕｓｕａｌｌｙ　ｂｅ　ｎｅｇｌｅｃｔｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｅｘ－　ｅｅｐｔ　ｔｈｅ　ｐｏｒｔｉｏｎｓ　ｎｅａｒ　ｔｈｅ　ａｉｒ—ｏｕｔｌｅｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒｕｎｎｉｎｇ　ｃａｒ．Ｔｈｅ　ｃｏａｃｈ　ａｉｒｐｒｏｏｆ　ａｆｆｅｃｔｓ　ｔｈｅ　ｎｏｉｓｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃａｒ，ＳＯ　ｔｈｅ　ａｉｒｐｒｏｏｆ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｏｏｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｖｅｓｔｉｂｕｌｅ　ｄｉａｐｈｒａｇｍ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ａｃｏｕｓｔｉｃｓ；ｓｕｂｗａｙ　ｃａｒ；ｎｏｉｓｅ；ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｔｕｎｎｅｌ；ｖｉａｄｕｃｔ　现在地铁车辆已经是大中城市市民出行必不　可少的乘车工具，它具有准时、方便、快捷的优点。　地铁车辆主要运行在隧道内和高架桥上。根　据国内外相关试验研究，地铁车辆噪声源主要为：　轮轨噪声（轮轨滚动噪声、轮轨撞击噪声、啸叫声）、　减速箱噪声、电机的电磁噪声、空压机噪声、空调系　统噪声以及受电弓电磁噪声等　Ｊ。一方面地铁车　但是地铁车辆车内噪声又给车内的乘客带来诸多　烦恼。　ＨＡＲＲＩＳ　ＣＭ曾对地铁车内噪声的频谱特性进　行研究¨　。目前随着我国各大、中城市地铁的逐步　兴建，国内学者对该问题也进行了一系列的调查和　研究，对南京、广州等的地铁噪声进行调查　，对　地铁车辆噪声进行预测，提出相关降噪措施　Ｊ。　辆噪声源辐射的噪声以绕射、透射等通过空气传播　进入车内，另一方面轮轨作用力等引起车体振动也　会向车内辐射噪声，致使车内噪声较高。　通过测试地铁车辆车内噪声，分析车内噪声的　空间分布，并且利用声波在空气中的传播原理，分　析造成该分布的原因，以及引起车内噪声的主要噪　声源　收稿日期：２００９—０６—０８　基金项目：辽宁省教育厅攻关计划项目（０５１１３３５）　作者简介：张晓排（１９７７一），女，河北人，Ｔ学硕士，讲师，研究方向　噪声与振动控制。　Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｘｐ＠ｄｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ　２０１０年４月　噪声与振动控制　第２期　１试验方法及测试内容　１．１试验内容　本试验以带受电弓的动车作为测试对象，分别　在隧道内和高架桥上测试，除试验人员及司乘人员　外，无乘客。分别对车辆静止时的背景噪声、车辆　静止时空调全开状态车内噪声，以及车辆运行（运　行速度５０、６０、７０和８Ｏ　ｋｍ／ｈ）时车内噪声进行了测　试。考虑到人坐、立位置及空调的影响，测点高度　分别为距地板面１．２　ｍ、１．６　ｍ及１．８　ｍ。在风挡、　转向架上方地板面及车体中央分别布置测点。测　试布点见图１。　注：１点——风挡处距地板面高１．６　ｍ；　２／３点——转向架上方，距地板面１．２ｍ和１．６ｍ；　４点——送风口，距地板面１．８ｍ。　５／６点——车体中央，距地板面１．２、１．６ｍ。　罔１　车内噪声测试点布置图　Ｆｉｇ．１　Ｔｈｅ　ｐｏｓｉｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｐｏｉｎｔｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｕｂｗａｙ　ｃａｒ　１．２试验结果计算方法　根据声压级的叠加原理，若背景噪声与声压级　之差超过１０　ｄＢ（Ａ），则无需对测得的噪声值进行修　正。车辆运行噪声值是在空调全开时测得的，即该　噪声值是轮轨噪声、空调系统噪声等共同作用的结　果，若要去除空调系统对车内噪声的影响，则可用　公式（１）进行计算。　Ｌｐ　＝ｌＯｌｇ（１０　一１０　－）　（１）　其中：　——总的声压级；　空调系统单开时测点的声压级；　去除空调系统噪声测点的声压级。　２车内噪声测试结果　车辆在静止时测试车内的背景噪声值见表１。　表１车内背景噪声　Ｔａｂ．１　Ｔｈｅ　ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ　ｎｏｉｓｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃａｒ　测点　１　２　３　４　５　６　声压￣＿ＸＣｄＢ（Ａ）４１．２　３８．４　３８．６　３８．８　４２．０　４０．４　２．１空调系统噪声　车辆静止情况下，空调全开。在车内各测点的　噪声值见表２。送风口沿车顶两侧均匀分布，在送　风口４点噪声值最大，风挡１点的噪声值最低。即　随噪声源（送风口）距离的增加，噪声值减小。　表２空调全开时车内各测点噪声值　Ｆｉｇ．２　Ｔｈｅ　ｎｏｉｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｐｏｉｎｔｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃａｒ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｏｎ　测点位置　１　２　３　４　５　６　声压级／ｄＢ（Ａ）６７．５　６９．１　７０．４　７７．８　６９．３　６８．９　由图２可以看出，５００　Ｈｚ以下，噪声值大小较　均匀；在５００　Ｈｚ以上，时间轴（横轴）上有一些条状　的亮色，代表在该时间段处噪声值较高，即在５００　Ｈｚ以上的频段，随时间变化声压级有较大的起伏。　２４　２５　８ｏ　９０　ｌ００　图２送风口噪声频谱图　Ｆｉｇ．２　Ｔｈｅ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｓｐｅｃｔｒｏｇｒａｍ　ｏｆ　ａｉｒ　ｏｕｔｌｅｔ　ｎｏｉｓｅ　送风口处的冷风是由空调单元机组内的通风　机送人车厢内。通风机为周期性旋转的机械设备，　若送风口噪声中含有明显的旋转噪声，则其频谱图　上应有明显的谐波，即在频率轴上（纵轴）应有明显　的亮带，但在图２中并未发现明显的亮带。则送风　口噪声主要为气动噪声。　２．２车辆运行时车内不同位置噪声的分布　由表３、表４可以看出，在相同的运行速度下，　在隧道内运行时的车内噪声高于在高架上运行时　的噪声值，各点噪声在隧道内、外相差１．０—５．９　ｄＢ　（Ａ）；隧道内外车内各点噪声值从高到低依次为：风　挡、送风口、车体中央、转向架上方。　表３隧道内运行工况车内噪声值（单位：ｄＢ（Ａ））　Ｔａｂ．３　Ｔｈｅ　ｎｏｉｓｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃａｒ　ａｔ　ｓｐｅｅｄｓ　ｏｆ　５０—８０ｋｍ／ｈ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｔｕｎｎｅｌ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ａｉｒ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｏｎ（ｕｎｉｔ：ｄＢ（Ａ））　５０　６０　７０　８０　地铁车内噪声特性　７】　表４高架上运行工况车内噪声值（单位：ｄＢ（Ａ））　Ｔａｂ．４　Ｔｈｅ　ｎｏｉｓｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃａｒ　ａｔ　ｓｐｅｅｄｓ　ｏｆ　５０—８０ｋｍ／ｈ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｖｉａｄｕｃｔ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ａｉｒ　ｃｏｎｄｉ７　９　ｔｉ８ｏｎ　ＯＨ（ｕｎｉ　８　８　５ｔ：ｄＢ（Ａ））　●　２　●　４　●　●　　７　８　４　６　８　７　１　８　２　８　３８　●　　■●　●　９　０　９　９　５Ｏ　７　８　８　８　９　●　●　２　●　４　●　６０　５　４　９　７０　８　８　８　８　１　●　２　　●３　●　４　●　１　５　７　７　８０　９　７　ｌ　８　２　８　４　８　●　■　●　●　３分析和讨论　１　５　９　ｌ　７　８　８　８　３．１　空调系统对车内噪声的影响　９　●　●　３　●　４　●　４　２　０　４　车辆在运行工况下，车内各测点的噪声值与车　辆静止空调全开情况的噪声差值见表５。由表５可　以看出，空调送风口噪声对测点４的影响较大，但对　车内其余测点的影响可以忽略不计。　表５车辆运行与车辆静止噪声差值　（空调全开）（单位：ｄＢ（Ａ））　Ｔａｂ．５　Ｔｈｅ　ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｎｏｉｓｅ　ｖａｌｕｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃａｒ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ａｉｒ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｏｎ　ａｔ　ｔｈｅ　ｒｕｎｎｉｎｇ　ａｎｄ　ａｔ　ｔｈｅ　ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ　ｓｔａｔｅ　３．２隧道与高架对车内噪声的影响　当车辆在隧道内运行时，由地铁车辆辐射的噪　声，一部分是以透射声和绕射声的形式传人车内；　一部分经过隧道壁面的反射又以透射声波和绕射　声的形式传人车内，致使车内噪声较车辆在高架轨　道上运行时高。车辆在隧道内及在高架上运行时，　车辆噪声传人车内的原理见图３所示。　图３轮轨噪声在隧道内的反射　Ｆｉｇ．３　Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｗｈｅｅＬ／ｒａｉｌ　ｎｏｉｓｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｔｕｎｎｅｌ　３．３车体密封性对车内各点噪声的影响　车辆在运行时，在风挡处噪声值最大。经分析　可知，除测点４外，其余各点的噪声值主要受轮轨噪　声的影响较大，即车内噪声主要是由车外经门、窗、　风挡等传入车内。风挡是相邻两车辆的连接部位，　也是密封的薄弱环节，因此在该处造成声泄露，致　使该点噪声值最高。此外车体中央的噪声值较转　向架上方高，分析其原因可能有两个：一是车体中　央底架上悬挂的附属设备为噪声值较高的噪声源；　二是，中央测点靠近车门与侧墙连接部位，端部测　点靠近车窗，则车体中央的车门的密封性与车体端　部车窗的密封性相比较差。在车体中央底架上悬　挂的设备是制动电阻、制动控制模块、设备箱等，没　有较大的噪声源，因此可判断导致车体中央测点较　大的原因主要是车门的密封性较车窗差。　４　结　语　通过对地铁车辆在隧道内外，运行及静止状态　的噪声测试，可得出如下结论：　（１）车辆在运行过程中在车辆的附属设备对　车内噪声的影响不大，主要的噪声源为轮轨噪声。　（２）在隧道内，车内噪声值较高架上高出１．０　—５．９　ｄＢ（Ａ）。　（３）车辆的密封性对车内噪声的分布有较大　的影响，应提高车门、风挡的密封性。　参考文献：　［１］Ｈａｒｒｉｓ　ＣＭ，Ａｉｔｋｅｎ　ＢＨ．Ｎｏｉｓｅ　ｉｎ　ｓｕｂｗａｙ　ｃａｒｓ［Ｊ］．Ｓｏｕｎｄ　ａｎｄ　Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ，１９７１，２：１２—１４．　［２］周宁晖，喻义勇，石　勇．南京市地铁噪声影响调查　［Ｊ］．环境监测管理与技术，２００６，２：２０—２２．　［３］梁笑娟，宋刚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