地铁车辆车内噪声原因分析

时间：2024-04-25

白清盼董道锋徐永乾

1.青岛地铁集团有限公司运营分公司山东青岛 266000

2.洛阳市轨道交通集团有限责任公司河南洛阳 471000

1 地铁车辆车内噪声概述

由于交通噪声源与工业企业、建筑施工等噪声源不同，轨道作为交通运输基础设施，以其快捷灵活覆盖面广的特点成为区域内或区域和区域之间实现全方位联系的纽带，在区域经济发展中发挥着重要的作用。为了满足居民出行和区域经济发展需要，轨道的建设和交通流量的增加使得交通噪声的影响不可避免。

2 影响因素

2.1 空调机组噪声

空调装置是安装固定在车体上，所以空调工作时所产生的振动噪声会通过车体传递到车厢内部，从而产生噪声。并且，由于车速的原因，空调通风系统的回风口处于气流不稳定状态，从而会产生空气动力性的振动噪声，这是会直接作用在车厢里，让人感受到噪声。

2.2 其他附件噪声

不仅是空调机组噪声，而且还有牵引电机等车辆附件产生的噪声。牵引电机噪声主要有以下几类：空气动力噪声；机械噪声；电磁噪声；电机冷却风扇噪声；然而空气压缩机的噪声主要是由于自身的振动和气流被间歇吸入和排出而造成的空气动力噪声。

2.3 轮轨噪声

除去以上的附件产生的噪声以外，轮轨噪声才是机车车内噪声的主要来源。轮轨噪声主要是由于钢轮钢轨之间的直接摩擦产生的，特别是由于制造工艺的水平有限，钢轨的不平顺对车内噪声影响巨大，以及在车辆通过小半径曲线段是，钢轨与钢轮之间的直接挤压造成的噪声更是山区城市地铁噪声控制所面临的巨大难题。在车辆使用过后，由于摩擦不均，从而导致车轮非圆化日渐严重，这会使得车辆运行过程中会加大车轮对轨道的冲击，从而产生较大撞击噪声。

3 当前采用措施

3.1 轨道线路措施

国内外专家学者在控制或消除由于轨道线路引起的噪声方面进行了大量的研究，还提出了钢轨打磨、钢轨轨头硬化、在钢轨上加装阻尼器等等措施。在对钢轨的轨头硬化方面，研究人员为了降低钢轨的磨耗速率，当前主要是通过对轨道接触面进行热处理等工艺方法来提高钢轨轨头的接触硬度。但仅仅提高轨面接触强度会加速车辆轮对的磨耗速率。所以为了在提高接触硬度的同时能够降低车轮的磨耗速率，在轨道线路上或在车辆轮对上加装喷涂摩擦调节剂的装置。因为选择适当的摩擦调节剂可以将轮轨表面的摩擦系数降低至0.35左右，从而达到有效降低车轮和钢轨的磨耗速率，减缓钢轨波磨的发展。Wu等通过建立数值模型仿真方法，研究发现钢轨无论是短波磨损还是长波磨损都是由于车辆轨道系统的Pinned-Pinned共振导致的。并且通过在钢轨上加装阻尼器就可以有效的降低车辆轨道系统的Pinned-Pinned共振，从而就能够抑制钢轨波磨的发展[1]。

3.2 车辆措施

现在面对由于车辆轮对由于摩擦不均导致车辆产生的振动噪声，现在国内外基本上都是采用的是对轮对进行镟修的方式来抑制车辆振动，如图1所示。但是经过镟修过后的轮对是否能够承受过高的重量？轮对的表面硬度是会经过镟修后降低的。从而降低了车辆轮对的寿命。图1轮对旋修图

图1 轮对旋修图

4 增材再制造分析

面对当前国内在面对车轮非圆化非常主流的方法就是对车轮进行镟修。但在对车轮进行镟修以后，车轮表面的硬度是会降低的，会减少车辆的载重能力。但作为城市交通网络中主要的运输方式，其最重要的就是运输能力。如果其运输能力遭到了削减，这就违背了设计的初衷。

4.1 焊接方式可行性分析

为了让轮对恢复成原有的状态，可以通过对轮对进行焊接的方式进行，通过焊机把焊接材料填补在轮对的圆周上，从而使其达到原有的状态。虽然可以通过焊接的方式把轮对上因为钢轮钢轨摩擦而产生的缺角、缺边等填补上。但是由于摩擦是非常不均匀的，多边形现象非常的严重。而仅仅是靠人工焊接，焊接的精度太差了，从而也达不到标准，而且还很有可能会使得轮对的非圆化特征更加的明显。再加上，通过焊接的方式，这很有可能会灼伤原有的轮对表面，从而会让轮对表面的接触应力下降。

4.2 3D打印技术方式可行性分析

近年来3D打印技术飞速发展，这是一项特有的增材成型技术。就是通过3D打印机把打印材料一层一层的叠加上去，而不是依靠原来的通过削减材料的方式进行的。这是在很大程度上解决了在机械加工过程当中的材料浪费。通过专用的三维软件把轮对的各项要求进行约束，然后导入3D打印机，让其对原有的轮对进行修补打印，这样的增材方式对原来轮对表面的损伤非常的小，而且打印精度非常的高，这个对于修补轮对的非圆化特征是有必要的。