摘要
以地铁为代表的城市轨道交通以其安全快捷、全天候、运量大、污染少等特点已发展成为现代化大中型城市公共交通的骨干。但当地铁列车运行于部分线路上时，会辐射出显著的列车车内噪声，严重影响了司机和乘客的乘车舒适性。降低车内噪声，已经成为改进地铁运行的重要指标，也是进一步提升地铁竞争力的重要方向之一。本文主要针对国内某地铁线路出现的车内异常噪声问题，进行大量的线路对比试验，分析了其产生原因，并针对性地提出相应的改进措施，为地铁公司的后期维护以及地铁车辆的低噪声设计提供参考。本文的主要工作和结论如下： 首先，测量了地铁车辆在静置状态下和75 km/h的速度全线运行时的车内噪声，发现车辆运行时车内噪声要比车辆静置时的车内噪声大10~20 dBA。当列车以75 km/h的速度行驶时，绝大部分运行区间内的车内噪声均超过了83 dBA车内噪声限值。频谱分析结果显示，正常运行时车内噪声的主频在400-800 Hz范围内。同时，利用球型阵列声源识别技术对司机室、1车和2车进行车内声源识别，发现车内声源主要位于部分车窗边角、车门门缝以及车内地板处。进一步分析车辆关键零部件振动传递测试结果，发现车窗和车门处的噪声主要通过空气路径传播，而地板处的声源主要为结构振动辐射噪声。 在车辆噪声和振动测试的同时，也对线路的波磨情况进行了现场调研。对比发现，波磨较严重区段与车内噪声过大区段基本重合，车内噪声的主频（400-800 Hz）也与典型波长30-50 mm波磨的通过频率相吻合。为确认钢轨波磨对车内噪声的影响，选择对波磨严重区间的钢轨打磨后重新进行测试。打磨前后车内噪声测试结果对比显示，打磨使车内噪声降低了高达10 dBA。不同波长波磨区段的车内噪声测试结果表明，波长125-160 mm的长波波磨对车内噪声影响较小，异常噪声的主要原因是上述波长30-50 mm短波波磨。 为排除车轮的影响，也对车辆进行了镟轮，并对比了镟修前后的车内噪声测试结果。对比发现，车辆镟轮后车内噪声反而增大了0.5-1.5 dBA。为分析其原因，对车内噪声频率和车轮粗糙度进行了更深入分析，发现镟轮产生的105-140 阶次的高阶多边形是造成车内噪声略微增大的原因。此外，分析车辆以不同行驶速度经过不同形式轨道时的测试结果，发现车速由75 km/h降低至60 km/h时，车内噪声平均降低约5.2 dBA。车速由75 km/h降低至60 km/h时，车内噪声平均降低约4.1 dBA。而轨道形式对车内噪声影响范围不超过1 dBA。 最终，统计试验中获得的大量测试数据，得到了车内噪声声压级与30-50 mm短波长波磨幅值的经验关系曲线，并在此基础上，提出了通过车内噪声测量结果反推钢轨波磨幅值的间接测量方法。针对车内异常噪声，从控制声源的角度提出了短波长钢轨波磨的打磨限值，还从车辆和轨道的角度提出了一些改进建议。
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