呂曉鵬 李文強(qiáng) 孫召進(jìn)
摘 要:基于隔聲測(cè)試評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),通過(guò)試驗(yàn)方法,研究了地鐵車(chē)輛側(cè)墻的隔聲性能。地鐵車(chē)輛車(chē)體側(cè)墻隔聲性能試驗(yàn)主要從側(cè)墻、側(cè)墻填充、側(cè)墻夾層三個(gè)方面進(jìn)行研究。試驗(yàn)結(jié)果表明,填充后的側(cè)墻試件在隔聲效果上有顯著提高,對(duì)于側(cè)墻夾層斷面也有一定效果。試驗(yàn)結(jié)果充分說(shuō)明了填充三聚氰胺泡沫對(duì)隔聲性能的影響,可以對(duì)今后的地鐵車(chē)輛側(cè)墻隔聲性能的優(yōu)化提供幫助。
關(guān)鍵詞:隔聲量;側(cè)墻填充;隔聲材料;聲學(xué)
中圖分類號(hào):TB
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
doi:10.19311/j.cnki.16723198.2017.02.094
隨著城市交通的不斷發(fā)展,現(xiàn)如今越來(lái)越多的城市都進(jìn)入了地鐵時(shí)代,地鐵給人們的生活工作帶來(lái)了便利,同時(shí)人們對(duì)地鐵車(chē)輛的要求也越來(lái)越高,噪聲、舒適度等指標(biāo)受到的關(guān)注日益增加。由于地鐵行駛在隧道中,車(chē)外環(huán)境噪聲很大,對(duì)整車(chē)而言,側(cè)墻的隔聲性能相對(duì)較弱,其隔聲能力的大小,將直接影響到車(chē)內(nèi)噪聲的高低。因此,側(cè)墻結(jié)構(gòu)的隔聲性能研究對(duì)地鐵車(chē)輛的發(fā)展具有重要意義。
1 車(chē)外噪聲
根據(jù)對(duì)現(xiàn)有的地鐵車(chē)輛車(chē)外噪聲測(cè)試結(jié)果分析,掌握地鐵車(chē)外噪聲水平。明線60km/h行駛時(shí):轉(zhuǎn)向架區(qū)域噪聲104dB(A),非轉(zhuǎn)向架區(qū)域噪聲要低約8dB(A);隧道60km/h行駛時(shí):轉(zhuǎn)向架區(qū)域噪聲109dB(A),非轉(zhuǎn)向架區(qū)域噪聲要低約5dB(A),側(cè)墻表面中部噪聲約106dB(A),側(cè)墻端部比中部高1-2dB(A)。
英國(guó)南安普頓大學(xué)振動(dòng)噪聲研究所的軌道系統(tǒng)噪聲專家David Thompson教授在其專著《Railway Noise and Vibration》中,對(duì)輪軌噪聲進(jìn)行了深入研究后,利用TWINS軟件分解出車(chē)輪噪聲、鋼軌噪聲、軌枕噪聲的主要頻段和對(duì)總噪聲的貢獻(xiàn)度,如圖1所示,各部分噪聲的主要頻率為:軌枕噪聲:400Hz以下;鋼軌噪聲:500Hz~1000Hz;車(chē)輪噪聲:1250Hz以上。
車(chē)外噪聲在非轉(zhuǎn)向架區(qū)頻譜較為平順光滑,初步判斷主要為空氣聲;轉(zhuǎn)向架區(qū)域再低頻100~160Hz、中頻500-1000Hz附近出現(xiàn)峰值。由此可知,中頻附近峰值受鋼軌噪聲影響較大。
2 測(cè)試方法
隔聲試驗(yàn)由兩個(gè)混響室組成,發(fā)聲室和受聲室內(nèi)均按照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求無(wú)規(guī)則布置5個(gè)傳聲器,聲源采用12面體無(wú)指向性聲源。測(cè)試時(shí),被測(cè)樣件緊固在測(cè)試窗口上,周邊用木塊和膩?zhàn)用芊夥乐孤┞暋?/p>
測(cè)試期間,發(fā)生室內(nèi)用白噪聲產(chǎn)生100dB以上的混響聲場(chǎng),聲源開(kāi)啟20s至聲場(chǎng)穩(wěn)定后,開(kāi)始發(fā)聲室和受聲室的聲壓級(jí)測(cè)試,采集時(shí)間30s并關(guān)閉聲源。隨后測(cè)量并計(jì)算受聲室的混響時(shí)間。
3 隔聲測(cè)試結(jié)果
本次試驗(yàn)采用的車(chē)體側(cè)墻為鋼板加筋車(chē)體,夾層結(jié)構(gòu)采用的材料為三聚氰胺泡沫,主要進(jìn)行兩組試件對(duì)比。
第一組選擇1、2、3、4#樣件進(jìn)行對(duì)比,主要分析樣件在填充不同位置時(shí)對(duì)隔聲量數(shù)值的影響。其中1#側(cè)墻由蒙皮、橫梁和立柱組成;2#側(cè)墻填充4個(gè)20mm厚凹槽;3#側(cè)墻在2#基礎(chǔ)上填充3個(gè)立柱空腔;4#側(cè)墻在3#基礎(chǔ)上填充5個(gè)橫梁空腔。
第二組選擇1、5、6#樣件進(jìn)行對(duì)比,主要分析二層加入后對(duì)隔聲量的影響,以及填充后再加上二層是否會(huì)進(jìn)一步提高隔聲量。其中5#和6#樣件使用的二層結(jié)構(gòu)都是50mm厚三聚氰胺泡沫。
4 結(jié)論
通過(guò)對(duì)凹槽、立柱、橫梁進(jìn)行填充,側(cè)墻的隔聲量均有1-2dB的提高。
凹槽和橫梁的填充對(duì)中頻(400-1000Hz)的提高明顯,特別是橫梁填充,立柱的填充對(duì)高頻(1250Hz以上)的提高明顯。
只增加二層結(jié)構(gòu),雖然對(duì)隔聲量提高4dB,但主要集中在高頻,這并非地鐵車(chē)輛所關(guān)心的頻段。
在填充后增加二層結(jié)構(gòu),能有效提高中頻的隔聲量,隔聲效果增加了2-3dB。
三聚氰胺泡沫材料密度低,重量輕,對(duì)結(jié)構(gòu)的整體重量影響很小,而且對(duì)隔聲性能提升明顯;對(duì)于側(cè)墻樣件在凹槽、橫梁和二層上填充三聚氰胺泡沫,能在地鐵車(chē)輛關(guān)心的中頻段起到顯著的隔聲效果。
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