馮云明 劉 亮 林 磊 任 遜

（南京中車(chē)浦鎮(zhèn)海泰制動(dòng)設(shè)備有限公司，南京 211500）

國(guó)內(nèi)未來(lái)軌道交通裝備正向著高速化、節(jié)能環(huán)保以及安全可靠的方向發(fā)展。在這一過(guò)程中，噪聲污染問(wèn)題越來(lái)越受人們的關(guān)注。因此，降噪設(shè)計(jì)成為軌道交通裝備的關(guān)鍵技術(shù)之一。軌道車(chē)輛及其配套產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循相應(yīng)的噪聲值指標(biāo)[1]。本文針對(duì)停放制動(dòng)控制模塊在車(chē)輛停放過(guò)程產(chǎn)生的排氣噪聲，采用不同降噪措施后進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試與計(jì)算分析，并根據(jù)噪聲測(cè)試分析結(jié)果進(jìn)行了降噪方案評(píng)價(jià)。

1 結(jié)構(gòu)組成與功能分析

停放制動(dòng)控制模塊，如圖1所示。它由塞門(mén)、濾塵器、減壓閥、停放制動(dòng)電磁閥、雙向閥、電觸點(diǎn)塞門(mén)、測(cè)試插座、壓力開(kāi)關(guān)和制動(dòng)緩解顯示器等組成，長(zhǎng)L1、寬L2和高L3分別為0.415 m、0.25 m和0.16 m。

圖1 停放制動(dòng)控制模塊

停放制動(dòng)控制模塊的電磁閥排氣口處安裝有消聲器，能夠起到降低停放制動(dòng)過(guò)程中的排氣噪聲和防止異物通過(guò)排氣孔進(jìn)入產(chǎn)品的作用。

2 測(cè)試方法與環(huán)境

2.1 測(cè)試方法

依據(jù)《容積式壓縮機(jī)噪聲的測(cè)定》（GB/T 4980—2003）中規(guī)定的噪聲測(cè)定方法，對(duì)停放制動(dòng)控制模塊進(jìn)行噪聲測(cè)試。為確定測(cè)量表面和傳聲器的位置，取一個(gè)恰好包括被測(cè)產(chǎn)品并位于反射平面上的最小矩形六面體作為基準(zhǔn)體，如圖2所示。測(cè)量表面為位于反射平面且與基準(zhǔn)體幾何相似的矩形六面體表面（不包括反射平面），各面與基準(zhǔn)體對(duì)應(yīng)面平行，距離為1 m。

由圖2可以看出，傳聲器上布置有9個(gè)基本測(cè)點(diǎn)，且都位于測(cè)量表面上。其中：1～4點(diǎn)位于每個(gè)側(cè)面的中間，距離反射平面的高度h為基準(zhǔn)體高度的一半，且不小于0.15 m；第5個(gè)點(diǎn)在頂面的中心；6～9點(diǎn)位于測(cè)量表面的4個(gè)頂角上。

圖2 基準(zhǔn)體、測(cè)量表面和傳聲器位置

測(cè)量表面的面積S按式（1）計(jì)算：

式中：a、b分別為測(cè)量面長(zhǎng)和寬的1/2，單位為m；c為測(cè)量面的高，單位為m。

對(duì)于基準(zhǔn)體的最大尺寸小于3 m時(shí)的產(chǎn)品，應(yīng)在任意一個(gè)測(cè)點(diǎn)上測(cè)定背景噪聲，并將測(cè)得的聲壓級(jí)按上述噪聲測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修正。

2.2 測(cè)試環(huán)境

搭建產(chǎn)品停放過(guò)程噪聲測(cè)試電氣環(huán)境，取正對(duì)排氣口的位置為測(cè)量點(diǎn)1，取背對(duì)排氣口的位置為測(cè)量點(diǎn)3，測(cè)量點(diǎn)2、4位于停放制動(dòng)控制模塊左右兩側(cè)，測(cè)量點(diǎn)5～9依據(jù)圖2中的位置關(guān)系進(jìn)行布置。

3 噪聲控制方式

3.1 源頭降噪

根據(jù)現(xiàn)有研究[2]，通過(guò)在排氣口加裝排氣消聲器降低排氣流量，實(shí)現(xiàn)噪聲源主動(dòng)控制，是降低噪聲的重要方式之一。因此，需要選用不同口徑和不同材質(zhì)的消聲器在同一環(huán)境下進(jìn)行降噪水平測(cè)試。為研究消聲器的透氣率，測(cè)定停放制動(dòng)時(shí)風(fēng)缸壓強(qiáng)從600 kPa下降至100 kPa所需要的時(shí)間來(lái)衡量消聲器的流量特性。產(chǎn)品信息見(jiàn)表1。

3.2 噪聲隔離

根據(jù)現(xiàn)有研究[3]，阻斷噪聲傳播路徑是降噪措施之一。為模擬產(chǎn)品木質(zhì)安裝柜的降噪效果，制作木箱覆蓋停放制動(dòng)控制模塊進(jìn)行噪聲測(cè)試。木箱長(zhǎng)約0.52 m，寬約0.44 m，高約0.30 m，木板厚約0.01 m。

4 測(cè)試與分析

4.1 消聲器透氣率對(duì)降噪效果的影響

分別在無(wú)消音器及安裝表1內(nèi)8種消聲器的工況下進(jìn)行噪聲測(cè)試，然后利用式（2）計(jì)算測(cè)量表面平均A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)[4-5]。

通過(guò)對(duì)比計(jì)算結(jié)果可知：隨著消聲器流量的降低，排氣噪聲整體呈降低趨勢(shì)，如表1內(nèi)同材料的序號(hào)為1、2、3、4的銅燒結(jié)消聲器排氣噪聲隨排氣流量降低而減??；安裝R1/4錐形-銅燒結(jié)消聲器的降噪效果最小，為10.5 dB（A）；安裝R1/8錐形-不銹鋼燒結(jié)消聲器降噪效果最佳，為29 dB（A）。

表1 消聲器信息

4.2 消聲器材料對(duì)排氣噪聲的影響

選用螺紋口規(guī)格相同且外形和流量相近的消聲器，分別在初始?xì)庠磯簭?qiáng)為600 kPa、500 kPa、400 kPa和300 kPa的條件下，測(cè)量1～9點(diǎn)的排氣噪聲值，然后利用式（2）計(jì)算測(cè)量表面平均A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)，計(jì)算結(jié)果如圖3所示。

圖3 消聲器材料對(duì)噪聲影響

通過(guò)對(duì)比計(jì)算結(jié)果可知：在300～600 kPa的初始?jí)簭?qiáng)范圍內(nèi)，排氣噪聲均會(huì)隨著初始?jí)簭?qiáng)的增加而增大；第二，同一初始?jí)簭?qiáng)下，錐形消聲器的接口相同，銅燒結(jié)與不銹鋼燒結(jié)的消聲器在流量相近的情況下，不銹鋼燒結(jié)的消聲器降噪水平較高。

4.3 覆蓋箱體的影響

在停放制動(dòng)控制模塊中安裝R1/8錐形-銅燒結(jié)消聲器并覆蓋木箱，計(jì)算測(cè)量表面的面積為16.24 m2。設(shè)置初始?xì)庠磯簭?qiáng)為600 kPa時(shí)，測(cè)量1～9點(diǎn)噪聲值。依據(jù)式（2）計(jì)算得排氣噪聲平均聲壓級(jí)為70.3 dB（A）。與無(wú)覆蓋木箱狀態(tài)下排氣噪聲平均聲壓級(jí)為79.2 dB（A）相比，覆蓋木箱噪聲降低約9 dB（A）。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)不同降噪方案進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試與分析，結(jié)果表明：

（1）排氣口位置安裝消聲器可有效降低排氣噪聲，最大降噪29 dB（A）；

（2）不同通氣流量與材質(zhì)的消聲器降噪效果存在差異，排氣流量越小，降噪效果越優(yōu)，其中不銹鋼燒結(jié)材質(zhì)消聲器降噪效果較優(yōu)；

（3）通過(guò)覆蓋木質(zhì)箱體隔斷噪聲傳播路徑，可有效降低噪聲約9 dB（A）。

在降噪設(shè)計(jì)時(shí)，受排氣時(shí)間要求，需選擇合適通氣流量消音器，從而有效提升乘客的舒適性。以上測(cè)試分析可為軌道車(chē)輛氣動(dòng)類(lèi)產(chǎn)品排氣降噪設(shè)計(jì)提供參考。