姚安平
西安市轨道交通集团运营分公司运营二中心，陕西 西安 710018
摘要：随着物质生活条件的提高，人们对生活环境的要求也越来越高，尤其是城市空气质量和环境噪声问题，越来越受到人们的关注。地铁多功能内燃机车是为大中城市的地铁建设服务的，而建设地铁的城市往往对环保的要求很高。因此，用于城市轨道交通建设的地铁多功能内燃机车的废气排放和噪声问题，就上升为该产品能否顺利进入市场的关键问题。文章主要就地铁内燃机车降低废气及噪音污染的措施进行了相关的分析，以供大家交流探讨。
关键词：地铁内燃机车；废气；噪音；污染；
前言
内燃机车是以内燃机作为原动力，通过传动装置驱动车轮的机车。它的燃料在汽缸内燃烧，所产生的高温高压气体在汽缸内膨胀，推动活塞往复运动，连杆带动曲轴旋转对外做功，燃料的热能转化为机械功。柴油机发出的动力传输给传动装置，通过对柴油机、传动装置的控制和调节，将适应机车运行工况的输出转速和转矩送到每个车轴齿轮箱驱动动轮，动轮产生的轮周牵引力传递到车架，由车架端部的车钩变为挽钩牵引力来拖动或推送车辆
一、降低内燃机车废气排放的方法
内燃机车的废气来源于机车柴油机。柴油机排出的废气中含有大量的NO、SO2、CO、CH等有害物质，降低废气排放，实质上就是降低废气中的有害物质的含量、降低废气浓度、降低废气温度。降低内燃机车废气排放的方法如下∶
1.增设废气净化器。在选用机车柴油机时，选用带有废气净化功能的柴油机，或者另外配置废气净化器。使柴油机气缸中的废气在净化器内进行二次燃烧处理，废气经过二次燃烧后，燃烧较为完全，此时排出的有害物质的含量将会大幅降低。
2.采用水洗塔。在机车柴油机的废气排放系统中，设置一个废气水洗塔，使柴油机排出的高温废气，经过水洗塔水洗冷却，一方面可有效降低废气排放的温度，另方面通过H2O来吸收废气中的NOx、SO2有害物质，从而达到既降低了废气排放的温度，又降低有害物的含量的目的。
二、噪声测试
1.测试设备
噪声测试采用传声器阵同步测试系统，该系统主要由计算机、丹麦BBM多通道数据采集分析仪、B&K公司4189型传声器、杭州爱华仪器公司AWA6221B型校准器、声学支架等组成。
2.测点布置
测试对象为地铁用内燃调车机车（以下简称机车），测试标准参照GB/T3450-2006《铁道机车和动车组司机室噪声限值及测量方法》。测试机车上部分为4个室，由左至右依次为Ⅰ端司机室、辅助室、动力室、Ⅱ端司机室，各室共计设置16个测试点，其中两端司机室测试点距司机室地板高度为1.5m，其余测试点距走廊地板高度为0.5m，具体位置如图1所示。
3.测试步骤
试验地点选择空旷的场地，场地周围相对安静，避免环境噪声对试验的影响。试验开始前需对每个传声器进行校准，将采样率设置为32768Hz。试验过程中，机车处于定置状态，柴油机分别运转为750r/min、1000r/min、1200r/min、1500r/min、1800r/min、2100r/min共计6个工况，每个工况测试时间为90s。
4.结果
（1）不同工况下各测试点噪声声压级对比
根据各测试点声压级测试结果可知，各测试点声压级随柴油机转速的增加而升高，且在柴油机转速为2100r/min时各测试点声压级达到最大，其中越靠近柴油机的测试点声压级越大，测试点12、13声压级最高达113.6dB。同时，动力室内测试点12、13、14、15、16在同一工况下的声压级非常接近，这是由于声波在密闭的室内经多次反射叠加形成了混响场造成的，这对噪声源的判定造成一定的影响，但可知噪声源与柴油机运行转速具有相关性。
（2）两端司机室噪声对比
Ⅰ端司机室在各种工况下，测试点1、2声压级均低于78dB（A）的国家标准限值，而Ⅱ端司机室在柴油机转速为1500r/min、1800r/min、2100r/min时，测试点3、4、5、6声压级均超78dB（A）的限值。同时，Ⅰ端司机室各工况下声压级均低于Ⅱ端司机室，噪声值相差约10dB（A）左右。这是由于机车受内部设备配置和外部限界尺寸的限制，机车总体设备布置无法实现对称布置，使得距离动力室较近的Ⅱ端司机室噪声比Ⅰ端司机室高。
（3）Ⅱ端司机室噪声频谱对比
从对机车不同工况下Ⅱ端司机室内测试点4、5、6做1/3倍频程的频谱分析图可知，不同工况下测试点的噪声频谱曲线趋势基本一致，具有较好的相关性，说明3个测试点主要噪声源相同。从频谱图来看，频谱基本上由3段组成∶低频段200Hz以下，中频段300～1000Hz，高频段以2000Hz为中心，其中峰值出现在500～700Hz附近，且测试点4的频谱一般比测试点5、6稍大，表明动力室的噪声源离测试点4较近。同时，Ⅱ端司机室的3个测试点在50～100Hz频段存在较大峰值，并随转速变化，说明随着柴油机转速的提高，噪声源对Ⅱ端司机室的影响愈加剧烈，且噪声源与柴油机转速有强相关性。
三、降低内燃机车噪声污染的方法
内燃机车的噪声主要来源于柴油机排放的废气和冷却风扇的气流声音，以及柴油机齿轮减速箱等传动部件的机械振动和磨擦声音。降低噪声就要从振动、磨擦、流道和流速这些方面着手，具体方法如下∶
1.减振和隔振
机械振动发出的噪声是内燃机车上最主要的噪声。由于各个部件都不相同，振动发出的噪声的频率和声级都不一样，是最为复杂的噪声源。因此，在设计时就要采取减振和隔振措施∶采用弹性支承吸振减振;调整配置各档传动部件的传动速比，加大振动零件的刚性，尽量把各个振动源的振动频率错开;采用弹性联轴器或柔性联接轴，把各个振动源相互隔开，从而避免共振，减少噪声叠加，达到降低噪声的目的。
2.润滑和减磨
内燃机车传动系统中机械磨擦产生的噪声，也是一个不可轻视的噪声源。减少磨擦噪声可以通过提高零件加工精度和粗糙度来达到，但这样做不太经济，代价昂贵。而通过用高性能润滑油脂，如欧米加57油脂，或在润滑油中加入合适的添加剂，如欧米加904添加剂，改善润滑状况，从而达到降低机械磨擦噪声的目的，即方便，又经济，同时还可减少零件的磨损，延长零件的使用寿命，可谓一举两得。
3.降速和消音
内燃机车柴油机废气排放噪声和冷却风扇的气流声音，是又一种噪声源。通过上述对废气排放的净化、水洗处理，同时也可达到降低废气排放噪声的目的;在柴油机废气排气口安装消音器，也是一个降噪声的方法;通过对冷却风扇叶片和流道作表面处理和适当降低风扇转速，减小空气与叶片和流道间的磨擦，减小空气与空气间的磨擦，也可大大降低气流的噪声。
4.隔音和吸音
内燃机车的噪声源既多又复杂，在采取隔音、吸音措施时，一定要先对噪声进行测试分析，针对不同频率的声源，要采用相应的不同材质和方法。尽量提高车体墙板本身的刚性，再用各种密封材料，如橡塑密封件、TS1328结构件胶填充所有缝隙，尽量把动车室和司机室做得更密封;同时可在车体墙面上喷涂适当厚度的阻尼吸声材料，如Terophon-123WF，并衬上吸声材料，如玻璃棉，从而把动力室内的噪声与司机室和外界环境隔开，达到降低机军噪声的目的。
结束语
综上所述，基于上文报告，我们应及时发现、分析并总结实践中出现的问题，从而有针对性的采取措施与方法，进一步降低内燃机车的废气排放和噪声带来的危害。
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