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摘要：现如今，我国交通业发展迅速，地铁被广泛应用在人们日常出行中。地铁车辆的主要噪声源是轮轨噪声，该噪声经过隧道壁面的反射，在隧道内形成混响声场，然后透过车体结构传递到车内，影响车内乘坐舒适性。研究轮轨噪声的频率成份构成论述，通过对地铁噪声原因分析，在此基础上，提出地铁车内噪声综合控制建议，供地铁线路规划设计参考。
关键词：地铁车辆；车内噪声；原因分析；解决措施
0 引言
随着现代交通和汽车工艺的不断发展，交通噪声逐渐成为了当今世界最主要的噪声污染，而在交通噪声中，79.8%来自于车辆在行驶过程中向外界辐射的噪声，这类噪声统称为行驶噪声，主要包括动力噪声和轮胎噪声两种。行驶噪声不但对外界环境造成干扰，还严重地影响着乘客的舒适度，这种由于车辆行驶噪声引发的车内共鸣噪声称为车内噪声。车内噪声的噪声源有多个，主要有发动机噪声、路噪、胎噪等，本文主要介绍地铁车辆车内噪声原因和控制措施。
1 轮轨噪声的频率成份构成
英国南安普顿大学振动噪声研究所（ISVR）的DavidThompson教授在其专著《RailwayNoiseandVibration》中，对轮轨噪声进行了深入研究后，提出轮轨噪声的大小与速度的3次方成正比，也就是说，车辆运营速度提高1倍，轮轨噪声增加约9dB。同时，Thompson教授利用Twins软件分解出车轮噪声、钢轨噪声、轨枕噪声的主要频段，各部分噪声的主要频率为：
1）轨枕噪声：400Hz以下；
2）钢轨噪声：500Hz～1000Hz；
3）车轮噪声：1250Hz以上。
国内某地铁线路实测结果表明，由于轨道线路条件的差异，同一列车辆在不同路段区间的噪声频谱差异很大，钢轨和轨枕噪声对应的峰值较为明显，由于采用了阻尼车轮，轮对噪声对应的峰值不显著。根据噪声频率特性，可以将轨道大致分为三种类型。
1）类型1：500Hz～1000Hz频段出现明显峰值，为轨道辐射噪声，是地铁车辆噪声的主要峰值；
2）类型2：无明显峰值；
3）类型3：200Hz以下、500Hz～1000Hz出现两个峰值，这是由于弹性轨道板和轨道辐射噪声两个因素造成的。
2 影响因素
（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，直接作用在车厢里，让人感受到噪声。
（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。
（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时，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 地铁车内噪声改善建议
3.1 关于地铁车辆噪声标准修订
目前，地铁车辆噪声限值及测试方法主要执行《GB14892-2006城市轨道交通列车噪声限值和测量方法》标准，但该标准只规定了车辆中部位置的噪声限值，且对测试线路等条件规定很模糊。随着国内城市轨道交通的快速发展，该标准已难以满足工程应用的需要，作者建议从以下几方面进行完善：
1）测试条件：采用相关ISO标准的规定，明确噪声试验用线路和轨道条件，车辆的噪声型式试验，不一定要在正线上进行，而应该在满足试验条件的线路上进行测试；
2）完善车辆不同区域限值标准：对车辆中部、端部、车间连接处的噪声限值应进行不同的限定；
3）以明线试验结果作为车辆考核指标，隧道试验结果作为地铁系统整体考核指标：目前标准中规定了明线和隧道两项指标，而隧道环境是车辆系统无法控制的，会带来明线达标，隧道运行不达标的情况；另外，有些地铁正线全部为隧道环境，存在无法进行明线测试的问题。
3.2 阻尼材料应用
与车内相隔的轮罩区域，一般均采用钣金结构。轮罩板件的减振措施，除了滚压或冲压加筋增强板件的刚性外，喷涂阻尼胶也是一个必须的措施，提升了板件的抗石击性能。对于一些低档客车，侧围未采用发泡或粘贴隔音材料措施时，采用喷涂阻尼胶的方式也可在一定程度上减轻侧围外板的振动噪声。
铺设木地板时，在地板骨架及周边止口上粘贴沥青片材阻尼材料，既可消除因木地板固定不平整导致的咯吱声，减轻振动，更可以起到地板与车外的密封作用。
3.3 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。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。结合现场调查和理论分析则提出地铁轨道钢轨扣件参数对于钢轨短波长波磨的产生和发展有着非常明显的影响。
3.4 与车内相通的门窗、检修盖（门）的密封
门、窗、检修盖等可能存在缝隙与车内相通的部位，需要采用密封条结构消除缝隙。部分噪声源声强较大的部位，在密封有效的前提下可采用双层密封结构以提高隔声率。发动机罩与地板的固定部位采用密封结构。发动机罩开启部位等必要时可采用双层密封结构。
3.5 管线束在车身的过孔密封防护
管线束在车身的过孔防护有两种成熟措施，一是过孔处采用收口型橡胶密封套进行防护，既保证管线束接头的通过性，收口端又对管线束过孔处进行密封处理。二是布置于车内需连接管线的部件，安装在车身外板相应位置，并在管线连接部位开孔，部件管线接头朝向车外以便管线连接，部件安装面与车身采用密封垫进行密封，这样可以变孔密封为面密封，以便进行密封处理。
4 结语
地铁车内噪声是整个地铁系统共同作用的结果，主要噪声源是轮轨噪声，隧道内混响和车体结构隔声性能也会影响车内噪声。因此，地铁车内噪声的控制，应从线路和车辆两方面进行综合治理，其中降低轮轨噪声是根源。本文在对车内噪声综合影响因素研究的基础上，提出了一些噪声控制建议，但这些建议的落实，需要地铁公司、高校和科院院所、线路建设方、车辆制造企业加大研究投入，提出高效、经济的综合解决方案。
参考文献：
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