動(dòng)力分散式內(nèi)燃動(dòng)車組的降噪材料研究
動(dòng)力分散式內(nèi)燃動(dòng)車組的降噪材料研究 作者：李海濤 梁玉民 劉健雄
來源：《中國(guó)科技縱橫》2012年第23期
摘要：內(nèi)燃動(dòng)車組車內(nèi)噪聲與溫度控制是評(píng)定車輛舒適度的一個(gè)重要因素，動(dòng)力包部分產(chǎn)生的噪聲是動(dòng)力分散內(nèi)燃動(dòng)車組噪聲的主要來源，本論文通過對(duì)車內(nèi)噪音的產(chǎn)生進(jìn)行分析并提出降噪措施，結(jié)合車輛防寒材的安裝方法與工藝，對(duì)車輛安裝使用的新材料與新工藝應(yīng)用進(jìn)行研究，達(dá)到整個(gè)車輛內(nèi)部特別是動(dòng)力包部分隔音降噪隔熱的要求。
關(guān)鍵詞：動(dòng)力分散式內(nèi)燃動(dòng)車組 動(dòng)力包 隔音降噪 隔熱
隨著鐵路事業(yè)的高速發(fā)展，軌道車輛已成為人們出行不可或缺的交通工具，內(nèi)燃動(dòng)車組作為一種現(xiàn)代化軌道交通工具，在交通運(yùn)輸中發(fā)揮著巨大的作用，然而軌道交通車輛在運(yùn)行過程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生噪聲，車輛內(nèi)部的噪聲會(huì)直接影響著乘客乘坐的舒適性，噪聲達(dá)到一定的強(qiáng)度會(huì)對(duì)工作人員、乘客等造成損害；動(dòng)力包運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，車外車內(nèi)溫度差會(huì)造成車內(nèi)外的熱傳遞，如果不能采取有效措施，增加車內(nèi)空調(diào)采暖系統(tǒng)的壓力。本論文主要闡述了動(dòng)力分散式內(nèi)燃動(dòng)車組的噪聲與隔熱處理特別是動(dòng)力包處與客室地板之間的一種隔聲降噪隔熱措施的研究。
1、動(dòng)力分散內(nèi)燃動(dòng)車組介紹
動(dòng)力分散式內(nèi)燃動(dòng)車組DMU（Diesel Multiple-Unit）是由柴油引擎驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力分散式鐵路車輛，采用獨(dú)立的柴油內(nèi)燃機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)或者發(fā)電機(jī)，是區(qū)別電氣型動(dòng)力分散型動(dòng)車組的主要特征。其主要特點(diǎn)如下：（1）低成本。相對(duì)于電氣化機(jī)車，它不需要電氣化線路、接觸網(wǎng)、電力所的建設(shè)與維修，使其具有低建設(shè)費(fèi)、低維修費(fèi)、低電力費(fèi)的特點(diǎn)。（2）高載客量。內(nèi)燃機(jī)在車底布置，不需要專門的牽引機(jī)車，司機(jī)室占用空間小，客容量大。（3）運(yùn)行要求低。因其獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使其可以在非電氣化路線運(yùn)行，并可與電力機(jī)車混跑。（4）編組靈活�？梢砸惠v動(dòng)車單獨(dú)運(yùn)行，多輛動(dòng)車拖車混合編組等形式。另外由于不需單獨(dú)配置牽引機(jī)車，此種動(dòng)車組還有容易編制運(yùn)營(yíng)計(jì)劃等多種特點(diǎn)，因此在我國(guó)的支線鐵路、城際鐵路、非電化區(qū)和電化區(qū)混跑的線路有很好的應(yīng)用前景在國(guó)際類似軌道交通線路上也有很大的市場(chǎng)潛力。
2、內(nèi)燃動(dòng)車組噪聲分析
（1）輪軌噪聲。鋼軌與輪軌之間相互作用而產(chǎn)生的聲響。輪軌噪聲有3種主要類型：摩擦噪聲、撞擊噪聲和轟鳴噪聲（或滾動(dòng)噪聲），每一種均由相對(duì)應(yīng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生。（2）牽引動(dòng)力系統(tǒng)噪聲。牽引系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的噪聲，包括動(dòng)力包柴油機(jī)運(yùn)行噪聲、牽引電機(jī)及其冷卻系統(tǒng)、齒輪箱的噪聲以及空氣壓縮機(jī)運(yùn)行噪聲，它是軌道交通主要的噪聲。（3）輔助設(shè)備噪聲。主要是指空調(diào)機(jī)組等輔助設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲，機(jī)組在運(yùn)行過程中產(chǎn)生振動(dòng)以及通風(fēng)系
統(tǒng)氣流不穩(wěn)定產(chǎn)生的空氣動(dòng)第一文庫(kù)網(wǎng)力噪聲。此外列車上各個(gè)突出和凹入的部分，在空氣中高速移動(dòng)時(shí)，壓力空氣在非恒定的氣流中發(fā)生變化，從而產(chǎn)生的空氣動(dòng)力噪聲以及各種外部噪聲等。
3、車輛的降噪與隔熱措施
由于車輛的熱傳遞和噪聲類似都是通過車體進(jìn)行，因此車輛的隔熱與隔音措施在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，使兩種措施相輔相成，既保證所需效果，對(duì)成本也有所控制。
（1）對(duì)于輪軌噪聲可通過采用改進(jìn)車輪材質(zhì)降低輪軌間動(dòng)態(tài)作用力及振動(dòng)水平，降低車輛的結(jié)構(gòu)輻射噪聲。采用剛度大、阻尼系數(shù)高的鋼軌墊片、增加鋼軌阻尼、增加鋼軌吸振器、埋入式鋼軌及鋼軌截面形狀優(yōu)化（如矮鋼軌、窄軌腳）等措施降低鋼軌振動(dòng)水平，降低鋼軌輻射噪聲。通過減小輪軌接觸面的粗糙度來降低輪軌轟鳴噪聲。
（2）對(duì)于空調(diào)機(jī)組噪聲，可將機(jī)組安裝在減震座上，在車內(nèi)空調(diào)部位平頂板處粘貼隔音減震材料等降低此類噪聲的影響。
（3）對(duì)于空氣動(dòng)力噪聲，采用流體力學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)，應(yīng)用風(fēng)動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)，采用流線型車體設(shè)計(jì)，減少氣流產(chǎn)生的各種噪聲。
（4）車輛通過全車加裝防寒材來增加車輛的隔熱保溫效果，如圖1所示，車頂與側(cè)墻防寒材用防寒壓板固定，車窗、車門四周加塞防寒材，保證結(jié)實(shí)，嚴(yán)密。防寒材為用阻燃塑料布包裹嚴(yán)密的`聚酯纖維棉，外表面粘貼鋁箔，聚酯纖維棉的導(dǎo)熱率為≤0.034W/m°C，氧指數(shù)：40.7A級(jí)，降噪系數(shù)：NRC=0.76，起到了良好的保溫降噪作用。
（5）車體內(nèi)部設(shè)計(jì)時(shí)，在車頂、側(cè)墻、底架相應(yīng)位置噴涂1-4mm厚阻尼漿，減少車體震動(dòng)以及從車體傳入車內(nèi)的噪聲；在地板結(jié)構(gòu)上面采用浮筑地板結(jié)構(gòu)來有效的控制傳遞到車內(nèi)結(jié)構(gòu)噪聲，同時(shí)根據(jù)結(jié)構(gòu)噪聲的特性，采用有效的隔音吸音材料來增大噪聲傳播的阻尼；車門采用電動(dòng)雙開塞拉門，此種塞拉門具有良好的密封性，車門隔音量1000-5000Hz時(shí)≥32dBA（平均），隔熱性能K
4、底架處的降噪隔熱措施
由分析得知，車內(nèi)噪聲主要來源與車下，尤其是動(dòng)車組的動(dòng)車動(dòng)力包處，因此地板處的降噪隔熱措施就顯得尤為重要，地板安裝采用橡膠堆組成作為彈性支撐，上安裝墊梁后安裝鋁蜂窩地板。動(dòng)力包運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的噪聲與大量的熱量，此處的隔熱與隔音降噪措施同時(shí)設(shè)計(jì)，使用新材料與新工藝，使兩者有機(jī)結(jié)合，兩種措施相輔相成，達(dá)到需要效果。
如圖2，3所示地板處隔熱降噪主要采用如下方案：
（1）使用1mmVNVinaflex隔聲墊，這款材料能有效的將車底各種噪聲隔絕，產(chǎn)品性能實(shí)驗(yàn)其隔聲量達(dá)21.5dB，另外它也是防火達(dá)到S4標(biāo)準(zhǔn)的隔聲材料。
（2）在地板與Vinaflex之間用2mm的三聚氰胺，可以使Vinaflex發(fā)揮更好的性能。
（3）地板支撐之間填充CARBONWOOL聚酯纖維，除了保溫之外還可以起到吸聲的作用。
（4）為進(jìn)一步降噪，在地板處使用25mmArmasound240，這樣的結(jié)構(gòu)能進(jìn)一步提高隔聲量。
（5）對(duì)于個(gè)別空腔位置，無(wú)法填充防寒材料，可采用CP620膨脹型防火泡沫以解決漏聲現(xiàn)象，其隔聲量（DIN4109）可達(dá)59dB，且具有良好的保溫性能。
通過對(duì)車體與車內(nèi)布置各部件的降噪隔熱研究，采用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料進(jìn)行統(tǒng)籌設(shè)計(jì)。上述車體的隔熱隔聲解決方法，在理論方面和實(shí)驗(yàn)中都能滿足了客室內(nèi)部保溫與降噪要求，此種方案在我公司孟加拉內(nèi)燃動(dòng)車組項(xiàng)目生產(chǎn)過程中進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，經(jīng)實(shí)測(cè)列車以50km/h正常運(yùn)行時(shí)，車內(nèi)中心離地板高1.5m處的噪聲≤75dB（A），并具有良好的隔熱保溫效果，滿足客戶采購(gòu)要求。
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