基于新型复合材料的轨道交通车辆地板降噪研究

基于新型复合材料的轨道交通车辆地板
降噪研究
摘要：随着城市轨道交通发展规模的不断扩大,在满足轨道交通的便利性和安全性的前提下,越来越多的注意力集中在如何提高轨道交通车辆的舒适性问题上,而车内噪声水平是衡量轨道交通车辆舒适性的主要指标之一。

控制噪声过程是最有效的解决方案,车下噪声是城市轨道车辆内部噪声的主要来源,因此车内地板也成为噪声屏障的主要障碍之一。

关键词：轨道客车；地板；隔音降噪
引言
现有的地面安装结构避免了地面与地面、地面与人体之间的刚性连接,在满足地面支撑强度要求的同时,可以限制地面与人体在车辆运行过程中避免振动和噪音。

在现有轨道车辆车厢地板的降噪安装结构的基础上,从地板材料开始,采用新型复合材料来提高地板本身的降噪性能,可以进一步提高整车的降噪性能。

1、城市轨道车辆车内噪声产生原因
城市轨道交通车辆为了满足节能、环保、减少环境污染等要求，现多使用铝合金中空型材结构并使其薄壁化来实现车辆轻量化。

但轻量化的车辆结构容易受振动影响，并使隔声性能降低。

城市轨道交通的噪声一般可以分为滚动噪声、冲击噪声、曲线高频噪声、设备运行噪声、桥梁噪声和气动噪声，其中滚动噪声、冲击噪声、曲线高频噪声为轮轨接触而产生的噪声。

因而，车辆地板是轮轨噪声和车下设备运行噪声传入车内的最主要传播途径，其隔声性能对车内噪声水平影响很大。

为了提高车辆地板结构的隔声性能，降低车内噪声水平，大多采用铺设内装地板（如铝蜂窝板）来提高隔声性能。

但内装地板结构成本高，质量大，不利于车辆轻量化，且设计结构复杂，不便于维护。

2、车辆地板的降噪材料
车辆底架地板和铝蜂窝地板本身的性能其实并不能满足车辆的整体降噪要求，我们主要会通过增加降噪材料的方式来保障地板部位的降噪性能。

而降噪的材料
有很多种，下面我们会介绍现有车辆主要运用的一些材料。

2.1防火棉
防火棉多为涤纶纤维材质，经梳理铺网成型后，利用低熔点粘合纤维混合而成，防火性能强，弹性好，且具有吸音性能。

2.2吸音板
吸音板属于一种环保型阻尼材料，是一种以丁基橡胶为基材添加阻燃剂的防
火自粘型高性能约束阻尼片。

吸音板很薄，我们会将其贴在车体地板上表面。

为
了提高阻尼性，多用铝板或钢板粘接使用，广泛用于车辆的减震降噪。

2.3防火漆
防火漆是由阻燃剂、发泡剂等多种材料制造的一种阻尼浆涂料，具有良好的
隔热性和保温性，具有吸音隔音性能。

防火漆使用方便，将其喷涂在底架下薄薄
一层即可，且基本上能对底架地板下部区域达到全覆盖保护。

3、城市轨道车辆地板安装结构
当前车辆内装地板通常由铝蜂窝夹芯板为主体，四周由铝型材边框构成，相
邻两块地板之间通过铝型材搭接在一起，搭接的接触面粘有1mm厚橡胶减震垫，
搭接接头利用螺钉连接固定。

整个内装地板两侧的铝型材边框通过螺钉与车体铝
型材上的安装座连接，中部利用橡胶垫块提供弹性支撑，构成浮动地板安装结构，搭接接头处通过铝型材或橡胶垫提供支撑。

结构如图1所示。

图1 地板安装结构示意图
此地板安装结构避免了地板与地板之间、地板与车体之间刚性连接，在满足
地板支撑强度要求的同时，有效避免了车辆运行过程中地板与车体产生振动和噪音。

4.地板降噪要求
地板降噪属于车辆内部降噪的主要因素。

车辆内部噪声测试应分别按照ISO3381-2005和GB14892标准执行。

在ISO3381标准规定的测试条件下，列车静止，辅助系统正常运行，在车辆中心离地板、面高 1.2m、1.6m处测得的客室内LpAeq，T应不超过69dB（A）；司机室内LpAeq，T应不超过65dB（A）。

在ISO3381
标准规定的测试条件下，列车在自由声场中以最高运行速度±5km/h速度运行时，在车辆中心离地板1.2m、1.6m高处测得的测得的客室内LpAeq，T应不超过74dB（A）、司机室内LpAeq，T应不超过72dB（A）。

5.复合材料地板降噪性能
5.1地铁地板的隔热降噪
城市轨道交通车辆为了满足节能、环保、减少环境污染等要求，现多使用铝
合金中空型材结构并使其薄壁化来实现车辆轻量化。

但轻量化的车辆结构容易受
振动影响，并使隔声性能降低。

城市轨道交通的噪声一般可以分为滚动噪声、冲
击噪声、曲线高频噪声、设备运行噪声、桥梁噪声和气动噪声，其中滚动噪声、
冲击噪声、曲线高频噪声为轮轨接触而产生的噪声。

因而，车辆地板是轮轨噪声
和车下设备运行噪声传入车内的最主要传播途径，其隔声性能对车内噪声水平影
响很大。

为了提高车辆地板结构的隔声性能，降低车内噪声水平，大多采用铺设
内装地板（如铝蜂窝板）来提高隔声性能。

但内装地板结构成本高，质量大，不
利于车辆轻量化，且设计结构复杂，不便于维护。

包含地板顶部连续弹性块的汽
车中的浮动地板具有出色的内部地板效果，这是因为许多密集的轮毂(如许多小梁)可以分布在所有侧面，因此在某些常用的夹层板中具有更高的抗震能力，所以物理材料的体积只有1-3%，这是在基础空间中封闭的空气。

因此夹层板也具有良好的隔音性能，铝质外壳复盖在地板层(通常为PVC或橡胶)，通常要求地板的声学性能大于6db同时，地铁中的铝和地板织物也必须符合防火等级，其中的防火等级符合DIN5510的要求。

5.2吸音板
减震器是一种基于丁基橡胶的阻燃环保减震器，其性能非常薄，因此我们将其安装在地板上以实现更好的减震，通常用于减少车内噪音。

5.3AF-PU复合材料的优化与改进
我们通过研究AF-PU复合材料的背腔厚度、试样厚度和穿孔率,为调节复合材料的吸声能提供了有效手段。

AF-PU复合材料由泡沫铝和聚氨酯合成,因此影响因素来自泡沫铝基板和聚氨酯。

例如,泡沫铝的孔径和孔隙率,聚氨酯的百分比和组成可以影响复合材料的吸声性能。

在许多因素下开发具有最佳吸声性能的AF-PU复合材料具有挑战性,并且需要通过设计正交实验等进行AF-PU复合材料的优化设计。

结束语
随着城市轨道车辆对舒适性的要求越来越高,车辆降噪的改善越来越受到轨道车辆设计师的重视,研究先进的材料应用技术,优化现有的车辆结构,无疑将是未来的发展趋势。

经过上述地面安装结构的优化和新型复合隔音材料在轨道车辆地板上的应用,为优化城市轨道车辆的减振降噪提供了参考。

参考文献：
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