某动车组车内噪声控制方案设计

ａ ｎ ｄ Ｓ Ｅ Ａ ａ ｒ ｅ ｕ ｓ ｅ ｄ ｒ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ｔ ｏ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ Ｓ ＥＡ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ａ ｎ ｄ ｈ ｙ ｂ ｉ ｒ ｄ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｍｉ ｄ ｄ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｈ ｉ ｇ ｈ ｒｅ ｆ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ， ａ ｎ ｄ ｌ ｏ ｗ
１ ０
１ ０ ０
１ ０ ０ ０
１ ０ ０ ０ ０
合 采用 上述 四种 措 施 对 车 体结 构进 行 改 进 ， 从 计
频率／ Ｈ ｚ （ ｄ ） 复合 胶合 板内饰地 板
算结果来 看 ， 改进后 的车体结构有 良好 的减 振 降噪效 果 ， 在 大 部 分 频 率 下 车 内 噪 声 都 减 小
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｄ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｎ ｏ ｉ ｓ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｃ ｈ ｅ ｍｅ ｗｉ ｔ ｈ ｓ ｏ ｍｅ ｈ ｉ ｇ ｈ － ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ Ｅ ＭＵ Ｓ Ｅ Ａ， ｔ ｈ ｅ ｈ ｙ ｂ ｒ ｉ ｄ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ Ｆ Ｅ
Ｓ ＥＡ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ． ４ ６ ｔ ｈ ＡＩ Ａ Ａ／ ＡＳ ＭＥ ／ Ａ Ｓ Ｃ Ｅ ／ ＡＨＳ ／ＡＳ Ｃ Ｓ ｔ ｒ —
ｃ ｕ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ， Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｄ ｙ ｎ ａ ｍ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ Ｍａ ｔ ｅ ｉ ｒ ａ ｌ ｓ Ｃ ｏ ｎ ｆ ｅ ｒ ［ Ｃ］ ．
第３ ５卷
第 １期
大 连 交 通 大 学 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＤＡＬ Ｉ ＡＮ Ｊ Ｉ ＡＯ Ｔ ＯＮＧ ＵＮＩ ＶＥＲＳ Ｉ Ｔ Ｙ
Ｖ０ １ ． ３ ５ Ｎ ｏ ． １ Ｆ ｅ ｂ ． ２ ０ １ ４
２ ０ １ ４年 ２月
文章编号 ： １ ６ ７ ３ － ９ ５ ９ ０ （ ２ ０ １ ４ ） Ｏ １ — ０ ０ １ ６ — ０ ４
文献 标 码 ： Ａ
Ｏ 引 言
传统的数值计算方法 ， 如有限元法和边界元 法在强度和振动计算方面取得很大成功 ， 但在噪 声 预测方 面 存在 一 定 的 局 限性 ， 其 结 构 建 模 的 精 度在大约 ２ ０阶模态后较低 ， 特别是存在螺栓和点
焊 连接 时 ， 精度将 进 一步 下降 ， 而重要 的声 学频 率 范 围常常超 过 １ ０ ０阶模态 － １ ｊ ．
高速列车车内噪声的传统数值预｛ 贝 ０ 模型受到 以下几个方面的限制 ： ①在高频分析 中， 由于短波 分辨率要求 ， 需要对结构划分庞大 的网格数量， 使 得计算量巨大； ②对板件施加有限频带、 散布压力场 非常困难 ； ③对车体（ 地板、 侧墙 、 顶板等） 板材的以 及内 装结构的建模非常困难； ④数值仿真周期长， 不 能满足我 国轨道交通车内噪声 的设计周期要求 ． 而统计能量分析技术和传统的有限元或边界 元 数值 方法 在结 构 的全频 段振 动 噪声预 测方 面可 以相互补充． 准确的统计能量分析方法依赖 于结 构 的高模态 密 度 （ 单位 频 带 内的模 态 数 ） 、 高模 态
如下：
（ １ ） 车体与内饰板之间的刚性连接和弹性连 接 对车 内噪声 的影 响 ；
踟 ∞ ∞ 如 ∞ ８
（ ２ ） 车体铝合金 型材是否喷涂阻尼材料对车
内噪行 吸声隔声处理或非吸声 隔声
处理对 车 内噪声 影 响 ；
宅
马
Ｊ ． ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ａ ｅ ｏ ｕ ｓ ｔ ． Ｓ ｏ ｃ ． ｏ ｆ Ａ ｍｅ ， １ ９ ９ ９ ， １ ０ ５ （ ３ ） ： １ ６ ５ ７ － １ ６ ７ １ ．
［ ４ ］ Ｇ Ａ Ｒ Ｄ Ｎ Ｅ Ｒ Ｂ， Ｓ ＨＯ Ｒ Ｔ Ｅ Ｒ Ｐ ， Ｃ Ｏ Ｔ Ｏ Ｎ Ｉ Ｖ ． Ｖ ｉ ｂ ｒ ｏ — ａ ｅ ｏ ｕ ｓ ｉ ｔ ｃ
１ Ｏ １ ０ ０ １ ０ ０ ０ ｌ Ｏ Ｏ ｏ ０
（ ４ ） 采用某种复合胶合木地板或普通木地板 对 车 内噪声 影 响．
图 ３为分别 采 用 降 噪 措施 的仿 真 结 果 ， 从 仿 真 结果 分析 ， 车体 与 内饰板 的弹性 连 接 、 车体铝 合
频率／ Ｈｚ （ ｃ ）内饰 板结构
第 １ 期
郭涛 ， 等： 某 动车组车 内噪声控 制方案设计
ｌ ９
Ａｕ ｓ ｉ ｎ， ２ ０ ０ ５ ．
［ ６ ］ 王其政 ， 马建华 ， 马道远 ， 等． 统计 能量 分析 混响声 场 中吸声系数 与损 耗 因子关 系 研究 ［ Ｊ ］ ． 强度 与 环 境 ，
２ ０ ０ ６ ， ３ ３ （ ４ ） ： １ ３ — １ ６ ．
某 动 车 组 车 内噪 声 控 制 方 案 设计
郭涛 ， 王大智 ， 赵新利 ， 赵 明， 安超 ， 李 明高
（ 中国北 车集 团 唐 山轨道客车有 限责任公 司， 河北 唐 山 ０ ６ ３ ０ ３ ５ ） 采 摘 要 ： 在某高速列车噪声控制设计方案过程 中， 运用了统计能量分析法以及有限元与统计能量相结合的混合 方法， 分别对车内噪声的中高频段 、 低频段建立了 Ｓ Ｅ Ａ模型和混合模型 ， 进行 了噪声控制方案的对 比分析研究． 关键词 ： 高速动车组 ； 车 内噪声 ； 统计能量分析法 ； 混合法 ； 噪声控制处理
Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｔ ｓ
金型材附加阻尼材料以及采用复合胶合板 内饰地 板在中低频段有较好的降噪效果 ， 从车 内平均降 噪效果来看 ， 弹性连接降噪效果 达到 ２ ｄ Ｂ以上 ， 附加 阻尼 材料后 车 内噪声 降低 约 １ ． ５ ｄ Ｂ， 采 用 复
［ ５ ］ 阿久津 膀 则． 采用统计 能量解析法 （ Ｓ Ｅ Ａ） 预测车 内噪 声的研究 ［ Ｊ ］ ． 国外铁道 车辆 ， ２ ０ ０ ８ ， ４ ５ （ ５ ） ： １ ４ ． １ ８ ．
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｆ Ｎｏ ｉ ｓ ｅ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｓ ｃ ｈ ｅ ｍｅ ｉ ｎ Ｃａ ｒ Ｂｏ ｄ ｙ ｗｉ ｔ ｈ Ｈｉ ｇ ｈ ・ Ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ＥＭ Ｕ
＾ 日 ０ ０ － 。 啦 ２ ） 《ｍ Ｉ ｐ 合地板结构能起到 ３ ｄ Ｂ的降噪效果 ； 内饰板结构
∞ 加 ： ２ ∞ ∞ ∞ 进行吸声隔声处理对于车内中高频段的噪声有 良 好 的抑 制作 用 ， 车 内 噪声 下 降将 近 ２ ｄ Ｂ ． 另外 ， 综
１ 车 内噪声数值分析方 法
１ ． １ 统计 能量 分析 法基本 理论 统计能 量方 法 的能量 是在 各个 子系 统之 间流 动， 单位时间内的能量 即是功率流 ， 而统计能量系 统 的功率流 式遵 守功 率流 平衡 方程 ． 对于 Ⅳ个 子 系 统 的 复 杂 结 构 的 统 计 能 量 模 型， Ｅ 、 Ｐ 分别为第 个子系统 的能量 、 输入功率 ， ｎ 、 ， 、 ＇ ７ 分别为子系统 ｉ 、 的模态密度和耦合 损 耗 因子 ， 则 功率 平衡 方程 可表示 为 ：
了４ ｄ Ｂ 以上 ．
Ｅ ｎ ｇｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎｇ Ｕｎ ｉ ｔ ｓ
图 ３ 降噪措施处理后的仿真结 果
４ 结 论
在高速动车组噪声设计的前期 ， 对不 同的频 段 采用 Ｓ Ｅ Ａ和混合方法进行仿真计算这种思路 是 合理 的 ； 在本 次设计 过程 中 ， 车体 与 内饰板 的 弹 性连接方案 ， 车体铝合 金型材喷涂 ３ ｍ ｍ阻尼材 料方案 ， 内饰板进行 吸声隔声处 理方案 以及采用 复合胶 合板 木地 板 结 构 等 方案 ， 对 车 内 噪声 起 到 了良好的效果 ， 但是针对具体的某些低频噪声 ， 仍
［ ２ ］ 姚德源 ， 王其政 ． 统计能量分 析原理及其 应用 ［ Ｍ］ ． 北
昌
雹
京： 北京理工大学 出版社 ， １ ９ ９ ５ ． ［ ３ ］ Ｌ Ａ Ｎ Ｇ Ｌ Ｅ Ｙ Ｒ Ｓ ， Ｂ Ｒ Ｅ ＭＮ Ｅ Ｒ Ｐ ． Ａ ｈ ｙ ｂ ｉ ｒ ｄ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｃ ｏ ｍ ｐ ｌ ｅ ｘ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ・ ａ ｃ ｏ ｕ ｓ ｉ ｔ ｃ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ［ Ｊ ］ ．
作者简 介： 郭涛（ １ ９ ８ ３ 一 ） ， 男， 工程师 ， 硕士 ， 主要从事车辆工程的研究
Ｅ－ ｍａ ｉ ｌ ： ｃ ｉ ｔ ４ ０ ０ ＠ １ ６ ３ ． ｔ ｏ ｍ．
ｌ ８
大 连 交 通 大 学 学 报
第３ ５卷
高 速 动 车 组 降 噪 设 计 ４种 初 步 对 比 方 案
ｉ ≠２
Ｅ２
：
ｎ２
㈩
Ｌ Ｐ３ Ｊ
（ 一 舵・ ／ １ ， 』 ｖ ）
（ Ｊ ， ７ ＋∑叼 州 ） 。 ｎ
≠ Ｎ
Ｅ Ｎ
ｎ Ｎ
米 收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ４ － １ ８
基金项 目： 国家科 技支撑计 划资助项 目（ ２ ０ ０ ９ Ｂ Ａ Ｇ １ ２ Ａ ０ １ 一 Ｋ ０ ３ — ２ ）
Ⅳ
重叠度（ 共振峰值和频带宽的比率 ） 和短波波长． 然而 ， 这些恰好是造成传统数值方法不精确和计 算量大的因素． 因此 ， 在这次某高速动车组噪声设计过程中 ， 运 用统 计能 量分 析法 以及有 限元与统 计 能量相 结 合的混合方法对车 内噪声 中的高频 、 中低频结构 噪声部分进行预测与研 究 ， 并从 噪声传播路径角 度出发分析了车 内噪声 的影 响因素 ， 提 出了车体 减 振降 噪方 案 ．
Ｅ１
１
（ 叼 。 ＋∑叼 ） 。 凡
≠Ｉ
（ 一 叼 ｎ ・ ）
Ⅳ
…
（ 一 叼 ’ ｎ ・ ）
（ 一＇ ７ １ Ⅳ・ ２ ）
』 ｖ
（ 一 ’ ７ 。 ｔ 。 ｎ 。 ）
（ 一叼 Ⅳ １ ・ ／ ７ ， Ⅳ ）
（ 叩 ： ＋∑ ’ ７ ） ’ ｎ ｚ
ＧＵＯ Ｔａ ｏ， Ｗ ＡＮＧ Ｄａ — ｚ ｈ ｉ ， ＺＨＡＯ Ｘｉ ｎ— ｌ ｉ ， ＺＨＡＯ Ｍｉ ｎ ｇ， ＡＮ Ｃｈ ａ ｏ， Ｌ Ｉ Ｍｉ ｎ ｇ — ｇ ａ ｏ
（ Ｃ Ｎ Ｒ Ｔ ａ ｎ ｓ ｈ ａ ｎ Ｒ ａ ｉ ｌ ｗ ａ ｙ Ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ， Ｔ ａ ｎ ｇ ｓ ｈ ａ ｎ ０ ６ ３ ０ ３ ５ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
需 要进一 步优 化和 改 善．
频率／ Ｈ ｚ
零
兽
（ ａ ）刚性连接与弹性连 接对 比图
Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎｇ Ｕｎ ｉ ｔ ｓ
参 考文 献 ：
［ １ ］ 雷 晓燕 ， 圣 小珍． 铁路 交通 噪声 与振动 ［ Ｍ］ ． 北京 ： 科
学 出版社 ， ２ ０ ０ ４ ．
１ ０ １ ０ ０ １ ０ ０ ０ １ ０ ０ ０ ０
ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｓ ｐ ａ ｃ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｈ ｙ ｂ ｉ ｒ ｄ Ｆ Ｅ —
频率／ Ｈ ｚ Ｃ ｏ ）增加阻尼材 料