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動(dòng)力分散式內燃動(dòng)車(chē)組的降噪材料研究
摘要：內燃動(dòng)車(chē)組車(chē)內噪聲與溫度控制是評定車(chē)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)力分散內燃動(dòng)車(chē)組噪聲的主要來(lái)源，本論文通過(guò)對車(chē)內噪音的產(chǎn)生進(jìn)行分析并提出降噪措施，結合車(chē)輛防寒材的安裝方法與工藝，對車(chē)輛安裝使用的新材料與新工藝應用進(jìn)行研究，達到整個(gè)車(chē)輛內部特別是動(dòng)力包部分隔音降噪隔熱的要求。
關(guān)鍵詞：動(dòng)力分散式內燃動(dòng)車(chē)組 動(dòng)力包 隔音降噪 隔熱
隨著(zhù)鐵路事業(yè)的高速發(fā)展，軌道車(chē)輛已成為人們出行不可或缺的交通工具，內燃動(dòng)車(chē)組作為一種現代化軌道交通工具，在交通運輸中發(fā)揮著(zhù)巨大的作用，然而軌道交通車(chē)輛在運行過(guò)程中不可避免地會(huì )產(chǎn)生噪聲，車(chē)輛內部的噪聲會(huì )直接影響著(zhù)乘客乘坐的舒適性，噪聲達到一定的強度會(huì )對工作人員、乘客等造成損害;動(dòng)力包運轉會(huì )產(chǎn)生大量的熱量，車(chē)外車(chē)內溫度差會(huì )造成車(chē)內外的熱傳遞，如果不能采取有效措施，增加車(chē)內空調采暖系統的壓力。本論文主要闡述了動(dòng)力分散式內燃動(dòng)車(chē)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)力分散內燃動(dòng)車(chē)組介紹
動(dòng)力分散式內燃動(dòng)車(chē)組DMU(Diesel Multiple-Unit)是由柴油引擎驅動(dòng)的動(dòng)力分散式鐵路車(chē)輛，采用獨立的柴油內燃機作為驅動(dòng)機或者發(fā)電機，是區別電氣型動(dòng)力分散型動(dòng)車(chē)組的主要特征。其主要特點(diǎn)如下：(1)低成本。相對于電氣化機車(chē)，它不需要電氣化線(xiàn)路、接觸網(wǎng)、電力所的建設與維修，使其具有低建設費、低維修費、低電力費的特點(diǎn)。(2)高載客量。內燃機在車(chē)底布置，不需要專(zhuān)門(mén)的牽引機車(chē)，司機室占用空間小，客容量大。(3)運行要求低。因其獨立的驅動(dòng)系統，使其可以在非電氣化路線(xiàn)運行，并可與電力機車(chē)混跑。(4)編組靈活�？梢砸惠v動(dòng)車(chē)單獨運行，多輛動(dòng)車(chē)拖車(chē)混合編組等形式。另外由于不需單獨配置牽引機車(chē)，此種動(dòng)車(chē)組還有容易編制運營(yíng)計劃等多種特點(diǎn)，因此在我國的支線(xiàn)鐵路、城際鐵路、非電化區和電化區混跑的線(xiàn)路有很好的應用前景在國際類(lèi)似軌道交通線(xiàn)路上也有很大的市場(chǎng)潛力。
2、內燃動(dòng)車(chē)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(lèi)型：摩擦噪聲、撞擊噪聲和轟鳴噪聲(或滾動(dòng)噪聲)，每一種均由相對應的機械結構所產(chǎn)生。(2)牽引動(dòng)力系統噪聲。牽引系統設備運轉所產(chǎn)生的噪聲，包括動(dòng)力包柴油機運行噪聲、牽引電機及其冷卻系統、齒輪箱的噪聲以及空氣壓縮機運行噪聲，它是軌道交通主要的噪聲。(3)輔助設備噪聲。主要是指空調機組等輔助設備運轉噪聲，機組在運行過(guò)程中產(chǎn)生振動(dòng)以及通風(fēng)系統氣流不穩定產(chǎn)生的空氣動(dòng)力噪聲。此外列車(chē)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(chē)輛的降噪與隔熱措施
由于車(chē)輛的熱傳遞和噪聲類(lèi)似都是通過(guò)車(chē)體進(jìn)行，因此車(chē)輛的隔熱與隔音措施在設計時(shí)進(jìn)行有機結合，使兩種措施相輔相成，既保證所需效果，對成本也有所控制。
(1)對于輪軌噪聲可通過(guò)采用改進(jìn)車(chē)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(chē)輛的結構輻射噪聲。采用剛度大、阻尼系數高的鋼軌墊片、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(guò)減小輪軌接觸面的粗糙度來(lái)降低輪軌轟鳴噪聲。
(2)對于空調機組噪聲，可將機組安裝在減震座上，在車(chē)內空調部位平頂板處粘貼隔音減震材料等降低此類(lèi)噪聲的影響。
(3)對于空氣動(dòng)力噪聲，采用流體力學(xué)機械設計，應用風(fēng)動(dòng)模擬實(shí)驗，采用流線(xiàn)型車(chē)體設計，減少氣流產(chǎn)生的各種噪聲。
(4)車(chē)輛通過(guò)全車(chē)加裝防寒材來(lái)增加車(chē)輛的隔熱保溫效果，如圖1所示，車(chē)頂與側墻防寒材用防寒壓板固定，車(chē)窗、車(chē)門(mén)四周加塞防寒材，保證結實(shí)，嚴密。防寒材為用阻燃塑料布包裹嚴密的聚酯纖維棉，外表面粘貼鋁箔，聚酯纖維棉的導熱率為≤0.034W/m°C，氧指數：40.7A級，降噪系數：NRC=0.76，起到了良好的保溫降噪作用。
(5)車(chē)體內部設計時(shí)，在車(chē)頂、側墻、底架相應位置噴涂1-4mm厚阻尼漿，減少車(chē)體震動(dòng)以及從車(chē)體傳入車(chē)內的噪聲;在地板結構上面采用浮筑地板結構來(lái)有效的控制傳遞到車(chē)內結構噪聲，同時(shí)根據結構噪聲的特性，采用有效的隔音吸音材料來(lái)增大噪聲傳播的阻尼;車(chē)門(mén)采用電動(dòng)雙開(kāi)塞拉門(mén)，此種塞拉門(mén)具有良好的密封性，車(chē)門(mén)隔音量1000-5000Hz時(shí)≥32dBA(平均)，隔熱性能K<4.6W/㎡.K，車(chē)門(mén)關(guān)閉時(shí)能有效地隔熱、隔聲，能消除震動(dòng);車(chē)窗采用中空雙層隔熱玻璃，車(chē)窗與車(chē)體間安裝橡膠條密封;另外通過(guò)優(yōu)化設計，減少到車(chē)內過(guò)線(xiàn)、過(guò)管孔的數量并對其進(jìn)行密封等措施都能起到隔音隔熱效果。
4、底架處的降噪隔熱措施
由分析得知，車(chē)內噪聲主要來(lái)源與車(chē)下，尤其是動(dòng)車(chē)組的動(dòng)車(chē)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)力包運行會(huì )產(chǎn)生嚴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)設計，使用新材料與新工藝，使兩者有機結合，兩種措施相輔相成，達到需要效果。
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(chē)底各種噪聲隔絕，產(chǎn)品性能實(shí)驗其隔聲量達21.5dB，另外它也是防火達到S4標準的隔聲材料。
(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，這樣的結構能進(jìn)一步提高隔聲量。
(5)對于個(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象，其隔聲量(DIN4109)可達59dB，且具有良好的保溫性能。
通過(guò)對車(chē)體與車(chē)內布置各部件的降噪隔熱研究，采用新技術(shù)、新工藝、新設備、新材料進(jìn)行統籌設計。上述車(chē)體的隔熱隔聲解決方法，在理論方面和實(shí)驗中都能滿(mǎn)足了客室內部保溫與降噪要求，此種方案在我公司孟加拉內燃動(dòng)車(chē)組項目生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行實(shí)際應用，經(jīng)實(shí)測列車(chē)以50km/h正常運行時(shí)，車(chē)內中心離地板高1.5m處的噪聲≤75dB(A)，并具有良好的隔熱保溫效果，滿(mǎn)足客戶(hù)采購要求。
參考文獻
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