A型地铁车内噪声分析和优化

摘要：

为研究轨道车辆轻量化带来的车内振动噪声问题，基于某A型地铁车辆的有限元模型，建立其声学计算模型，以车体板件频率响应的振动位移结果作为声学激励，在车内布置ISO标准场点进行车内噪声分析. 结果显示，车内各点声压级在频域上分布极不均匀，且普遍存在几个较大的峰值. 分析目标板件的振动，提出几种减振降噪的优化方案. 对比各方案发现，增加板件强度后振动和噪声都相应地减小； 减振降噪需综合考虑优化后车体的整体强度和动力学性能.

关键词：

A型地铁； 车体； 板件； 减振； 噪声； 声压级； 有限元

中图分类号： U270.16；TB115.1

文献标志码： B

0引言

轨道交通行业的技术在不断创新，新的问题也在不断涌现.目前，轨道车辆轻量化研究已比较成熟，但轻量化带来的振动噪声问题逐渐凸显.[12]车辆的振动以及由振动引起的噪声[3]会严重影响列车的舒适性，因此分析和优化车内噪声对改善旅客乘车环境，提升轨道车辆市场竞争力具有重要意义.本文研究无内装结构地铁车辆的声固耦合系统[4]，根据已有车体的三维实体模型， 通过有限元软件和声学仿真软件对车体进行噪声分析和优化，为改善车体结构提供参考.

1有限元模型

1.1无内装A型地铁车辆结构模型

A型地铁车辆车体承载结构采用铝合金挤压型材和板材制造.车体采用大断面铝合金中空挤压型材整体焊接.承载结构由底架、侧墙、端墙和车顶等组成.[5]在地铁车门结构建模过程中，对整个车门进行简化，仅保留门框和门板等主要结构承载件，忽略车门与白车身的复杂连接关系，将车门与白车身门框周边进行共节点处理.空调机组和下吊设备采用MASS质量点单元模拟.根据实际的空调和下吊设备的连接位置，通过REB 3单元将质量点连接到车身上.A型地铁车辆车身有限元模型见图1.

1.2A型地铁车辆声学模型

在所建立的车身有限元模型的基础上提取车辆的内表面网格，并对未封闭处进行封闭，形成车辆内室密闭空间.该声学边界网格包含 80 661个节点和80 857个单元.声学边界元模型见图2.

针对该车体内室空腔网格形成的内室空间，采用实体单元进行网格划分，形成声学有限元网格[6].生成的车辆声学有限元模型见图3，其中包含165 775个节点和741 232个单元.

2A型地铁车辆车内噪声分析

2.1A型地铁车辆板件分组

根据车体的各个功能部件，车体板件可分为车顶、侧墙、侧边车门、车窗、端墙、端部车门和地板等7大类，再对每个大类中各板件的位置和结构差异进行细分.各组板件所在的位置见图4，板件编号与板件名见表1.