內(nèi)燃機車外場輻射噪聲優(yōu)化設(shè)計

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1機車整體布局及聲源分布

機車整體布置如圖1所示，主要分為上下兩部分：上部由車體和它的附屬設(shè)備組成；下部由位于兩端的轉(zhuǎn)向架和位于中部的燃油箱組成。機車設(shè)計采用模塊化將機車劃分為5個室；從前到后依次為司機室、輔助室、電氣室、動力室和冷卻室。其中主要設(shè)備聲源有：柴油機排氣口、冷卻塔、電阻制動器、空調(diào)機和空壓機等。

2主要聲源特性

在柴油機滿負(fù)載運行，空壓機、冷卻風(fēng)扇和空調(diào)風(fēng)機以最大轉(zhuǎn)速運行工況下，機車的主要設(shè)備聲源的總聲功率水平見表1所示。根據(jù)表1所示，在柴油機滿負(fù)載運行時，由于空壓機及空調(diào)風(fēng)機的噪聲水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于另外三個聲源的水平（相差超過了10dB，根據(jù)聲學(xué)理論，兩個聲源的噪聲水平相差10dB，則兩個聲源疊加的結(jié)果為最大聲源的噪聲水平），因此，在計算機車外場噪聲水平時，忽略空壓機及空調(diào)風(fēng)機噪聲的影響，只分析柴油機排氣口、冷卻塔、電阻制動器的噪聲水平。由于聲源為聲功率或平均聲壓級，且整車噪聲測量的距離為15m（距離較長），因此聲源可以簡化都采用單極子聲源進(jìn)行模擬。在柴油機滿負(fù)載運行時，柴油機排氣、冷卻塔、電阻制動器這三個主要的噪聲源的聲功率譜如圖2所示。

3外場輻射噪聲分析

參考標(biāo)準(zhǔn)《AS2377-2002聲學(xué)-軌道車輛噪聲的測量方法》，根據(jù)試驗過程中的布點位置進(jìn)行模擬如圖3所示，進(jìn)行內(nèi)燃機車外場噪聲仿真。采用LMSVirtual.LabAcoustics軟件，建立機車外場噪聲仿真模型，用直接邊界元法分析低頻噪聲，射線聲學(xué)法分析高頻噪聲，以求解機車外場輻射噪聲場分布。聲學(xué)仿真模型如圖4所示。根據(jù)機車的邊界元模型及射線聲學(xué)的模型，對機車的外場輻射噪聲進(jìn)行全頻段求解。如圖5所示。從圖6可以看出，在A、B、L點，冷卻塔噪聲源對總噪聲值的影響較大；在C、D、J、K點，冷卻塔和電制動器的噪聲影響相差不大；在機車尾部，即E、F、G、H、I點，電制動器的噪聲對總噪聲值的影響較大。因此，如果要降低測點噪聲，應(yīng)該以降低電制動器噪聲為主，冷卻塔噪聲為輔。根據(jù)客戶要求，在柴油機滿負(fù)載運行工況下，距離機車15米處的外場噪聲限值為85dBA。如果要求各測點噪聲水平小于85dBA，則電制動器噪聲水平需至少降低5dBA，冷卻塔噪聲水平需至少降低3dBA。可以通過設(shè)備供應(yīng)商改進(jìn)結(jié)構(gòu)降低噪聲源噪聲，或是增加消音器降低噪聲。在降低電制動器和冷卻塔噪聲后，各聲源對機車外場測點總噪聲的貢獻(xiàn)量見圖7，測點總噪聲值已滿足要求。

4仿真與試驗

降噪前噪聲仿真值與測試值的對比見表2。從表2可以看出，仿真值與試驗值趨勢基本吻合，除了K點差異值較大，其余測點誤差在2dB之內(nèi)。A點噪聲值最小，判斷是因為在機車車頭15m遠(yuǎn)處，距離噪聲源最遠(yuǎn)。D、J點噪聲值較大，判斷是因為受到柴油機和電制動器影響較大。

5展望

（1）機車外場輻射噪聲模擬分析過程中，在機車滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)的情況下，C-E、I-J點的測點位置噪聲明顯超過了指標(biāo)要求值85dBA。滿負(fù)荷工況下，機車后端部是噪音超標(biāo)的高風(fēng)險區(qū)域。（2）為減弱機車外場輻射噪聲對周邊環(huán)境的影響，要依據(jù)機車整體布局，需對機車各個部件噪聲要求有所提高。在以上分析過程中，發(fā)現(xiàn)超標(biāo)噪聲值主要集中在機車后端部，修訂了電阻制動裝置與冷卻風(fēng)扇的噪聲值要求。

在利用LMS軟件開展機車外場輻射噪聲的數(shù)值仿真分析過程中，為達(dá)到要求，除重新修訂主要外購件技術(shù)指標(biāo)外，機車整體設(shè)計和設(shè)備布局也采取了有針對性的改進(jìn)措施，取得了較好的效果。該數(shù)值分析方法的應(yīng)用為機車設(shè)計工作增添了一份保障，也將會為后續(xù)的開發(fā)項目積累一些應(yīng)用經(jīng)驗，相信通過后續(xù)的試驗驗證和深化應(yīng)用，該方法定會日臻成熟并被廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]蔡慶云.機車動態(tài)檢測噪聲的防治[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,2006(5):97-99.

[2]SenMKuo,MorGan.ActiveNoiseControl:ATutorialReview[J].Proc.IEEE,1999,87:943-973.

[3]馬大猷.噪聲與振動控制工程手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,2002.

[4]周新祥.噪聲控制技術(shù)及其新進(jìn)展[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2007.

[5]SenMKuo,XuanKong,WoonSGan.ApplicationsofAdaptiveFeed⁃backActiveNoiseControlSystem[J].TranslationsonControlSystemsTechnology,IEEE,2003,11(2):216-220.

[6]中國建筑科學(xué)院建筑物理研究所.建筑聲學(xué)設(shè)計手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1987.

作者:高文捷 管敏瑋 徐培武 單位:中車戚墅堰機車有限公司