CN109307608A - 整车半消声室环境下列车漏声部位的封堵修复方法 - Google Patents

Abstract

整车半消声室环境下列车漏声部位的封堵修复方法属于针对列车车体上漏声部位的测量方法领域，该方法首先建造了足以容纳被测车型的整车半消声室，然后给出了具体的整车半消声室建造指标，以及隔声板封堵工装的布局位置和隔声性能指标参数，从而可以借助整车半消声室对环境噪声的隔绝功能，实现列车漏声部位的封堵修复方法。本发明方法避免了外界干扰，并大幅提高了声学数据的准确性；本发明在无需实车实地在轨运行的前提下，还原并模拟被测车体外围在对应状态下的真实声学环境，从而借助整车半消声室排除汽车鸣笛等其它非预期噪音的干扰，并确保声像仪对漏声部位的检测结果更加接近真实，进一步降噪优化和产品验收检验的依据。

Description

整车半消声室环境下列车漏声部位的封堵修复方法

技术领域

本发明属于针对列车车体上漏声部位的测量方法领域，具体涉及一种整车半消声室环境下列车漏声部位的封堵修复方法。

背景技术

与本发明相关的现有技术一：整备状态下的车体漏声部位

已经完成全部设备安装和调试工作，可以出厂投入运营的列车状态，称之为轨道客车的整备状态。然而，在整备状态下的列车车体上，其前挡风玻璃、车门、车窗以及车体过线孔等部位均存在一定的装配缝隙或孔洞等漏声部位，通过这些车体上的漏声部位进入车体内部的噪音会危害身体健康，容易使人疲劳烦躁。目前此类漏声部位的降噪方法是采用具有一定隔音吸声作用的橡胶材料对其漏声部位进行隔声封堵。

由于轨道客车内部的声学环境直接影响司乘人员的乘坐舒适性，因此，为了优化车体上的前挡风玻璃、车门、车窗以及车体过线孔等部位的隔声性能，就需要在对隔声封堵后的上述漏声部位进行基于声压法的隔声性能的声学测验，从而获得每个漏声部位所对应的隔声性能参数，以便作为进一步降噪优化和产品验收检验的依据。

与本发明相关的现有技术二：声压法的原理

声压法：是指根据基于ISO 9614-2《声学-声强法测定噪声源的声功率-第2部分：扫描测量》所给出的噪声源声强等级的测定方法。

现阶段有关轨道交通车辆车体隔声量的测量还包括基于声压法测量的驻波管法和实验室隔声室法。

与本发明相关的现有技术三：驻波管法

驻波管法是一种较为成熟的隔声量测量方法，其通过对等比例缩小尺寸后的样件模型定向发射声强已知的驻波，并在样件后方采集透射后的声音信息。从而通过测定声强的衰减值而获得样件的隔声量。但该方法需要将被测结构单独置于测试环境中。而在整备状态下的列车上，其漏声部位均已安装固定，无法拆卸，因此驻波管法也往往受制于狭小的操作空间而难以实施。

与本发明相关的现有技术四：实验室隔声室法

实验室隔声室法是声学测试领域公知的另一种常用的隔声量测量方法，该方法需要建立符合标准混响场条件的且设有实验室测试窗口的标准隔声室，其将待测样件封堵在隔音效果良好的实验室测试窗口一端，并在测试窗口的另一端采集投射后的声音信息。但该方法同样需要将被测结构单独置于测试环境中。而在整备状态下的列车上，其漏声部位均已安装固定，无法拆卸，因此实验室隔声室法也难以实施。

与本发明相关的现有技术五：在整备状态的列车上直接测量漏声区的方法：

根据公知的混响时间测定方法，若能将整备状态下的列车车体近似为一个混响场，就可以依据声学领域公知的赛宾公式或伊林公式测量其混响时间，从而通过已知的公式计算出列车侧墙板的隔声量。但基于混响时间的测定方法，其实施的前提是被测物体外部的背景噪声符合给定的声学环境条件。然而由于轨道列车体积巨大，无论将其置于外部环境，还是普通车间，均无法营造出足够安静的声学环境条件，导致其试验结果中背景噪声的干扰成分较大，严重影响测试数据结果的准确性。而且现有算法的公式不够合理，误差较大，导致其分析结果的计算速度较慢。

与本发明相关的现有技术六：声学照相机

声学照相机又名声相仪或声像仪，是利用传声器阵列测量一定范围内的声场分布的专用设备，可用于测量物体发出的声音的位置和声音辐射的状态，并用声强云图方式显示出直观的图像。

与本发明相关的现有技术七：声强云图的技术现状

声强云图，也称声成像(acoustic imaging)，其是基于传声器阵列测量技术，通过测量一定空间内的声波到达各传声器的信号相位差异，依据相控阵原理确定声源的位置，测量声源的幅值，并以图像的方式显示声源在空间的分布，即取得空间声场分布云图，也即：声像图，其中以图像的颜色和亮度代表声音的强弱，从而使声学结果直观可视化。其中，声强云图中高亮的红色区域代表漏音区域，而用红色波长逐渐降低至蓝紫色波长的颜色变化则代表这漏音两的逐级降低。

与本发明相关的现有技术八：半消声室的功能和技术现状

半消声室是一种适用于大型结构部件声学测试的整体外部隔音建筑，其主要作用是通过建造高隔声量的巨型封闭空间将外部的环境噪声完全隔绝，从而为半消声室内部提供符合声学测试标准的安静环境，以便于在该环境中进行各类声学测验。半消声室的优点是由于地面是硬的，能承受较大的重量，因此适宜测量如车辆、大型机器、设备等的噪声功率，且半消声室造价比全消声室低廉。半消声室的建造工艺和验收标准均是成熟且公知的技术。然而，建造足以容纳整个侧墙板件的巨大整车半消声室的方案因成本高昂而遭到摒弃。

综上，由于列车处于整备状态后，无法通过将相关结构从整车上再次拆卸下来的方法对隔音封堵之后的各处漏声部位进行声学测试，因此无法获取用于评判隔声效果的声强数据；而建造足以容纳整个侧墙板件的巨大整车半消声室的方案因成本高昂而遭到摒弃，由此导致目前缺少周围无声学反射的干净声学环境，从而造成现有的声强法测试作业因受到外部环境噪声的干扰较大而无法准确定位车体内的漏声部位的具体位置。

与本发明相关的现有技术九：声源模拟系统用于在自由场或混响场模拟轨道车辆任意车速下某些关键部位的声场环境，用于评估这些声源激励对轨道车辆车内噪声环境的影响，可以为设计舒适安静的轨道车辆提供详实准确的试验参数。其不仅可以在实验室内精确模拟出主要噪声源的频率分布，声压级以及作用区域模拟，可同时实现闭环控制，其利用扬声器阵列在车辆外部真实模拟轨道车辆运行或静止状态时的声场环境，即期望声场，利用该技术能够为轨道车辆主被动噪声控制研究提供便利。声源模拟系统能够为声学试验研究提供科学，可靠稳定的声学环境，减少气候，场所变化对试验准确性的影响，使试验测试具有较高的可重复性。其在静止的轨道车辆平台上进行试验，方便仪器使用，节约大量的经济和时间成本。

发明内容

为了解决现有将整备状态下的列车车体上前挡风玻璃、车门、车窗等结构拆卸下来逐一进行声学试验的方案并不能代表其部件在车体上安装时的真实声学状态；而对整备状态下的列车车体上前挡风玻璃、车门、车窗等结构的缩尺模型进行驻波管法隔声量测验或实验室隔声室法隔声量测验方法均因无法确定能够真实模拟试验样件在整备车辆上的固定方式和位置姿态参数而无法实施；以及建造足以容纳整个侧墙板件的巨大整车半消声室的方案因成本高昂而遭到摒弃；而在实车上直接测量前挡风玻璃、车门、车窗等结构隔声量的方法又因无法营造出足够安静的声学环境条件，导致其试验结果中背景噪声的干扰成分较大，严重影响测试数据结果的准确性的问题，以及现有的混响时间的算法公式不够合理，误差较大，分析速度较慢的技术问题，本发明提供一种整车半消声室环境下列车漏声部位的封堵修复方法。

本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：

整车半消声室环境下列车漏声部位的封堵修复方法，其包括如下步骤：

步骤一：按照列车外形尺寸建造能够容纳整备状态下列车车体的整车半消声室，使车体处于背景噪声低、周围无声学反射的干净声学环境中；

步骤二：将整备状态下的列车的待测车体置于步骤一所述的整车半消声室中，并将其车体的前后端口均用封堵工装进行隔声密封，确保声源辐射的声能量不能从车体的前后两端透出，而只能从车体前挡风玻璃、侧门、顶板、地板和侧窗的车体侧壁结构上传递出来；

步骤三：利用扬声器阵列及其控制系统在车体外表面形成均匀声场，其具体包括如下子步骤：

步骤3.1：环绕车体外围布置高、低两圈扬声器阵列，并用声源控制系统对每一个扬声器均实施控制连接，使高、低圈扬声器阵列及其声源控制系统共同形成声源模拟系统；

步骤3.2：使步骤3.1所述的高、低两圈扬声器阵列按照给定声强和固定频率发出已知的连续且恒定的声音，并利用一个声像仪在车体外侧壁的任意一个局部区域进行声强检测；

步骤3.3：若临近的两个检测位置的声强数值的差值绝对值大于3dB，则重新调整临近的扬声器布局位置和朝向，并重复执行前述步骤3.2，直至声像仪所测定的任意两个临近位置的声强数值的差值均在±3dB以内，则认为扬声器阵列在当前的检测范围内形成了均匀的声场；

步骤3.4：使声像仪水平移出其在步骤3.2初始的声强检测区域，然后在20cm的间距之外按照与步骤3.2完全相同的方法对一块新的声强检测区域进行声强检测，并按照步骤3.3的检测方法重新调整扬声器的布局位置和朝向，直至声像仪所测定的任意两个临近位置的声强数值的差值均在±3dB以内；

步骤3.5：使声像仪按照20cm的间距顺次逐一移动，并重复步骤3.3至步骤3.4的过程，直至完成对车体外围全部扬声器布局位置和朝向的调整，并使其在整个车体外侧壁外部形成了一个均匀的环形声场；

步骤四：利用声源模拟系统使其高、低两圈扬声器阵列均同步发出模拟高寒高原强风沙环境中的轨道列车在轨运行时在车体外部所采集的环境噪声数据，从而在被测车体外围模拟和复原该声学环境；

步骤五：用声像仪对车体内部的一个车门区域进行漏声部位的排查扫描，并对其生成声强云图；

步骤六：将声强云图中高亮的红色区域判定为显著的漏声部位，并采用具有一定隔音吸声作用的橡胶材料对其漏声部位进行隔声封堵；

步骤七：重新用声像仪对步骤六确定的漏声部位进行扫描检查和隔声量封堵作业，直至声像仪显示的该区域声强云图为蓝色为止；

步骤八：按照与步骤五至步骤七完全相同的方法，分别完成其它车门的排查扫描和隔声量封堵作业；

步骤九：按照与步骤八完全相同的方法，分别完成对车体上的前挡风玻璃、侧门、顶板、地板和侧窗的常见漏声部位的逐一排查扫描和隔声量封堵作业。

本发明的有益效果是：该整车半消声室环境下列车漏声部位的封堵修复方法首创性地提出建造足以容纳被测车型的整车半消声室，并给出了具体的整车半消声室建造指标，和隔声板封堵工装的布局位置和隔声性能指标参数，从而可以借助整车半消声室对环境噪声的隔绝功能，避免外界干扰，并大幅提高声学数据的准确性。

本发明针对轨道客车的结构巨大的特殊情况而确切给出了一种利用声源模拟系统的扬声器阵列在车体外部产生均匀的声场的方法，以及利用声源模拟系统模拟高寒高原强风沙环境中的轨道列车在轨运行时在车体外部所采集的环境噪声数据，从而在被测车体外围模拟和复原该声学环境的方法，从而在无需实车实地在轨运行的前提下，还原并模拟被测车体外围在对应状态下的真实声学环境，从而借助整车半消声室排除汽车鸣笛等其它非预期噪音的干扰，并确保声像仪对漏声部位的检测结果更加接近真实，进一步降噪优化和产品验收检验的依据。

具体实施方式

下面对本发明做进一步详细说明。

本发明的整车半消声室环境下列车漏声部位的封堵修复方法包括如下步骤：

步骤一：按照列车外形尺寸建造足以容纳整备状态下列车车体的整车半消声室，从而使车体处于背景噪声低、周围无声学反射的干净声学环境中；所述整车半消声室的截止频率不大于50Hz；其固有频率均不高于3.57Hz，对50Hz激振频率的隔振效率不小于99％；

步骤二：将整备状态下的列车的待测车体置于步骤一所述的整车半消声室中，并将其车体的前后端口均用隔声封堵工装进行隔声密封，确保声源辐射的声能量不能从车体的前后两端透出，而只能从车体前挡风玻璃、侧门、顶板、地板和侧窗等车体侧壁结构上传递出来；所述隔声封堵工装是金属隔声板，其隔声量数值需高于列车前挡风玻璃的预估隔声量数值，隔声封堵工装的吸声系数小于0.1，列车前挡风玻璃的预估隔声量数值可由实验室隔声室法或驻波管法预先测得；

步骤三：利用扬声器阵列及其控制系统在车体外表面形成均匀声场，其具体包括如下子步骤：

步骤3.1：环绕车体外围布置高、低两圈扬声器阵列，并用声源控制系统对每一个扬声器均实施控制连接，使高、低圈扬声器阵列及其声源控制系统共同形成声源模拟系统；

步骤3.2：使步骤3.1所述的高、低两圈扬声器阵列按照给定声强和固定频率发出已知的连续且恒定的声音，并利用一个声像仪在车体外侧壁的任意一个局部区域进行声强检测；

步骤3.3：若临近的两个检测位置的声强数值的差值绝对值大于3dB，则重新调整临近的扬声器布局位置和朝向，并重复执行前述步骤3.2，直至声像仪所测定的任意两个临近位置的声强数值的差值均在±3dB以内；即可认为扬声器阵列在当前的检测范围内形成了均匀的声场；

步骤3.4：使声像仪水平移出其在步骤3.2初始的声强检测区域，然后在20cm的间距之外按照与步骤3.2完全相同的方法对一块新的声强检测区域进行声强检测，并按照步骤3.3的检测方法重新调整扬声器的布局位置和朝向，直至声像仪所测定的任意两个临近位置的声强数值的差值均在±3dB以内；

步骤3.5：使声像仪按照20cm的间距顺次逐一移动，并重复步骤3.3至步骤3.4的过程，直至完成对车体外围全部扬声器布局位置和朝向的调整，并使其在整个车体外侧壁外部形成了一个均匀的环形声场；

步骤四：利用声源模拟系统使其高、低两圈扬声器阵列均同步发出模拟高寒高原强风沙环境中的轨道列车在轨运行时在车体外部所采集的环境噪声数据，从而在被测车体外围模拟和复原该声学环境；

步骤五：用声像仪对车体内部的一个车门区域进行漏声部位的排查扫描，并对其生成声强云图；

步骤六：将声强云图中高亮的红色区域判定为显著的漏声部位，并采用具有一定隔音吸声作用的橡胶材料对其漏声部位进行隔声封堵；

步骤七：重新用声像仪对步骤六所确定的漏声部位进行扫描检查和隔声量封堵作业，直至声像仪显示的该区域声强云图为蓝色为止；

步骤八：按照与步骤五至步骤七完全相同的方法，分别完成其它车门的排查扫描和隔声量封堵作业；

步骤九：按照与步骤八完全相同的方法，分别完成对车体上的前挡风玻璃、侧门、顶板、地板和侧窗等其余常见漏声部位的逐一排查扫描和隔声量封堵作业。

Claims (3)

1.整车半消声室环境下列车漏声部位的封堵修复方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

步骤一：按照列车外形尺寸建造能够容纳整备状态下列车车体的整车半消声室，使车体处于背景噪声低、周围无声学反射的干净声学环境中；

步骤二：将整备状态下的列车的待测车体置于步骤一所述的整车半消声室中，并将其车体的前后端口均用隔声封堵工装进行隔声密封，确保声源辐射的声能量不能从车体的前后两端透出，而只能从车体前挡风玻璃、侧门、顶板、地板和侧窗的车体侧壁结构上传递出来；

步骤三：利用扬声器阵列及其控制系统在车体外表面形成均匀声场，其具体包括如下子步骤：

步骤3.1：环绕车体外围布置高、低两圈扬声器阵列，并用声源控制系统对每一个扬声器均实施控制连接，使高、低圈扬声器阵列及其声源控制系统共同形成声源模拟系统；

步骤3.2：使步骤3.1所述的高、低两圈扬声器阵列按照给定声强和固定频率发出已知的连续且恒定的声音，并利用一个声像仪在车体外侧壁的任意一个局部区域进行声强检测；

步骤3.3：若临近的两个检测位置的声强数值的差值绝对值大于3dB，则重新调整临近的扬声器布局位置和朝向，并重复执行前述步骤3.2，直至声像仪所测定的任意两个临近位置的声强数值的差值均在±3dB以内，则认为扬声器阵列在当前的检测范围内形成了均匀的声场；

步骤3.4：使声像仪水平移出其在步骤3.2初始的声强检测区域，然后在20cm的间距之外按照与步骤3.2完全相同的方法对一块新的声强检测区域进行声强检测，并按照步骤3.3的检测方法重新调整扬声器的布局位置和朝向，直至声像仪所测定的任意两个临近位置的声强数值的差值均在±3dB以内；

步骤3.5：使声像仪按照20cm的间距顺次逐一移动，并重复步骤3.3至步骤3.4的过程，直至完成对车体外围全部扬声器布局位置和朝向的调整，并使其在整个车体外侧壁外部形成了一个均匀的环形声场；

步骤四：利用声源模拟系统使其高、低两圈扬声器阵列均同步发出模拟高寒高原强风沙环境中的轨道列车在轨运行时在车体外部所采集的环境噪声数据，从而在被测车体外围模拟和复原该声学环境；

步骤五：用声像仪对车体内部的一个车门区域进行漏声部位的排查扫描，并对其生成声强云图；

步骤六：将声强云图中高亮的红色区域判定为显著的漏声部位，并采用具有一定隔音吸声作用的橡胶材料对其漏声部位进行隔声封堵；

步骤七：重新用声像仪对步骤六确定的漏声部位进行扫描检查和隔声量封堵作业，直至声像仪显示的该区域声强云图为蓝色为止；

步骤八：按照与步骤五至步骤七完全相同的方法，分别完成其它车门的排查扫描和隔声量封堵作业；

步骤九：按照与步骤八完全相同的方法，分别完成对车体上的前挡风玻璃、侧门、顶板、地板和侧窗的常见漏声部位的逐一排查扫描和隔声量封堵作业。

2.如权利要求1所述的整车半消声室环境下列车漏声部位的封堵修复方法，其特征在于：步骤一所述整车半消声室的截止频率不大于50Hz；其固有频率均不高于3.57Hz，对50Hz激振频率的隔振效率不小于99％。

3.如权利要求1所述的整车半消声室环境下列车漏声部位的封堵修复方法，其特征在于：步骤二所述隔声封堵工装是金属隔声板，其隔声量数值需高于列车前挡风玻璃的预估隔声量数值，隔声封堵工装的吸声系数小于0.1。