陈 敏 顾 骅

(1.中车株洲电力机车有限公司 湖南 株洲 412000；2.上海天佑铁道新技术研究所股份有限公司 上海 201024)

1 研究背景

一般来说，地下线路的环境问题主要为振动干扰；由于城市轨道交通大多穿越或位于闹市区，因此车辆噪声、轮轨噪声与结构噪声等噪声源对周围环境影响变得十分突出，成为建设高架轨道交通的最大障碍。能否将振动和噪声控制在最低限度内,是城市轨道交通建设的关键之一[1-2]。

故研究了一种应用广泛，且安全、经济的钢环消音轮。该消音轮已在香港地铁大量采用，其优点是：安全(2个环形槽嵌入2个钢环组装方便,不易脱落)；无可燃材料；无须检修,便于检查；消音效果好，在中频域可降低27 dB；占用车轮的空间小，可安装制动盘。

2 噪音产生的机理

城市轨道交通车辆车速较低，构成的列车噪声包括轮轨噪声、牵引动力噪声、受流噪声与空气噪声等。作为其中的主要声源轮轨噪声，可分为3种主要类型：摩擦噪声、冲击噪声和滚动噪声。大量研究表明，改变车轮结构能有效降低轮轨噪声。本文主要从噪声衰减的角度，对4种结构的地铁车轮的噪声特性进行测试、比较与分析[3-4]。

3 钢环消音车轮的消音原理

当车轮发出声音时，车轮必然在按某种模态发生振动，经有限元分析得知地铁车轮的低阶模态如表1所示。

表1 地铁车轮的各阶模态频率

不论车轮按哪种模态振动，车轮必发生翘曲变形(横向变形)，例如第三阶模态(见图1)，频率为370.4 Hz。

不管是哪种振形，钢环与车轮槽之间发生摩擦，消耗其能量，使振动很快衰减，从而使轮轨之间的噪音得以减少。……