基于新型复合材料的城市轨道交通车辆地板降噪研究

基于新型复合材料的城市轨道交通车辆地板降噪研究

廖承州 吴云 李超 廖俊峰

重庆中车长客轨道车辆有限公司 重庆 401133

摘要：近年来，随着轨道交通职业的快速开展，轨道交通车辆的更新换代速度越来越快，人们对轨道交通车辆的综合要求也逐步进步。智能化、绿色化、轻量化、系列化、标准化、渠道化是国家“十三五”新兴产业开展规划对轨道交通装备职业的明确要求。同时，轨道交通运营商也对轨道交通车辆提出了更高的要求，即能耗水平低、运转速度快、承载才干高、防护才干强、寿命长、保护便利。乘客对轨道交通车辆的要求主要是杰出的环境界面、舒适的乘坐体会和环保的生产工艺。因此，未来的轨道交通设备将朝着轻量化、绿色化、安全高效的方向开展。

关键词：新式复合材料；轨道交通车辆；地板降噪

1城市轨道车辆车内噪声发生原因

为了控制城市轨道车辆的车内噪声，有必要了解车辆运转进程中车辆噪声的来历。在城市轨道车辆运转进程中，噪声源主要来自车轮和轨道的相对运动、车辆牵引和制动系统的运转噪声，车下吊装电气设备的作业噪声和其他噪声（如车顶空调运转、受电弓网接触、车辆运转时的气动噪声）现有研讨标明，当轨道车辆运转速度低于250km/h时，车内噪声主要来自车辆运转发生的轮轨噪声；当轨道交通车辆运转速度大于250km/h时，车内噪声主要是空气动力噪声，我国城市轨道交通车辆的一般运转速度在60~80km/h之间，因此车下噪声是城市轨道交通噪声的主要来历。车下噪声和振荡作用于车体底架和地板，影响车体底架和地板的壁板结构振荡，并将噪声辐射到车内的客室区域，这将给车内乘客带来极端不舒适的乘坐体会，经过优化城市轨道车辆地板的装置结构，进步地板本身的吸声降噪功能，进步车辆的隔声降噪功能，已成为城市轨道车辆规划的开展趋势。

2新式复合材料的城市轨道交通车辆地板降噪办法

2.1物质系统建设

材料系统和数据库是各个职业产品规划的基础。现在，我国轨道交通职业没有建立自己的材料系统和数据库，主要是因为轨道交通职业有自己的一套材料挑选要求。一方面，需求从现有材料中挑选合适的纤维、织物、树脂和预浸料，并依据需求开发一些新材料；另一方面，有必要建立和完善轨道交通职业复合材料检测技能标准。只要这样，我们才干逐步形成自己的复合材料系统。关于复合材料企业，需求依据轨道交通职业的要求重新匹配材料或开发新的材料系列系统，如阻燃环氧树脂系统、快速低温固化树脂配方系统、大克重多轴纤维织物系统、，相关材料功能数据和结构件功能验证数据需求经过大量实验获得，并需求不断积累和完善。这是一项继续的基础性作业，需求复合型企业和轨道交通相关企业的共同努力。

2.2车体成形工艺研讨

车体是铁路机车最重要的部件，但对铁路机车复合材料车体成形进程的研讨也是一个难题。从国内外铁路机车复合材料车体零件的研制来看，有分段拉挤成型、湿式全体缠绕成型、分段预浸真空/高压成型等几种工艺。现在，国内轨道交通职业也尝试了多种成型工艺来生产复合材料车体样品，但考虑到复合材料车体技能的工业使用，其生产工艺和技能在职业界尚无一致。结合我国复合材料技能的现状，提出在确保强度的基础上，结构应选用板料成形和全体安装的技能路线；碳纤维/玻璃纤维混合铺筑可降低材料成本；在成型工艺方面，预浸料/真空袋限制工艺、真空浇注工艺和拉挤工艺可以作为首选工艺，但哪种工艺更适合还需求进一步研讨和验证。

2.3PET泡沫复合铝地板测验成果剖析

PET泡沫复合铝地板的力学功能和铝蜂窝地板的力学功能与传统铝蜂窝地板基本相同。地板强度略有进步。因为地板内部散布着坚硬的微孔，整个地板的隔热降噪功能得到了极大的进步。在相同的条件和测验方法下，对宽度为1m2（18mm厚）的PET泡沫复合铝地板进行了测验，PET泡沫复合铝地板具有1/3倍频绝缘，其重量和隔声才干可达30dB左右。

3碳纤维复合材料在轨道交通中的使用远景

本文梳理了碳纤维复合材料在国内外轨道交通范畴的使用现状。结合碳纤维复合材料比重小、强度高、耐疲惫、耐腐蚀、耐蠕变、热膨胀系数低一级优秀特性，依据轨道交通范畴对轻量化的要求，详细剖析了碳纤维复合材料在轨道交通范畴的技能优势，提出了碳纤维复合材料在轨道交通范畴使用面临的问题和应战。

关于复合材料在国内轨道交通范畴的使用，“规划是先导，材料是基础，制作是关键”也是适用的，其中最关键的是规划。事实上，轨道交通范畴注重的低成本问题不仅是材料的低成本，还包含规划和制作的低成本。为了在碳纤维复合材料在国内轨道交通职业的工业使用上获得打破，我们必须首先学习风力发电职业，并在规划理念上进行立异。同时，轨道交通相关企业应面对材料、规划和技能方面的问题和应战，赶快建立职业材料系统和数据库，建立复合材料结构和功能的集成规划渠道，加大复合材料车身成型工艺的挑选和验证作业。

结论

在现有铁路车辆地板降噪结构的基础上，经过比照三种地板材料的实验数据，选用新式高功能复合隔声材料作为铁路车辆内地板的基材，可以有用降低车内噪声，进步车辆舒适性，不难看出，复合隔声铝蜂窝地板具有优异的隔声功能，对高频噪声有较好的隔声效果，力学功能与传统铝蜂窝芯地板相同。随着人们对城市轨道车辆平顺性的要求越来越高，进步车辆的隔声降噪功能越来越遭到轨道车辆规划者的注重。经过优化地板装置结构，在轨道车辆地板上使用新式复合隔声材料，探索先进的材料使用技能，优化现有车辆结构，将成为未来的开展趋势，为城市轨道车辆的减振降噪优化供给了参考。

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