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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備組成；下部由位于兩端的轉向架和位于中部的燃油箱組成。機車設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。其中主要設備聲源有：柴油機排氣口、冷卻塔、電阻制動器、空調機和空壓機等。

2主要聲源特性

在柴油機滿負載運行，空壓機、冷卻風扇和空調風機以最大轉速運行工況下，機車的主要設備聲源的總聲功率水平見表1所示。根據表1所示，在柴油機滿負載運行時，由于空壓機及空調風機的噪聲水平遠遠低于另外三個聲源的水平（相差超過了10dB，根據聲學理論，兩個聲源的噪聲水平相差10dB，則兩個聲源疊加的結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，忽略空壓機及空調風機噪聲的影響，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行模擬。在柴油機滿負載運行時，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

參考標準《AS2377-2002聲學-軌道車輛噪聲的測量方法》，根據試驗過程中的布點位置進行模擬如圖3所示，進行內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，射線聲學法分析高頻噪聲，以求解機車外場輻射噪聲場分布。聲學仿真模型如圖4所示。根據機車的邊界元模型及射線聲學的模型，對機車的外場輻射噪聲進行全頻段求解。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，應該以降低電制動器噪聲為主，冷卻塔噪聲為輔。根據客戶要求，在柴油機滿負載運行工況下，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。可以通過設備供應商改進結構降低噪聲源噪聲，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。A點噪聲值最小，判斷是因為在機車車頭15m遠處，距離噪聲源最遠。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，在機車滿負荷運轉的情況下，C-E、I-J點的測點位置噪聲明顯超過了指標要求值85dBA。滿負荷工況下，機車后端部是噪音超標的高風險區域。（2）為減弱機車外場輻射噪聲對周邊環境的影響，要依據機車整體布局，需對機車各個部件噪聲要求有所提高。在以上分析過程中，發現超標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值仿真分析過程中，為達到要求，除重新修訂主要外購件技術指標外，機車整體設計和設備布局也采取了有針對性的改進措施，取得了較好的效果。該數值分析方法的應用為機車設計工作增添了一份保障，也將會為后續的開發項目積累一些應用經驗，相信通過后續的試驗驗證和深化應用，該方法定會日臻成熟并被廣泛應用。

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作者:高文捷 管敏瑋 徐培武 單位:中車戚墅堰機車有限公司