高速列车低噪声受电弓区域车体结构的制作方法

本发明涉及一种车体的结构设计，尤其涉及一种受电弓区域的车体结构。

背景技术：

高速铁路由于速度高、运能大、能耗低、污染轻、占地少和安全性好等诸多技术经济优势，受到世界各国的普遍重视。但随着列车运行速度的提高，列车噪声污染也急剧增加，所以，高速列车的噪声问题是高速铁路发展过程中亟待解决研究的重要课题之一。

受电弓区域几何特征复杂，使得该区域气动发声机理也趋于复杂化，而且由于安装受电弓系统后，车顶结构与旅客更近，因而车外气动噪声对车内噪声的影响是整列车最为严重的区域之一，因而如何设计该区域车体结构是一个难题。

受电弓区域系统集成结构普遍应用在中国既有高速动车组上，针对该区域的低噪声车体结构设计方面，国内技术先进，但还有优化的空间，与国际水平还有一定的差距。

技术实现要素：

本发明的目的是设计一种在受电弓区域的车体结构上进行降噪、隔音、隔热、防火系统集成的结构。

为了达到上述目的，本发明提供一种高速列车低噪声受电弓区域车体结构，本结构包括车体铝型材、防火隔音隔热材、车体内饰板，靠近受电弓区域的车体顶端第一层设有铝板，位于铝板下面的第二层设有防火隔音毡，位于防火隔音毡下面的第三层设有吸音材，吸音材下面第四层设有隔声垫，位于隔声垫和车体铝型材上板之间的第五层设有约束阻尼，靠近车体铝型材下板第一层设有阻尼浆，位于阻尼浆下面的第二层设有隔声垫、位于隔声垫下面的第三层设有气凝胶，位于气凝胶下面的第四层设有玻璃棉板，位于玻璃棉板下面的第五层设有防火隔音毡，所述的车体铝型材下板与内饰板之间固定连接吊梁，吊梁分别与车体铝型材及内饰板之间设有橡胶弹性减震垫，所述的内饰板上板设有自由阻尼层。

进一步的，所述的约束阻尼由约束层和阻尼层组成，约束层为约束铝板。

进一步的，所述的铝板厚度为2mm，所述的防火隔音毡的厚度为2mm，所述的吸音材的厚度为20mm，所述的隔声垫的厚度为5mm，所述的铝型材厚度为50mm，所述的阻尼浆厚度为3mm，所述的气凝胶厚度为3mm，所述的玻璃棉板的厚度为25mm。

进一步的，所述的约束阻尼的约束铝板厚度为0.75mm，所述的约束阻尼的阻尼层厚度为3mm。

进一步的，所述的内饰板的厚度为6mm，内饰板上板的自由阻尼的阻尼层的厚度为3mm。

本发明通过对高速列车受电弓及其周围流场结构、产生噪声的机理及其发展规律、减阻降噪的研究和优化，对于减小高速列车整体噪声、减小对周围环境的噪产污染、降低能耗及提高乘客舒适性方面有重要的理论及现实意义，在深入研究既有动车组的结构基础上，结合国际上的先进技术，研发新型优化结构，主要在受电弓区域的车体结构上进行降噪、隔音、隔热、防火系统集成创新优化设计。

附图说明

图1车体结构剖视图。

具体实施方式

本发明主要包括以下几部分的系统集成创新设计：

a.车体顶板型材阻尼处理

b.组合结构吸声隔声处理

c.全路径结构传声控制措施

d.内饰顶板声辐射控制

具体技术方案说明如下：

本结构包括车体铝型材5、防火隔音隔热材，车体内饰板12，靠近受电弓区域的车体顶端第一层设有铝板1，位于铝板1下面的第二层设有隔音毡2，位于隔音毡2下面的第三层设有吸音材3，位于吸音材3和车体铝型材5上板之间的第四层设有隔声垫4，位于隔声垫4和车体铝型材5上板之间的第五层设有约束阻尼15，靠近车体铝型材5下板第一层设有阻尼浆6，位于阻尼浆6下面的第二层设有隔声垫7、位于隔声垫7下面的第三层设有气凝胶8，位于气凝胶8下面的第四层设有玻璃面板9，位于玻璃面板9下面的第五层设有防火隔音毡10，所述的车体铝型材5下板固定连接吊梁13，吊梁13分别与车体铝型材5及内饰板12之间设有橡胶弹性减震垫14，所述的内饰板12上板设有自由阻尼层11。

本次创新结构：

车体结构型材阻尼创新结构主要在车体铝型材5上板粘贴阻尼层15(铝板加约束阻尼)，该方案与车体铝型材下板加阻尼相比，隔声量提高0.3db，辐射声功率降低4.7dba，设计方案见图1中的件号车体铝型材5、阻尼层15(为约束铝板加约束阻尼)，；

车体组合结构的吸声处理关键技术：吸声材料选材、吸声处理位置；

车体组合结构的隔声处理关键技术：隔声材料选材、隔声处理位置；

将吸声材料铺设在车体铝型材5与隔声材料之间，形成“隔声+吸声+隔声”的组合，整体结构的隔声越好。本次新结构通过提高吸声材料的厚度、改变吸声和隔声材料的排布顺序，可以提高隔声量2.8db，车体组合结构的吸声和隔声的设计见图1中的序号铝板1、隔音毡2、吸音材3、隔声垫4、阻尼浆6、隔声垫7、气凝胶8、玻璃棉板9、防火隔音毡10。

受电弓车体型材到内饰板全路径的结构传声传递控制方案：

在车体铝型材5下板与内饰板12之间采用连接吊梁13，吊梁13分别与车体铝型材5及内饰板12之间增加橡胶弹性减振垫14，与原始方案相比，对车内的振动声辐射降低1dba。

内饰板12声辐射控制措施与结构优化技术解决方案：

对内饰板12进行阻尼处理、局部加筋、局部质量或刚度调整等，本次创新结构主要在内饰板12外侧喷涂自由阻尼11，相比原始方案(无阻尼处理)的辐射声功率级总值降低9.3dba。结构见图1中的自由阻尼层11、内饰板12，所述的铝板1厚度为2mm,铝板1密度为2700kg/m3。

优选的，所述的防火隔音毡10为vinaflex防火隔音毡，vinaflex防火隔音毡的厚度为2mm，vinaflex防火隔音毡的密度为2200kg/m3。

所述的吸音材3为armsound吸音材，armsound吸音材的厚度为20mm，armsound吸音材的密度为296kg/m3。

所述的隔声垫4为quadzero隔声垫，quadzero隔声垫的厚度为5mm，quadzero隔声垫的密度为2200kg/m3。

所述的车体5铝型材厚度为50mm，铝型材的密度为2700kg/m3。

所述的阻尼浆6厚度为3mm，阻尼浆6的密度为1300kg/m3。

所述的气凝胶8厚度为3mm，气凝胶8的密度为170kg/m3。

所述的玻璃棉板9为isover玻璃棉板，isover玻璃棉板的厚度为25mm，isover玻璃棉板的密度为60kg/m3。

所述的橡胶减振垫14的密度为1100kg/m3。

所述的约束阻尼15的约束铝板厚度为0.75mm，所述的约束阻尼15的阻尼层厚度为3mm，阻尼层的密度为1000kg/m3。

所述的内饰板12的厚度为6mm，内饰板12的密度为2350kg/m3，内饰板上板阻尼层的厚度为3mm。

新的车体结构隔声处理方案使受电弓区域车内噪声降低0.3dba左右；内饰板的优化可使该区域车内噪声降低0.8dba左右；采取全路径结构声控制措施使车内噪声降低1.2dba左右；将所有优化方案同时应用到整车上，车内噪声在各速度运行工况下降低1.5dba，降噪效果明显。

在300km/h匀速运行时，crh380b/bl动车组受电弓下方车内噪声水平至少为70dba，而cr400-bf动车组受电弓下方车内噪声水平最高为68dba。相比于crh380b/bl动车组，cr400-bf动车组受电弓下方车内噪声降低了至少2dba。结合在本项目在cr400-bf动车组受电弓区域的进一步优化，可以实现受电弓下方车内噪声相比于crh380b/bl动车组降低至少3dba的目标。

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