一种轨道交通车辆、司机室及司机室的噪声控制方法技术

本发明专利技术公开了一种轨道交通车辆、司机室及司机室的噪声控制方法，涉及轨道交通车辆内部的噪声控制领域。所述噪声控制方法具体步骤为，首先，获取司机室内声腔的模态频率分布；其次，根据司机室内声腔的模态频率分布，设定降噪频率区间，进而确定吸声板的设计频率；最后，根据各个模态频率下司机室内的声压分布，以及各吸声板的降噪频率区间，确定不同频率吸声板的布放位置。本发明专利技术通过对司机室内的噪声进行频谱分析，设计高效吸声的降噪板，同时结合司机室内各阶模态频率下的声压分布，实现对司机室非稳态低频噪声的高效控制。

【技术实现步骤摘要】
一种轨道交通车辆、司机室及司机室的噪声控制方法
本专利技术涉及轨道交通车辆内部的噪声控制领域，特别是一种轨道交通车辆、司机室及司机室的噪声控制方法。
技术介绍
轨道车辆在线路上运行时，轮轨噪声、空调风机噪声以及车载设备噪声源直接传入到司机室内的混响空间，因此噪声来源比较复杂且全方位，导致轨道车辆声学环境复杂且声学信号呈现非稳态的特性。司机室内装板结构表面反射系数定义为其中Pr为司机室内装板反射声波的幅值，Pin为入射到司机室内装板声波的幅值，吸声系数越大，反射系数越低，现有的车辆司机室内装板结构均为吸声系数低的强反射面，强反射面的反射系数r＝1，此时司机室存在强混响，其中低频声波存在一定的驻波模态，因此低频噪声显著。司机室壁面为强反射面，且整体密封，车内低频噪声容易产生混响，采用传统的降噪手段很难控制非稳态信号。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对轨道车辆司机室的低频噪声容易产生混响，较难控制的问题，提出一种轨道交通车辆、司机室及司机室的噪声控制方法，实现对司机室非稳态低频噪声的高效控制。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种司机室的噪声控制方法，其特征在于，包括以下步骤：A.获取司机室内声腔的模态频率分布和司机室内各阶模态频率下的声压分布；B.以第1阶模态频率为司机室的噪声频率的下限，结合司机室轮轨噪声的频率，设定降噪频率区间；C.将所述降噪频率区间分为m个无重复的频率区间，对应每个所述频率区间设计m种吸声板；D.基于司机室在各阶模态频率下的声压分布，分析不同频率下，司机室内各个位置的声压分布，结合步骤C中各吸声板对应的所述频率区间，确定m种吸声板的布放位置，其中，吸声频率区间最低的吸声板布放于低频模态频率下司机室内声压最低的位置，吸声频率最高的吸声板布放于高频模态频率下司机室内声压最高的位置。上述方案通过对传入到司机室内的噪声进行频谱分析，设计高效吸声的降噪板，同时结合司机室内各阶模态频率下的声压分布，实现对司机室非稳态低频噪声的高效控制。进一步地，司机室内任意点的声压级的差Lpt即为降噪量，其计算公式为：其中和分别为布放m种吸声板之前和之后司机室的室内平均吸声系数，Lpt1和Lpt2分别为司机室内任意一点布放m种吸声板之前和之后的声压级。进一步地，室内平均吸声系数的计算公式为其中si分别为第i块吸声的面积，i的取值范围为1至m，αi为第i块吸声板的吸声系数，Real(Zall)为Zall的实部，Imag(Zall)为Zall的虚部，Zall为表面声阻抗率，St0为司机室内m种吸声板的总表面积，ZP1，ZP2，…，ZPm分别为m种吸声板的表面声阻抗。进一步地，司机室内任意点的声压级Lpt的计算公式为Lwt为司机室内部声源各倍频带声功率级。上述方案能够计算司机室内安装m种吸声板前后的降噪量，直观说明司机室内安装m种吸声板后的降噪效果。基于同一个专利技术思想，本专利技术提供了一种轨道交通车辆的司机室和采用该司机室的轨道交通车辆。所述司机室包括设置于顶板和/或背板上的降噪板；所述降噪板包括m种吸声板，每种所述吸声板对应1个频率区间，m个所述频率区间除了区间端点之外互不重复，且m个所述频率区间的并集与司机室内的降噪频率区间大小一致；其中，所述降噪板上吸声频率区间最低的吸声板分别布放在该降噪板的边角位置；吸声频率区间最高的吸声板布放在该降噪板的中心位置。将降噪板设置于司机室的顶板和/或背板，可以吸收司机室内的噪声。具体地，设置于顶板上的降噪板的形状、尺寸与顶板的形状、尺寸匹配；设置于背板上的降噪板的形状、尺寸与背板的形状、尺寸匹配。可以大大降低司机室内的低频宽频噪声，有效提升司机室内的中低频吸声性能，消除司机室内低频噪声反射。具体地，司机室任意点的声压级的差ΔLpt即为降噪量，计算公式为：其中和分别为布放m种吸声板之前和之后司机室的室内平均吸声系数，Lpt1和Lpt2分别为布放m种吸声板之前和之后司机室任意点的声压级。具体地，室内平均吸声系数的计算公式为其中si分别为第i块吸声的面积，i的取值范围为1至m，αi为第i块吸声板的吸声系数，Real(Zall)为Zall的实部，Imag(Zall)为Zall的虚部，Zall为表面声阻抗率，St0为司机室内m种吸声板的总表面积，ZP1，ZP2，…，ZPm分别为m种吸声板的表面声阻抗。具体地，司机室内任意点的声压级Lpt的计算公式为Lwt为司机室内部声源各倍频带声功率级。与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果为：本专利技术通过对传入到司机室内的噪声进行频谱分析，设计由不同吸声频率区间的吸声板组成的降噪板，同时结合司机室内各阶模态频率下的声压分布，将吸声板布放于降噪板的相应位置，并将降噪板设于司机室的顶板和/或背板，进而实现对司机室非稳态低频噪声的高效控制，并能够根据本专利技术所提供的司机室内的降噪方法确定实际降噪量。本专利技术所提供的司机室及采用该司机室的轨道交通车辆相比传统的司机室和轨道交通车辆，可以进一步提高司乘人员的乘坐舒适性，具有较好的应用效果。附图说明图1为本专利技术一实施例的降噪板中吸声板的布放示意图。图2为本专利技术一实施例中安装了降噪板的司机室示意图。图3为本专利技术一实施例中司机室背板的坐标示意图。图4为本专利技术一实施例中第1阶频率模态下的司机室背板声压级分布仿真图。图5为本专利技术一实施例中第35阶频率模态下的司机室背板声压级分布仿真图。图6为本专利技术一实施例中第450阶频率模态下的司机室背板声压级分布仿真图。其中，1为安装了降噪板的顶板，2为安装了降噪板的背板，3为空调出风口的格栅，11为第一吸声板，22为第二吸声板，33为第三吸声板，44为第四吸声板。图4中的数字为该位置声压级的值。具体实施方式本实施例以地铁车辆司机室为例进行说明，用传感器测得轮轨噪声的峰值频率区间在600Hz-650Hz，空调出风口噪声的峰值频率区间在200Hz-280Hz。其中轮轨噪声为主要噪声。本实施例中，司机室的噪声控制方法包括以下步骤：A.获取司机室内声腔的模态频率分布和司机室内各阶模态频率下的声压分布；B.以第1阶模态频率为司机室的噪声频率的下限，结合司机室轮轨噪声的频率，设定降噪频率区间；C.将所述降噪频率区间分为4个无重复的频率区间，对应每个所述频率区间设计4种吸声板；D.基于司机室在各阶模态频率下的声压分布，分析不同频率下，司机室内各个位置的声压分布，结合步骤C中各吸声板对应的所述频率区间，确定4种吸声板的布放位置，其中，吸声频率区间最低的吸声板布放于低频模态频率下司机室内声压最低的位置，将吸声频率最高的吸声板布放于高频模态频率下司机室内声压最高的位置。首先建立司机室内的三维模型，如图3所示，本实施例选取司机室背板的中心为原点，x,y,z为直角坐标系的三个坐标轴，x轴正方形为列车行进方向，y轴方向为垂直于司机室侧板的方向，y轴正方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种司机室的噪声控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/nA.获取司机室内声腔的模态频率分布和司机室内各阶模态频率下的声压分布；/nB.以第1阶模态频率为司机室的噪声频率的下限，结合司机室轮轨噪声的频率，设定降噪频率区间；/nC.将所述降噪频率区间分为m个无重复的频率区间，对应每个所述频率区间设计m种吸声板；/nD.基于司机室在各阶模态频率下的声压分布，分析不同模态频率下，司机室内各个位置的声压分布，结合步骤C中各吸声板对应的所述频率区间，确定m种吸声板的布放位置，其中，吸声频率区间最低的吸声板布放于低频模态频率下司机室内声压最低的位置，吸声频率最高的吸声板布放于高频模态频率下司机室内声压最高的位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种司机室的噪声控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.获取司机室内声腔的模态频率分布和司机室内各阶模态频率下的声压分布；
B.以第1阶模态频率为司机室的噪声频率的下限，结合司机室轮轨噪声的频率，设定降噪频率区间；
C.将所述降噪频率区间分为m个无重复的频率区间，对应每个所述频率区间设计m种吸声板；
D.基于司机室在各阶模态频率下的声压分布，分析不同模态频率下，司机室内各个位置的声压分布，结合步骤C中各吸声板对应的所述频率区间，确定m种吸声板的布放位置，其中，吸声频率区间最低的吸声板布放于低频模态频率下司机室内声压最低的位置，吸声频率最高的吸声板布放于高频模态频率下司机室内声压最高的位置。


2.如权利要求1所述的司机室的噪声控制方法，其特征在于，司机室内任意点的声压级的差ΔLpt即为降噪量，其计算公式为：其中和分别为布放m种吸声板之前和之后司机室的室内平均吸声系数，Lpt1和Lpt2分别为司机室内任意一点布放m种吸声板之前和之后的声压级。


3.如权利要求2所述的司机室的噪声控制方法，其特征在于，室内平均吸声系数的计算公式为其中si分别为第i块吸声的面积，i的取值范围为1至m，αi为第i块吸声板的吸声系数，Real(Zall)为Zall的实部，Imag(Zall)为Zall的虚部，Zall为表面声阻抗率，St0为司机室内m种吸声板的总表面积，ZP1，ZP2，…，ZPm分别为m种吸声板的表面声阻抗。


4.如权利要求3所述的司机室的噪声控制方法，其特征在于，司机室内任意点的声压级Lpt的计算公式为Lwt为司机室内部声源各倍频带声功率级。

<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李登科，蒋忠城，张俊，刘晓波，王先锋，郭冰彬，江大发，金淼鑫，李旺，何辉永，何妙，邱昂，李中意，罗志翔，
申请(专利权)人：中车株洲电力机车有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43