客車車內噪聲控制

尚志誠，劉一鳴

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客車車內噪聲控制

尚志誠，劉一鳴

（重慶車輛檢測研究院有限公司，國家客車質量監督檢驗中心，重慶 401122）

文章從噪聲的危害、法規、產品競爭力層面闡述了客車噪聲控制的必要性。從客車車內噪聲產生的機理、常用控制措施入手，詳細論述了客車車內噪聲控制的車身結構及制造工藝處理方法，介紹了一些卓有成效的降噪新措施。

車內噪聲；控制；車身結構；制造工藝

1 引言

隨著人們生活水平的提高，對旅行及出行舒適性的要求越來越高，客車車車內噪聲是影響乘坐舒適性的主要因素之一，也是較難解決的問題。國內客車企業在產品的造型、性能、安全上做了很多努力，基本做到了同質化，而在提高客車乘坐舒適性，尤其是車內噪聲控制方面，取得的成績還不是很理想，與歐、美、日等汽車大國生產的客車之間任然有很大的差距。因此，通過控制車內噪聲，從而提高車內乘坐舒適性，提升產品檔次和形象，增強產品在市場上的競爭力是一個行之有效的方法。影響客車車內噪聲的因素是多方面的，車內噪聲源主要是發動機噪聲、傳動機構噪聲、輪胎噪聲、車身自身的振動噪聲等。盡管客車車內噪聲是不可避免的，但卻可以被削弱。采取合適的措施可以有效地減少或者控制車內噪聲。

2 客車噪聲標準

鑒于汽車噪聲的危害，國外自60年代起就對機動車輛噪聲給予了足夠的重視，制定了許多法規和標準來控制。歐盟、日本和美國等主要國家和地區,從70年代起每3~5年就修訂一次相關的法規或標準,各種車輛噪聲的限值有了大幅度的降低。

我國汽車噪聲控制工作從1979年開始，當時發布了兩項國家標準GB1495-79《機動車輛允許噪聲》和GB1496-79《機動車輛噪聲測量方法》。《環境噪聲污染防治條例》頒布以后，主管部門規定從1990年起加速噪聲指標變為決定新型車能否通過鑒定的關鍵指標之一。隨著客車市場的快速發展及促進客車技術進步的需求，2010年制定發布了專門針對客車車內噪聲限值的標準GB25982-2010《客車車內噪聲限值及測量方法》（噪聲限值見表2）。車外噪聲限值標準的修訂和新增的客車車內噪聲限值標準，體現了主管部門對降低客車噪聲的關注，同時也對整車廠家提出了更高的要求。

表1 車外噪聲限值

表2 車內噪聲限值

3 車內噪聲產生機理及噪聲控制技術

3.1 車內噪聲產生機理

車內噪聲的來源與車外噪聲來源基本相同，主要為發動機噪聲、進排氣噪聲、汽車行駛風噪等，這些噪聲能經由空氣和固體兩個途徑傳進車內，如圖1所示。

圖1 車內噪聲的主要來源

車廂外的噪聲向車廂內的傳播是按空氣傳播的規律進行的，具體途徑有兩個（如圖2所示）：

（1）通過車身骨架及外板件結構（包括地板、頂蓋、側圍、前圍、后圍）縫隙，門窗上所有的孔、縫，直接傳入車內；

（2）車身外的聲源或振動作用于車體、車身附件等，激發車體、車身附件的振動，并向車身內輻射噪聲。

圖2 車內噪聲傳播示意圖

由以上可知，車內噪聲實際上是直達聲與多次反射聲疊加的結果，因此在未加降噪措施的情況下，車廂內的噪聲有可能比不要車身時車內相同位置的噪聲還要大，這是車身的封閉空間造成的空腔共鳴現象。

3.2 車內噪聲控制措施

根據噪聲產生的機理，影響車內噪聲大小的因素，除聲源以外，可把車內噪聲控制技術分為兩類：一是在機械和空氣動力學上對噪聲源采取措施，從源頭降低振動和噪聲；二是對產生振動的部件和通過空氣傳播的方式，分別采取阻尼減振和吸音措施。

以下從車身結構及制造工藝角度提出各常用措施的實踐方法。

（1）隔振：對半承載式客車，將車身與底盤連接固定，通過合適剛度的橡膠墊隔絕部分從底盤傳至車身的振動，從而降低車身振動噪音。

（2）減振：在振動元件表面涂或粘上一層能較多吸收能量的材料，使自由振動衰減，降低沖擊聲；將有問題的元件改為夾層結構，改變元件的固有頻率，避免共振，降低振動發聲。

（3）吸聲：在車內布置吸聲材料，避免周圍壁面反射回來的噪聲，從而達到降噪的目的。客車常用的吸收材料有多孔吸聲材料及穿孔板吸聲結構。

（4）隔聲：就是減少噪聲的透過率。對于單層均勻密實材料的元件，構件越重,頻率越高,透射波的振幅就越小，構件的隔聲效果也越好。

4 客車車內噪聲控制的車身結構及制造工藝實踐

4.1 減少車身結構的孔、縫

（1）地板與周邊（側圍、后圍、前圍、后圍）對接結構優化，避免較大的空隙產生而導致打膠后局部易產生未密封的孔洞。以下以地板與側圍的對接結構為例進行說明。

側圍腰梁高于地板橫梁時（如圖3），對接部位的密封角板與側圍外板、側圍骨架間產生一個不便于涂密封膠的空腔，導致該處密封不嚴，可能產生車內嚴重揚灰的情形，此處也是噪聲直接通過空氣傳播的位置。側圍腰梁與地板橫梁齊平時（如圖4），考慮側圍腰梁及密封角板的圓角，對接處將產生較大的縫隙，涂膠處理時也可能存在未密封的孔洞，噪聲大及揚灰都很可能發生。

圖3 側圍與地板搭接結構1

圖4 側圍與地板搭接結構2

圖5 側圍與地板搭接結構3

經過結構優化，將側圍腰梁的高度規格加大，使側圍腰梁高于地板橫梁（如圖5所示），如此可避免傳統結構中存在的不便密封的區域或因圓角導致的縫隙較大的區域，可在密封部位涂膠后極大的減少孔隙存在的可能性。

（2）與車內相通的門窗、檢修蓋（門）的密封

門、窗、檢修蓋等可能存在縫隙與車內相通的部位，需要采用密封條結構消除縫隙。部分噪聲源聲強較大的部位，在密封有效的前提下可采用雙層密封結構以提高隔聲率。發動機罩與地板的固定部位（如圖6所示）采用密封結構。發動機罩開啟部位等必要時可采用雙層密封結構（如圖7所示）。某實車試驗表明，在怠速狀態下，機罩有效密封相比密封漏縫可降低駕駛員耳旁噪聲4.7dB。由此可見，孔洞的存在對車內噪聲的貢獻是非常大的，故設計上對可能存在孔洞的部位，必須采取相應的密封措施。

圖6 機罩與地板密封結構

圖7 機罩蓋的雙層密封結構

（3）管線束在車身的過孔密封防護

管線束在車身的過孔防護有兩種成熟措施，一是過孔處采用收口型橡膠密封套進行防護，既保證管線束接頭的通過性，收口端又對管線束過孔處進行密封處理。二是布置于車內需連接管線的部件，安裝在車身外板相應位置，并在管線連接部位開孔，部件管線接頭朝向車外以便管線連接，部件安裝面與車身采用密封墊進行密封，這樣可以變孔密封為面密封，以便進行密封處理。

4.2 吸音、隔音材料應用

（1）頂蓋：頂蓋是面積最大的吸聲、隔聲處理面。頂蓋通常采用聚氨酯發泡工藝，施工簡單快速，可達到吸聲、隔聲的效果，也可對頂蓋外板產生減振作用。也有采用粘貼蜂窩棉復合降噪材料，或者采用復合圓孔鋁板或其它多孔板材作為頂飾板，進行頂蓋裝飾及車內吸聲的措施。

（2）側圍、前圍、后圍：該部分外板屬于外觀面，一般不采用普通的聚氨酯發泡工藝，以避免發泡成型后對外板平整度的破壞。常用的措施為在外板內側噴涂阻尼膠減振，然后粘貼泡沫板或蜂窩棉復合材料吸聲；或者采用水性軟發泡材料進行發泡，不會出現應力集中所導致的外板變形。

（3）發動機艙：對于發動機前置客車，采用具備反射、吸音、隔聲的發動機罩復合材料（由內至外為鋁箔反射層+內層玻璃鋼基材+阻燃型聚苯乙烯泡沫+瀝青片材層+外層玻璃鋼基材）可大幅降低發動機噪聲源傳至車內的噪聲。對發動機后置客車，在靠近發動機艙的后地板臺階區域，在臺階內板與骨架構造的空腔中填充復合波浪吸音棉（蜂窩狀海綿32mm+PE10mm+背膠）起到吸音及隔音作用；在骨架外表面鋪設復合隔熱降噪材料（鋁箔+纖維棉20mm+PU14mm+瀝青阻尼板1mm+背膠）起到反射聲音、吸音及隔音作用，并以圓孔鋁板進行固定，此處固定的圓孔鋁板也可起到一定的空腔共振吸聲作用。

圖8 發動機后置客車隔音結構

4.3 阻尼材料應用

與車內相隔的輪罩區域，一般均采用鈑金結構。輪罩板件的減振措施，除了滾壓或沖壓加筋增強板件的剛性外，噴涂阻尼膠也是一個必須的措施，提升了板件的抗石擊性能。

對于一些低檔客車，側圍未采用發泡或粘貼隔音材料措施時，采用噴涂阻尼膠的方式也可在一定程度上減輕側圍外板的振動噪聲。

鋪設木地板時，在地板骨架及周邊止口上粘貼瀝青片材阻尼材料，既可消除因木地板固定不平整導致的咯吱聲，減輕振動，更可以起到地板與車外的密封作用。

4.4 結構設計優化

踏步、輪罩等不得不采用薄板結構的區域，可采用增加支撐（如圖9所示），增加壓筋（如圖10所示）的措施，優化薄板件的剛度，以降低振動噪聲成型內飾件，因面積較大或局部開設檢修口等原因等導致整體偏軟，在車輛運行時會在振動激勵下呼呼發聲，如前后頂、風道等。設計時可在內飾件內表面粘貼骨架，對內飾件起到支撐的作用。

圖9 踏步底面增加支撐

圖10 輪罩面增加壓筋

車身附件的選用，也需遵循其具有減振結構或對其減振結構提出具體的要求。如鋁合金推拉窗的絨槽結構及兩扇玻璃之間的密封條質量的好壞直接決定了減振效果及減振失效時間。滅火器與滅火器支架的固定形式，應選用箍緊固定結構，以避免滅火器與滅火器支架的撞擊聲。

車身螺栓、自攻釘等固定結構，需采用加裝彈墊、逆齒防松墊片、放松螺母、鎖緊螺母等防松措施，避免固定構件的松動而產生振動、摩擦噪聲。

4.5 制造工藝措施

前文所述的發泡、噴涂阻尼膠的做法，均屬于制造工藝方面的降噪措施。除此之外，頂蓋、側圍蒙皮的漲拉焊接工藝，也是一種有效的降噪措施，同時可以提升外蒙皮的平整度。蒙皮漲拉焊接工藝降噪的原理是通過漲拉提高蒙皮的固有頻率，降低汽車行駛中蒙皮產生的噪音。常用的冷漲拉工藝可分為一次漲拉和二次漲拉。

一次冷漲拉工藝在客車行業中應用較為廣泛。但一次漲拉實際是“拉骨架”，而骨架自身剛度有限，實際允許的漲拉力通常很小，導致蒙皮張緊的不夠充分。蒙皮越寬越長，漲拉獲得的效果越差。

二次冷漲拉是將蒙皮定位夾緊到一次漲拉架上，進行第一次漲拉，要求蒙皮超過其屈服極限，產生塑性變形為止，而后卸下已經預漲拉好的蒙皮進行二次漲拉，漲拉量一般為蒙皮總長的1‰，漲拉完畢后，將蒙皮與骨架焊接固定。二次冷漲拉的兩次漲拉過程，使得蒙皮發生了形變強化，屈服極限得到提高，增強了抵抗變形的能力，降噪效果和蒙皮平整度也更好。

5 總結

噪聲與噪聲源及噪聲的傳播途徑有著密切的關系，在客車車內噪聲控制方面，從車身自身的控制措施而言，只要努力控制噪聲的傳播途徑，以及減輕車身及附件在外界激振的情況下產生的振動噪聲，各種措施有效運用，客車的噪聲就可以得到較好的控制。未來隨著標準法規的嚴格，目前應用于乘用車的有源消聲等先進技術，也會在客車行業得到應用。

[1] 戴德沛.阻尼減振降噪技術.西安交大出版社.1986年.

[2] 黨川.大型客車車內噪聲的控制.噪聲與振動控制.1989年.

[3] 何渝生.汽車噪聲控制.北京機械工業出版社.2002年.

[4] 谷正氣.汽車車身現代技術.機械工業出版社.2009年.

Internal noise Control of passenger cars

Shang Zhicheng, Liu Yiming

( Chongqing vehicle Inspection Research Institute Co., Ltd., National passenger car quality Supervision and Inspection Center, Chongqing 401122 )

This paper expounds the necessity of bus noise control from the aspects of noise harm, regulations and product competitiveness. Starting from the mechanism of bus interior noise and common control measures, this paper discusses in detail the body structure and manufacturing process of bus interior noise control, and introduces some effective new measures for noise reduction.

Interior noise; Control; Body structure; Manufacuring process

U467.4+93

A

1671-7988(2019)08-207-04

U467.4+93

A

1671-7988(2019)08-207-04

尚志誠（1989-），男，工程師，就職于重慶車輛檢測研究院有限公司，國家客車質量監督檢驗中心。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.08.066