一种通风冷却系统测量噪声多维度控制方法及轨道列车与流程

1.本发明涉及通风冷却技术领域，具体为一种通风冷却系统测量噪声多维度控制方法及轨道列车。


背景技术：

2.噪声不但影响环境，而且对人体身体具有很大的影响，噪声控制是轨道列车设计的关键技术之一，通过噪声测试、频谱分析和听觉感官，通风冷却系统是轨道列车主要噪声源之一。
3.通风冷却系统是用于轨道列车变流器、变压器及牵引电机等电子元器件的散热部件，是轨道列车的关键核心部件之一，内部有许多机械和电气模块，如风机和散热器、机架、电机、水泵、接触器、水管、母排以及导线等。各类部件在通电运行中均会产生不同程度的机械振动、电磁和气动噪声，这些噪声不仅会影响列车的乘坐舒适度和乘务人员的工作效率，还会降低冷却系统产品的综合竞争力。因此设计低噪声和高品质的通风冷却系统产品对于提升轨道列车技术具有重要意义。噪声对人体舒适性的影响程度，除了与噪声的大小有很大关系，噪声的音调、击打频率和不同的频段对人体器官也有不同的影响；只是通过控制噪声声功率级值或声压级值的大小，可以一定程度提升产品的品质，改善产品的舒适性。但是对通风冷却系统产品由于散热和流体性能参数的要求，噪声大小的控制是有一定限度，因此综合提升噪声品质才能更有效的提升通风冷却系统产品舒适性。为此，我们提供一种通风冷却系统测量噪声多维度控制方法及轨道列车。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供了一种通风冷却系统测量噪声多维度控制方法及轨道列车，不但可以很好的提升通风冷却系统和轨道列车产品的噪声品质，提高轨道列车乘坐舒适性和环境友好型，而且能够显著提升产品技术、品质和竞争力。
5.本发明可以通过以下技术方案实现：一种通风冷却系统测量噪声多维度控制方法，该控制方法包括对声功率级限值、声压级频谱曲线限值、击打频率和音调的控制，采用四个维度数据控制通风冷却系统的噪声，具体包括以下方面：
6.通风冷却系统噪声声功率级测量值不大于声功率级限值；
7.声压级频谱曲线测量值不超过声压级频谱曲线限值；
8.对于所有的测量点，其a计权的频谱中没有音调存在；
9.所记录每个测点60s内的声压级-时间曲线上没有击打频率。
10.本发明的进一步技术改进在于：所述的没有音调是指在所有的测量点，任意1/3倍频带内的噪声比相邻的两个1/3倍频带内噪声的平均值要小于5db，或者同时与宽频带的1/3倍频程a计权噪声差值大于6db；
11.所述的没有击打频率是所有的测量点所记录的60s声压级-时域曲线上，最大声压级和最小声压级之间的差值不得大于5db。
12.本发明的进一步技术改进在于：所述声功率级测量值，根据i so3744:2010进行测量并计算通风冷却系统的声功率级值，在得到声功率级测量值时，需要通过对环境背景噪声进行处理，具体包括：
13.计算通风冷却系统噪声试验样品噪声时间平均声压级均值和背景噪声的时间平均声压级均值之间的差值δl
p
并进行判断：
[0014][0015]
其中：
[0016][0017][0018]
若在每个1/3倍频带范围内和时间平均声压级均值δl
p
》15db，则不需要对背景噪声进行修正；
[0019]
若6db≤δl
p
≤15db，则采用背景噪声修正系数k1进行修正，计算公式为：
[0020][0021]
若δl
p
《6db，则表示测试结果无效，应该重新选择新的满足要求的测试环境。
[0022]
本发明的进一步技术改进在于：所述声功率级测量值的结果需考虑吸声系数对环境修正的影响，则对环境修正系数k2的计算方法为：
[0023][0024]
其中，s是测试表面的面积，c是测试的等效吸声面积。
[0025]
本发明的进一步技术改进在于：所述等效吸声面积采用近似方法进行估算，估算公式为：
[0026]
c＝αsv；
[0027]
其中，α是按照a计权定量的平均吸声系数，sv是测试空间的总面积。
[0028]
本发明的进一步技术改进在于：根据通风冷却系统噪声试验样品噪声时间平均声压级均值、背景修正系数和环境修正系数计算风冷却系统噪声测试表面时间平均声压级均值，采用的计算方法为：
[0029][0030]
进而得到声功率级测量值lw，其计算方法为：
[0031][0032]
其中，s0表示参考面积，取值为1m2。
[0033]
本发明的进一步技术改进在于：所述声压级频谱曲线测量值在1/3倍频带上进行测量，并记录每个传声器位置的背景声压级，频率范围16hz-10000hz，采用a计权频谱。
[0034]
轨道列车，包括通风冷却系统，该通风冷却系统包括用于轨道列车变流器、变压器、牵引电机及发热器件的冷却系统和通风系统，该通风冷却系统使用上述的通风冷却系
统测量噪声多维度控制方法进行噪声控制。
[0035]
与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
[0036]
通过对声功率级限值、声压级频谱曲线限值、击打频率和音调的控制，对通风冷却系统产品噪声进行有效控制，降低了噪声污染，提升了整个通风冷却系统的噪声品质，进而提高轨道列车舒适性,也体现了环境友好性，为乘客带来了更好的乘坐体验感。
附图说明
[0037]
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0038]
图1为根据本发明的通风冷却系统产品声功率级噪声测量安装示例图；
[0039]
图2为根据本发明的通风冷却系统产品声压级频谱曲线限值分析示例图；
[0040]
图3为根据本发明的通风冷却系统产品噪声击打频率分析示例图；
[0041]
图4为根据本发明的通风冷却系统产品噪声音调分析示例图。
具体实施方式
[0042]
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。
[0043]
请参阅图1-4所示，一种通风冷却系统测量噪声多维度控制方法，通风冷却系统包括用于给轨道列车变流器、变压器、牵引电机及其他发热器件进行散热的冷却系统和通风系统，该控制方法通过对声功率级限值、声压级频谱曲线限值、击打频率和音调四个变量来控制通风冷却系统的噪声，对于四个维度数据具体包括以下要求：
[0044]
1、通风冷却系统的噪声声功率级测量值不大于声功率级限值；
[0045]
2、声压级频谱曲线测量值不超过声压级频谱曲线限值；
[0046]
3、对于所有的测量点，其a计权的频谱中没有音调存在，且在所记录每个测量点60s内的声压级-时间曲线上没有击打频率；
[0047]
4、没有音调是在所有的测量点，任意1/3倍频带内的噪声比相邻的两个1/3倍频带内噪声的平均值要小于5db，或者同时与宽频带的1/3倍频程a计权噪声差值大于6db；
[0048]
需要说明的是，没有击打频率是指所有的测量点所记录的60s声压级-时域曲线上没有击打频率，最大声压级和最小声压级之间的差值不得大于5db。
[0049]
结合上述的多个控制条件，对该控制方法的具体步骤做出说明，具体包括以下内容：
[0050]
步骤01：将待测的通风冷却系统噪声试验样品根据iso 3744:2010，按照三角形分面元组成的平行六面体测量面上的关键传声器位置布置，总共24点，如图1所示；
[0051]
步骤02：将待测的通风冷却系统噪声试验样品按照设定的电路接通电源，并检测试验样品不同工况的运转状态；
[0052]
步骤03：开始测量之前，用声级计校准器在测试频率范围内的一个或多个频率点上对声级计进行校准，并记录校准数据；
[0053]
步骤04：在1/3倍频带上测量和记录每个传声器位置的背景声压级，频率范围16hz-10000hz，采用a计权网络，本实例的背景声压级噪声测量结果如表1所示：
[0054]
表1背景声压级噪声测量结果
[0055]
传声器位置123456789101112声压级28.329.129.829.232.729.028.829.530.928.631.528.7传声器位置131415161718192021222324声压级29.129.228.729.229.428.829.128.828.628.729.429.7
[0056]
背景噪声的时间平均声压级均值计算公式为：
[0057][0058]
其中，s是测试表面的面积；
[0059]
本实施例中，结合表1中的测量结果，并将测量结果代入到上式中得到结果为29.54db(a)；
[0060]
步骤05：启动待测的通风冷却系统噪声试验样品，并依次将系统切换不同工况下运行，分别测量各传声器位置上的声压级，然后再分别测量各传声器位置上60s内声压级时域数据，所记录每个测点60s内的声压级-时间曲线上，没有击打频率；
[0061]
本实施例所处工况下的结果为3.8db，如图3所示，因此没有击打频率，满足要求3。
[0062]
步骤06：启动待测的通风冷却系统噪声试验样品，并依次将系统切换不同工况下运行，分别测量不同工况下各个传声器位置上的声压级；在选定的噪声源运行工况下，测量面传声器位置矩阵上的时间平均声压级均值计算公式为：
[0063][0064]
本实例中，待测的通风冷却系统噪声试验样品某工况的时间平均声压级均值为90.3db(a)；
[0065]
步骤h07：待测的通风冷却系统噪声试验样品噪声时间平均声压级均值和背景噪声时间平均声压级均值之间的差值δl
p
，计算公式：
[0066][0067]
步骤h08：待测的通风冷却系统噪声试验样品噪声时间平均声压级均值和背景噪声时间平均声压级均值之间的差值δl
p
；
[0068]
若在每个1/3倍频带范围内和时间平均声压级均值δl
p
》15db，则不需要对背景噪声进行修正；
[0069]
若6db≤δl
p
≤15db，则采用背景噪声修正系数k1进行修正，计算公式为：
[0070][0071]
若δl
p
《6db，则表示测试结果无效，应该重新选择新的满足要求的测试环境。
[0072]
本实例待测的通风冷却系统噪声试验样品噪声差值为：
[0073]
因此无需对背景噪声进行修正，即k1＝0。
[0074]
步骤h09：待测的通风冷却系统噪声试验样品噪声声功率级测量值应当考虑吸声
系数对环境修正的影响，基于吸声系数对环境修正系数k2的计算方法为其中，s是测试表面的面积，c是测试的等效吸声面积。等效吸声面积采用c＝αsv的计算方式进行估算，其中，α是按照a计权定量的平均吸声系数，sv是测试空间的总面积。
[0075]
在本实例中，s＝56.45m2，α＝0.05，sv＝19560m2，因此，因此
[0076]
步骤h10：待测的通风冷却系统噪声试验样品噪声测试表面时间平均声压级均值计算公式为：
[0077][0078]
在本实施例中的计算结果为90.3db-0.9db＝89.4db(a)。
[0079]
步骤h11：待测的通风冷却系统噪声试验样品噪声声功率级测量值lw的计算公式为：
[0080][0081]
其中，s0表示参考面积，取值为1m2。
[0082]
在本实施例中的计算结果为89.4db+17.5db＝106.9db；本实例待测的通风冷却系统噪声试验样品噪声声功率级限值为107db，因此待测的通风冷却系统噪声试验样品满足噪声声功率级限值要求，即满足要求1。
[0083]
本实例的待测的通风冷却系统噪声试验样品声压级频谱曲线测量值不超过声压级频谱曲线限值，所以满足要求2；
[0084]
本实例的待测的通风冷却系统噪声试验样品在任意1/3倍频带内的噪声比相邻的两个1/3倍频带内噪声的平均值为4.9db小于5db，满足要求；与宽频带的1/3倍频程a计权噪声差值为6.1db大于6db，满足要求4。
[0085]
因此，本实例的通风冷却系统产品的设定工况下的声功率级测量值、声压级频谱曲线值、打击频率及音调均满足要求。
[0086]
采用声功率级值、声压级频谱曲线值、击打频率和音调四个维度来控制通风冷却系统的噪声，实现通风冷却系统测量噪声多维度控制方法，不但可以很好的提升通风冷却系统产品的噪声品质，明显提高轨道列车乘坐舒适性和环境友好性，而且能够显著提升通风冷却系统和轨道列车产品的技术品质和竞争力。
[0087]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。