铁路机车冷作工技术在轨道车辆减振降噪中的应用研究

铁路机车冷作工技术在轨道车辆减振降噪中的应用研究

王同建  毛瑞举  孙建艺  程伟州 

中车青岛四方机车车辆股份有限公司  山东 青岛   266000

摘要：在铁路运输中，铁路机车的振动和噪声已成为人们普遍关心的问题。在现代社会，人们对客运、货运的要求越来越高，对车辆的安全性、舒适性和运营效益要求也越来越高。为了提高列车乘坐舒适性，以及运行效率，减少噪声污染，促进铁路运输产业的可持续发展，需要进一步对轨道车辆减振降噪措施进行研究。现有的铁路机车减振和噪声控制手段多采用减振器、橡胶减振垫等被动减振措施，虽能起到一定的减振作用，但很难取得预期的减振效果。但铁路机车冷作工技术的应用，由于其工作机理特殊、性能优势明显等特点，使其在提高机车减振、降低噪声方面发挥了巨大的作用。

关键词：铁路机车；冷作工技术；轨道车辆；减振降噪；应用措施

对铁路机车进行振动和噪声控制，是轨道交通领域的关键技术。随着高速铁路、城际铁路等铁路机车的建设与推广，旅客对舒适安静的出行环境提出了更高的要求。将铁路机车冷作工技术应用于列车振动和噪声控制，就是顺应这种需要而发展起来的一项重要技术。铁路机车冷作工技术是通过对机车结构设计、材料选择和工序进行优化，能够使机车在行驶过程中的振动噪声得到最大程度地减小，从而达到改善行车平顺性和舒适性的目的。在轨道交通领域，降低噪声是提高列车总体运行质量和提高旅客舒适度的重要措施。

一、铁路机车冷作工技术概述

铁路机车冷作工技术是利用一套专业的装备，对机车零件进行冷处理，提高其强度、硬度及耐磨性的过程。该工艺的基本原理主要包括：挤压变形、细化晶粒、消除残留应力。在应用铁路机车冷作工技术时，将列车上的金属零件放入一定的装备中，利用外力或挤压作用，对其进行塑性加工，实现材料内部晶粒的再排列和细化，进而提高其强度、硬度[1]。另外，热处理后的工件表层会形成剩余应力，从而提高工件的抗磨损性能。

铁路机车冷作工技术具有如下特征：与传统的热处理工艺比较，采用冷工艺可以降低能耗，并且不容易产生变形与开裂，对改善机械零件的精度与表面质量具有重要意义；通过对钢材等金属材料进行冷作处理，可以显著地改善钢的强、硬、韧、耐疲劳、耐磨损等特性，从而达到延长列车使用寿命的目的；另外，采用冷作工艺可以节约原料，增加生产率，并能减少后续的加工程序，进而使整体制造费用下降。

二、铁路机车冷作工技术在轨道车辆减振中的应用

（一）在轨道车辆结构设计中的应用

在轨道车辆结构设计中，底盘、车轮等都可以充分应用铁路机车冷作工技术，从而增强整车的综合稳定性能与安全性能。同时，通过对车身质量进行优化，降低行车时的横摆与侧倾，进而提高行车的顺畅性与操纵性能，降低振动噪声。同时，采用该工艺可以改善轮轨的摩擦特性，减少磨耗，减少能量消耗，提升行车的经济性与安全性。在实践方面，铁路机车冷作工技术的进步，也为列车的研制提供了新的思路与手段，通过对焊接工艺的持续优化与完善，使其能够更好的适应各种工况及负载需求，从而提升列车综合性能与可靠性[2]。

（二）在轨道车辆悬挂系统中的应用

作为铁路机车的重要组成部分，悬挂系统的好坏对行车的平顺性和舒适性有着重要的作用。采用铁路机车冷作工技术，可以降低轨道车辆在行车时的振动噪声，增强行车的平稳性，将悬挂弹簧、减振器等零件进行冷处理，提高列车悬挂系统强度与耐用性，有效地改善悬挂系统的工作特性，从而达到延长悬挂系统工作寿命、降低维修费用的目的。同时，采用铁路机车冷作工技术还可以改善车辆悬挂系统的耐疲劳能力，降低因长期使用引起的疲劳开裂等问题，保证行车的安全性。

（三）在轨道车辆减振器设计中的应用

减振器一般都是由活塞、缓冲器和阀芯等组成的液力阻尼器。通过对弹性与油压的交互作用进行控制，达到对车辆的减振效果。在铁路列车振动控制中，不仅要对减振器进行合理的设计，而且要充分考虑轮轨的动态耦合效应。轨道车辆在行驶时会承受横向力、纵向力和侧向力等各种力的共同影响，从而引起轨道车辆的振动和晃动。所以，在车辆减振系统的结构优化中，必须充分地考虑到上述问题，从而确保行车的平稳、安全。另外，减振器的布置方式及数目对减振器的阻尼性能也有较大的影响。为了取得最好的减震作用，应结合车辆的构造及操作条件，对减振器的设置进行适当的选择。在轨道车辆上，为了适应各种频率下的振动，往往需要在车身上设置多个减震装置。

三、铁路机车冷作工技术在轨道车辆降噪中的应用

（一）在轨道车辆隔音设计中的应用

在整车隔音方面，通过对整车构造与材质进行合理的组合，可使整车噪声与振动的传递得到明显的抑制，从而提升整车的舒适性与行车安全。利用各种新型的减振材料，如减震板、隔音棉、吸声海绵等，实现对噪声声源的有效吸收与隔绝，不仅隔音效果好，而且耐震动，还可以在一定程度上减小车内的噪声。采用铁路机车冷作工技术，通过对隔声材质进行合理布局，提高结构刚性，减小共振，从而达到降噪的目的

[3]。此外，通过引入声传感控制器等主动噪声控制手段，对整车噪声进行实时监控与调控，改善整车隔声性能及工作稳定性。

（二）在轨道车辆噪声控制中的应用

应用高性能的吸声材料及振动抑制设备等，从而达到降噪的目的。另外，精密均衡的曲轴及阻尼装置，能有效地减低发动机的震动，从而达到更好的降噪效果。在轨道车辆的降噪中，也可以改善车轮与轨道的接触状态，来减少行驶过程中的摩擦噪声。利用先进的钢轨减振器、轮轨减噪装置等降噪手段，可降低车轮与轨道间的噪声传递。另外，对车轮及轨道进行常规的维修维护，以保证车辆行驶过程中的平稳，以及车轮的圆整度，也可以降低噪声。

（三）在轨道车辆内部降噪中的应用

在轨道车辆中，铁路机车冷作工技术的运用还包含有主动噪声控制技术，比如主动噪音控制系统（Active Noise Control，ANC）。该技术采用多个传感器，对轨道车辆内噪声进行实时监控，并通过超声转换器产生回波，抵消原有噪声，有效地减少了轨道车辆内的噪声。另外，轨道车辆也采用了隔音窗、隔声材料及减噪器等无源减噪措施，将外界噪声阻隔于车外。在此基础上，铁路机车冷作工技术还可以通过对轨道车辆空调系统、轮轨系统、电力系统等进行系统优化，降低列车行驶时的噪声[4]。通过对轮对进行静音设计、优化轨道结构、增加隔音罩等方法，能显著减小轮对与轨道之间的摩擦噪声；而对发动机、刹车、空调等重要零部件的噪声控制，也会使噪声大幅减少。

结束语

综上所述，采用铁路机车冷作工技术对列车进行振动与噪声控制的研究，既是对传统的轨道交通方式的创新，又是对环保、旅客舒适性的保证。通过对铁路机车冷作工技术的研究与实际运用，既可降低行车时的噪音与震动，又可提升行车效能与安全。该技术的推广使用，必将给轨道交通带来清洁、宁静和舒适的出行感受。在今后的发展过程中，为了适应日益增加的轨道交通运输要求，还需进一步挖掘铁路机车冷作工技术的潜能，不断地进行科技革新与技术开拓，从而促进铁路运输的长远发展。

参考文献

[1]杨绍普,刘永强.轨道车辆动力学与控制研究进展[J].动力学与控制学报,2020,18(03):1-4.

[2]汤慧驰.南通市轨道交通减振降噪实践探索[J].建筑科技,2024,8(01):34-38.

[3]王一豪,陆颖.城市轨道区间减振降噪治理方案[J].江苏建筑,2023,(05):94-97.

[4]谷进朝.城市轨道交通减振降噪技术应用[J].山西建筑,2023,49(04):120-123.