动车组风笛标准对比及安装方式研究

工作）。为此，我们对国内外的风笛相关标准加以分析比较，并根据在国内动车组上的实际设计及应用经验对动车组风笛的布置设计及安装方式进行了研究分析，为今后国内动车组风笛标准的制定提出了一些参考意见和指导性应用建议。

1 轨道车辆风笛的作用及使用要求

风笛是安装于轨道车辆前端，利用压缩空气产生鸣响、用于机车和动车联络和报警的装置，一般由两个或多个喇叭组成。

风笛用来产生听觉信号，由驾驶轨道车辆的司机控制，不同的听觉信号通过风笛鸣示长短音的组合来表达。长声为三秒，短声为一秒，音响间隔为一秒。重复鸣示时，须间隔五秒以上。

根据风笛的鸣示方式和使用要求，动车组司机室内风笛的鸣响操控按钮/开关则可定义为采用同时激活产生混合音而无须分高低音单独控制。

2 国内外风笛标准比较

2.1 TB/T3051.2-2009标准

2.1.1 工作频率

风笛的发声频率可以由多个频率组成，但应保持谐和。频率组合可采用以下方式：

（1）由2种喇叭（频率）组成的机车风笛，其工作频率可分为：

---370Hz+15Hz和660Hz+15Hz;

---311Hz+15Hz和470Hz+15Hz。

（2）由3种喇叭（频率）组成的机车风笛，其工作频率可分为：

---311Hz+15Hz、370Hz+15Hz和470Hz+15Hz;

---311Hz+15Hz、370Hz+15Hz和494Hz+15Hz。

2.1.2 声压级

风笛应具有2档声级性能。能在测点上产生不低于107dBA和94dBA～98dBA的声音。

测点之间的声级允差为+4dBA。

2.1.3 工作风压

风笛的额定工作压力为0.4Mpa～1.0Mpa，风笛应在额定风压降低10%和升高15%的条件下可靠工作。风笛的起始工作风压不应高于0.2Mpa。

2.1.4 测量条件

测量时应将风笛置于安装使用位置的相同高度，测点位置如图 1所示。

测量应在开阔的场地进行，本底噪声应比被测风笛声级至少低10dBA。在声源或测点位置30m范围内，不应有发射声音的物体存在或其他障碍物。

测量时应选择无雨、无雪的天气，环境温度10℃～30℃，相对湿度不大于95%，最大风速小于3m/s。

风笛应备有压力为750kpa ～900kpa的压缩空气装置，可以连续供气。

2.1.5 测点位置

将风笛置于离地面4.7m处，声级计的传声器应置于离地面1.2m处，与风笛正前方水平中心线夹角为0°、左和右45°的延长线、距风笛30m处的三个位置上进行测量。

2.2 UIC-644标准

2.2.1 工作频率

风笛由高频和低频两种喇叭组成。高频喇叭的工作频率为660  +15c/s，低频喇叭的工作频率为370+15c/s。

2.2.2 声压级

风笛应能产生两种不同的音调。能在测点上产生120dBA～125dBA的声音。

当工作风压在5～9巴之间波动时，声压级的变化不得超过8dBA。

2.2.3 工作风压

车辆提供的风压范围可为5～10巴。

2.2.4 测量条件

测量时的风速应小于3m/s。

测量时压缩空气应设置为7巴，参考环境温度为20°C。

2.2.5 测点位置

测点位于风笛中心线上，前方5m处，高度与风笛安装高度一致。

2.3 TSI标准

2.3.1 工作频率

风笛应能产生两种不同的音调。频率组合可采用以下方式：

（1）由2种喇叭（频率）组成的机车风笛，其工作频率分为370Hz+20Hz和311Hz+20Hz。

（2）由2种喇叭（频率）组成的机车风笛，其工作频率分为622Hz+30Hz和370Hz+20Hz。

（3）由2种喇叭（频率）组成的机车风笛，其工作频率分为470Hz+25Hz和370Hz+20Hz。

（4）由3种喇叭（频率）组成的机车风笛，其工作频率分为622Hz+30Hz、470Hz+215Hz和370Hz+20Hz。

2.3.2 声压级

当车辆提供的工作风压达到5巴时，风笛能在测点上产生不低于115dBA的声音;当车辆提供的工作风压达到9巴时，风笛能在测点上产生不高于123dBA的声音。

2.3.3 工作风压

车辆提供的风压范围可为5～9巴。

2.3.4 测量条件

测量时，车辆应置于空旷区域内，测点及风笛周围半径为6.5米范围内无障碍物。

测量时，压缩空气应设置为5巴～9巴。

2.3.5 测点位置

测点位于车辆车头前方5米处，位于其前方轨道线路中心线上，距离轨面高度与风笛高度相同，如图 2所示。

2.4 标准对比

TB/T3051.2、UIC644和TSI标准中分别规定了风笛的适用范围、技术要求、试验方法和评定标准等，但在具体数据参数定义上则并不相同，从而对动车组用风笛设计选型和型式试验程序的制定产生了一定影响。

2.4.1 风笛工作频率

TB/T3051.2标准给出了4种频率组合。对于由三种喇叭（频率）组成的机车风笛，其中一种的工作频率为470Hz或494Hz，这对声压级和声调不会产生明显影响，建议取消其中一种。

TSI也给出了4种频率组合，但UIC644仅给出了1种频率组合。

2.4.2 风笛安装位置

TB/T3051.2测量条件中规定风笛应置于安装使用位置的相同高度，而测点位置中却将风笛置于离地面4.7m处，这与机车风笛安装于车顶相吻合;但动车组为了获得更好的流线形车头，一般采用内嵌式安装方式将风笛固定在车头前端、前挡风玻璃下方前部区域，同时在其前面配以风笛格栅。

2.4.3 测点布置位置

TB/T3051.2标准要求声级计需要分别在与风笛正前方水平中心线夹角为0°、左和右45°的延长线、距风笛30m处的三个位置上进行测量，但调查性试验结构表明这种取值方式对于居中布置的（机车）风笛相对比较准确，而对于左右分开布置的（动车组）风笛则会在45°的延长线上产生一定的测量偏差。

UIC644标准中只规定了声级计位于前方5m处，但没有明确其是在风笛前方还是车辆前方，试验表明这对最终声压级测量值将产生约5dBA的影响。

2.4.4 声压级

通过进行动车组车辆级风笛声压级对比试验，获得的结果显示仅TSI标准中对风笛的相关规定比较适用于新一代动车组，而TB/T3051.2和UIC644都很难满足，主要原因是动车组所增加的风笛格栅和风笛安装位置与标准差异所导致。

3 动车组风笛的安装方式

通过动车组车辆级风笛声压级测试对比试验，发现了动车组风笛安装方式的不同所容易导致产生的问题，并获得了针对每一问题的解决方法。

3.1 声压级的测量值难以达到标准要求。

（1）产生原因：主要原因是标准定义与动车组实际应用方面的差异所导致，特别是在风笛安装高度、测点位置和声压级测量数值等方面。

（2）解决方法：选用编写更加合理并适用于动车组的TSI标准。

3.2 风笛在鸣响时出现消音现象。

（1）产生原因：为了让风笛所发出的声音更有规律地导向测点位置，一般会在风笛前方增加声音导向筒，但由于形状、频率以及风笛与导声筒的相对安装位置关系，往往会导致风笛在鸣响时出现消音现象。

（2）解决方法：导生筒不要设计成风笛结构的延续，其外形及开口要尽量得大，风笛要尽量远离导声筒开口

3.3 司机室内部噪音值超标。

（1）产生原因：风笛远离导声筒、风笛安装位置靠近司机室内部、司机室内外隔音板效果不理想都会导致导致司机室内噪音超标。

（2）解决方法：风笛在不产生消音情况的前提下，其安装位置应尽量靠近导声筒;同时，风笛的安装位置应尽量靠前、远离司机室内部;合理设计介于司机室内部和外部之间的隔音板结构，选取合理的隔音材料。

风笛消音问题是以上问题中最不容易分析和解决的，需要进行大量的实物实车模拟试验来排除可能导致消音的因素，其中导声筒的形状和风笛与其之间的安装距离是解决问题的关键所在。

4 结束语

TSI标准规定了风笛的工作频率及组合、工作风压、声压级、测量条件、测量方法和评定标准等，各项参数和指标定义比较合理，较之TB/T3051.2和UIC644标准则更加适用于国内动车组风笛的设计与应用。通过动车组车辆级风笛声压级测试对比试验，发现了动车组风笛安装方式的不同所容易导致产生的问题，获得并给出了了针对此类问题的解决方法。通过比较欧洲和国内轨道车辆用风笛相关标准的技术要求、检测方法和评定标准等方面的差异，结合在国内动车组上的实际设计及应用经验，分析研究了动车组风笛的布置设计及安装方式，对今后国内动车组风笛标准的制订和应用给出了指导性建议。

参考文献：

[1]TB/T3051.2-2009.机车、动车用电笛、风笛第2部分：风笛[S].

[2]UIC644（1980年7月1日）.国际联运用机车、动车所使用的告警装置[S].

[3] TSI HST RS （2008/232/CE）.泛欧高速铁路系统车辆子系统互通性技术条件[S].

[4]铁道部[2011]部令：第90号，铁路技术管理规程[S].

作者简介：魏永军，男，本科，轨道车辆设计工程师。

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