隋着高速列车高速发展，对高铁列车性能要求也提高。目前的高铁列车没有有效的防撞结构、列车上噪声较大、靠近车窗位置电池辐射较高、列车箱内装饰可燃武直较多，一旦失火将损失严重。本文设计了理想的防撞、防烧、防电磁辐射、静音高铁列车，详述如下：

1、防撞机车头

日本新干线伤亡很少，也曾发生撞车事故，两列车发生追尾，其中一列第三、第四节车厢脱轨，没有人员伤亡。他们采用带缓冲结构的长机车头（图1），车头内装有吸能材料（可能是泡沫铝材料），相撞时吸能缓冲。

将充填泡沫铝的铝管纵向排列粘接在车头部钢背板上，钢背板焊接在车架上，车头安装泡沫铝体积为10 m³ ，可以吸收 5 × 10⁵ KJ动能，吸收一个动车组列车撞击动能（时速100Km撞击）的一半以上，能够保护列车安全。

 图1. 日本新干线长机车头

图2.  装填泡沫铝的长机车头设计图

2、防撞车厢间吸能盒

目前车厢之间采用橡塑筒防撞结构（图3），吸能能力很低，不能吸收撞击动能的十分之一。

 图3.目前车厢间橡塑筒防撞结构

在车厢端部四周安装充填泡沫铝铝管吸能柱制作的吸能盒（图4），厚度为200mm。8节车厢泡沫铝吸能柱总体积为8m³ ， 吸能量为  4.8× 10⁵ KJ。可以吸收车厢间撞击动能，与车头防撞结构一起保护列车安全。

图4. 车厢间防撞结构，充填泡沫铝铝管吸能柱结构

 

3、列车不烧地板

目前高铁列车车厢采用进口胶合板地板、木质地板，隔震、隔声和防火性能都不好，能够燃烧，此外在卫生间与附近地板腐坏变质较快，使用寿命低。

采用泡沫铝夹心地板强度高，不燃烧，振动降低50%以上，噪声屏蔽20分贝以上。

高铁车厢长25.5M，宽3.105M，采用400mmx 2000mmx20mm夹芯板条与400mmx 1105mmx20mm夹芯板条相对拼接，两条纵缝间距895mm，结构比较理想。

 图5. 泡沫铝夹心地板

4、列车不烧、电池屏蔽及吸声内衬

目前高铁车厢内噪声较大，CRH380A型动车组在时速350千米/小时，车厢内噪声69分贝左右，CRH2A型动车组在250千米/小时运行时大致相同。

    产生噪声的原因主要是车厢内饰采用平滑的高分子板材，导致声波反射回响,此外，防火性不好，燃烧会产生令人窒息的毒气。               

若车厢侧部与顶部采用泡沫铝吸声板内饰，可以降噪20dB以上。将密度0.4～0.5g/cm³的泡沫铝板冲孔，冲孔率为3%左右，制成吸声板（图6）；然后表面黏贴植物纤维装饰布，达到美观（图7）；车厢壁间安装20mm高度骨架，将泡沫铝吸声板固定在骨架上（图8）。

由于泡沫铝吸声作用，减少声波反射、回响，降低噪声；

泡沫铝不燃烧，防火安全，一点点植物纤维燃烧也不产生令人窒息的有害气体。

泡沫铝吸声板还可以屏蔽电磁波，100兆赫以下频率电磁波可以屏蔽80分贝以上，保证车厢内没有电磁波污染。

  图6.泡沫铝吸声板

 图7. 黏贴纤维装饰布的泡沫铝吸声内衬

 

图8. 韩国泡沫铝内饰高铁车厢

5、线路吸声泡沫铝屏障

高速行驶的列车车轮与铁轨发生强烈碰撞，形成严重的噪声污染。虽然安装了声屏障，但是不降噪或降噪效果很低。据测量，在距离铁路线外22米左右的地方夜间噪声分别高达87.4分贝～98.6分贝，远远超过《城市区域环境噪声标准》的限值。居民对噪声污染问题反映强烈。国家环保部对噪声污染也曾发出惩罚通告。  

目前高铁线路安装的“金属板插式声屏障”（ 图9），是山西煤老板制造的假冒产品，采用140mm厚度插板，插板面板为穿孔铝板，空腔(140mm厚）内充填矿渣棉，140mm空腔适用于吸收频率为100Hz的低频声波，而高铁线路产生的噪声频率为1000～2000 Hz，这种声屏障不能吸收高铁噪声，是装样的假产品， 必须全部改造。            

图9. 打孔铝板声屏障插板结构

采用泡沫铝声屏障，其泡沫铝插板结构与制作方法如下：

泡沫铝吸声板规格为 1960mm×400mm × 15 mm，表面处理后，硬度大于HRC40，近似于铜合金硬度，抗高速风刷。

    吸声箱中间隔板为1mm厚镀锌钢板，制成曲折形，空腔厚度为0～ 30mm，可以吸收500～ 2000Hz频率噪声。泡沫铝板与隔板接触部分用胶黏贴，四周用螺丝固定。  泡沫铝吸声插板如图10所示。

  图10. 泡沫铝声屏障插板结构

联系人：  

姚广春（东北大学）

电话：18040203217

13609875026

邮箱：paomolv @qq.com，gcyao@mail.neu.edu.cn

微信（qq）：1276249451