高速轨道交通减振降噪材料的分析与发展动向

在高速列车的振动和噪声发生机理的基础上,提出了高速轨道交通减振降噪的其本思路,分析了高速轨道交通的减振降噪材料的使用情况.重点介绍高分子小分子杂化系高阻尼新材料的研发现状,并对我国高速列车用减振降噪材料今后的研发工作提出了一些建议.     

基于模态贡献量分析方法的地铁车辆结构降噪优化研究

地铁列车的运行过程中伴随着不同程度的车体板件振动,由此而引起的车体板件辐射噪声是地铁列车车内噪声的重要来源之一。应用模态贡献量分析方法,研究了车体板件的振动对车内场点声压级的影响特性,并通过修改局部板件等效厚度的方式改善车内声场。将地板等效厚度减少2 mm后,场点43 Hz、82 Hz频率处的线性声压级均降低了6 dB以上。通过模态贡献量分析找出对车内噪声贡献较大的模态,并结合其模态振型以及板件节点贡献量分析进行针对性结构优化,这种方法可以起到改善车内场点处声学响应的效果。     

车下设备连接参数对车体振动特性影响研究

通过采用模态叠加法建立其对应的广义坐标方程,建立车体和车下设备系统耦合振动的简化模型,仿真分析某高速列车车下设备与车体系统的耦合振动特性。针对设备质量、安装刚度及安装阻尼等参数的变化,通过仿真计算得出了设备结构参数对系统振动响应的影响曲线。根据数值分析结果,对车体及车下设备减振设计提出了一些措施。     

动车组车体地板振动特性研究

动车组车体地板作为车下设备承载的重要结构,其减振降噪性能对旅客舒适度水平影响较大。文章选取动车组车下安装某一重要设备的局部地板区域作为研究对象,利用VirtualLab分析软件对其模态特性和振动响应特性进行分析,并通过对比分析地板施加阻尼措施前后的模态特性和振动响应特性,得出车体地板对振动的抑制规律,以指导实际的减振降噪设计工作。     

车体弹性效应下的垂向振动特性研究

针对高速列车车体弹性振动影响悬挂部件的安全性及乘坐舒适性问题,建立考虑车体弹性的高速列车垂向刚柔耦合动力学模型,车体视为两端自由均质等截面欧拉-伯努利梁,在频域内研究弹性效应下的振动特性及其传递关系。分析结果表明,在特定轨道不平顺波长激励下,车体对称模态响应为零,而反对称模态响应最大;反对称模态响应为零,而对称模态响应最大。当车体固有频率与激励频率一致时,车体会产生共振。一阶垂弯共振速度与共振波长对列车运营有重要影响,一阶垂弯模态频率处车体相关频响函数加速度传递率最大,对车体振动贡献最大,速度越高,对一阶垂弯频率要求越高。提高车体结构阻尼和一系垂向阻尼、适当降低二系垂向阻尼可提高车体垂向运行平稳性。     

阻尼浆对地铁车体铝型材地板减振降噪影响测试研究

为研究某种阻尼浆材料对地铁车体铝型材地板的减振降噪效果,在声学实验室内,对没喷涂阻尼浆的地板、喷涂2 mm和4 mm厚阻尼浆的地板分别进行了阻尼和隔声特性测试分析。结果表明,喷涂阻尼浆可显著提高铝型材地板结构的模态阻尼比和隔声性能,且随阻尼层喷涂厚度的增加,阻尼和隔声量提升越显著。     

钢桁结合梁桥约束阻尼层减振降噪方法研究

结合模态应变能法和统计能量分析,提出约束阻尼层桥梁车致振动与结构噪声理论计算方法,探讨约束阻尼层参数对高速铁路钢桁结合梁桥噪声的影响规律。分析结果表明:高速铁路钢桁结合梁桥辐射结构噪声问题突出,亟需减振降噪处理;钢桁梁主要构件中腹板辐射噪声大于翼缘板,对腹板敷设约束阻尼层进行减振降噪更有效;阻尼层剪切模量增大对高频降噪有利;相同的约束阻尼层构造对厚度越小的基层,减振能力越强;约束阻尼层可明显降低钢梁的局部振动,并能降低全频段的桥梁噪声;约束阻尼层对高频段噪声的降低量大于低频;敷设约束阻尼层使场点M(水平距近轨中心线25m、竖向高出轨面3.5m)的声压级降低5.1dB(A),其质量仅为结构恒载的0.15%。     

轨道车辆空调送风系统噪声振动传递分析

随着轨道交通的快速发展,噪声逐渐成为考察列车乘坐舒适性的一项重要指标。作为轨道车辆静止时的主要噪声源,空调送风系统产生的噪声会深刻影响乘客的舒适性体验,控制其噪声水平意义重大。传递路径分析可以评价分析激励点到响应点每条路径的贡献量,从而得到减弱噪声振动危害的方法。为了降低轨道车辆空调机组运行时通过风道传递到客车室内的噪声,对轨道车辆空调送风系统进行噪声振动传递路径的试验和仿真研究。首先,采用现场传递路径分析试验技术,获取其声/振能量传递的详细数据,并基于工况传递路径分析法(OTPA)对各传递路径的贡献量进行初步分析。随后,基于统计能量分析法(SEA)对空调送风系统噪声进行仿真分析,利用试验数据对仿真模型进行修正,验证仿真的有效性。最后,使用修正后的仿真模型探讨送风过程中空气噪声和机械结构振动噪声的产生及在客室内的传播规律。研究结果表明：客室噪声声压级峰值集中在315～1 000 Hz左右的中低频段;空气声是列车客室噪声的主要来源;空气振动是列车客室地板振动的主要来源;噪声激励源按对中部客室的噪声贡献率从大到小排行,依次为送风口,废排口,空调蒸发腔,回风口,空调冷却腔。研究工作可为轨道车...     

70%低地板轻轨列车车内声学计算与分析

通过对70%低地板车辆进行动力学建模,仿真得出车辆正常运行时二系结构与车体连接处的力和两处下铰力,以此作为激励对车体结构有限元模型进行频率响应计算。用计算得到的车体位移激励车体声学有限元模型,得到车内声学模态、声场分布和ISO标准场点响应。结果显示,车体在几个特定频率下的声压级超出了车内噪声指标。通过对几个特定频率下的各板件声场贡献量计算,得到车顶正贡献量较大,可提供给厂方进行结构优化。同时,根据结构模态、声学模态计算结果对车体下吊设备频率提出了建议。     

高速列车车体模态贡献量对振动的影响分析

为找出高速列车车体主要模态对车辆振动的影响规律,引入BGCI向量法对车体模态贡献量进行计算。建立某高速列车刚柔耦合模型,采用随机子空间法对车辆工作模态参数进行识别,通过模态置信判据MAC对主要模态进行判定,计算在不同运行速度下车体的模态贡献量。结果表明,车体刚体模态贡献量随列车运行速度增加逐渐减小,当列车运行速度低于120km/h时,车辆刚体模态贡献量大于弹性模态,速度高于120km/h时反之。当列车速度大于80km/h时,车体的菱形模态、垂向弯曲模态、扭转模态对车体振动贡献值逐渐增大(最大为0.035m/s2),弹性模态对振动贡献量明显增加。本文研究的模态贡献量与车辆振动关系可以为车辆振动控制提供理论支撑。     

地铁车轮辐板安装刹车盘对其声辐射特性的影响

本文利用数值方法分析地铁车轮辐板安装刹车盘对其声辐射特性的影响。数值分析中,首先根据某新型地铁车轮的实际尺寸建立车轮的三维实体有限元模型,基于模态叠加法计算该车轮在不同激励下的动态响应。计算动态响应时考虑轮轨名义滚动圆处法向单位力、轮缘根部横向单位力和轮轨名义滚动圆处轮轨表面粗糙度等效力3种激励对地铁车轮振动特性的影响。利用有限元算得的车轮振动结果,生成声学网格速度边界条件,通过声学边界元法计算车轮的声辐射特征。分析结果表明,车轮声辐射主要来自车轮辐板轴向贡献,踏面径向贡献相比之下不显著。另外,刹车盘能起到对辐板声屏障的作用,从而衰减来自车轮辐板的噪声辐射。车轮辐板安装刹车盘后,在通过小半径曲线时,可以有效降低轮轨横向力作用下激发出的车轮轴向模态振动噪声,同时对车轮的直线滚动噪声也有一定的抑制作用。另外,刹车盘对车轮轴向辐射声场的指向性有较显著影响。     

轮轨噪声预测与控制方法综述

通过建立轮轨噪声预测模型,给出了车轮、钢轨辐射噪声声压级谱计算式。利用有关文献中的数据,对轮轨噪声进行了预测。从轮轨接触表面的不平顺、车轮、钢轨和声源等角度讨论了轮轨噪声的控制。     

轮轨滚动噪声激扰模型研究

为解决轮轨高频非线性接触问题和预测轮轨滚动噪声,需研究轮轨表面粗糙度的时域模型。在基于线性化理论的轮轨表面粗糙度频域表示方法的基础上,为满足轮轨非线性接触的要求,采用时频转换的方法建立轮轨表面粗糙度时域输入模型,并以Sato轮轨表面粗糙度谱为例,运用所建立的轮轨噪声预测模型及开发的轮轨噪声预测分析软件对轮轨滚动噪声辐射进行了仿真计算,将得到的轮轨滚动噪声频谱特征及其时域特点与工程实际监测结果进行对比分析,证明模型是可靠的。     

250km/h动车组转向架钢板焊接结构枕梁研制

介绍了新研制的速度250 km/h城际动车组转向架的主要技术参数、钢板焊接结构枕梁的基本特点及有限元分析计算。     

高速铁路轮轨噪声预测分析

基于高速铁路轮轨噪声机理,对高速铁路轮轨滚动噪声预测方法进行分析。建立高速铁路轮轨噪声预测分析模型,为轮轨噪声的控制提供必要的依据。在探讨列车—轨道相互作用关系、轮轨表面粗糙度、轮轨接触滤波、噪声辐射比、轮轨系统噪声辐射、地面的声反射等问题的基础上,对我国快速客运专线的轮轨噪声进行了数值仿真预测。给出轮轨噪声的频谱特性、距离衰减特性及随运行速度的变化规律。     

城市轨道交通支承块式无砟轨道轮轨噪声研究

在已建立的轮轨噪声预测模型STTN的基础上,对城市轨道交通列车在支承块式无砟轨道上运行时的轮轨噪声进行了预测分析,并对城市轨道交通列车在支承块式无砟轨道上运行时产生的轮轨噪声与在有砟轨道上运行时的轮轨噪声进行了比较。列车以70km／h的速度运行时,轮轨噪声主要分布在中心频率约为500—2000Hz的范围内,其中钢轨辐射的主要是中、高频噪声,车轮辐射的主要是高频噪声,而支承块则辐射中、低频噪声。对总噪声贡献最大的是钢轨,而支承块及车轮的贡献几乎可以忽略。轮轨噪声随运行速度的增大而显著增大,其中车轮噪声受运行速度的影响最为显著,钢轨次之,支承块最小;在轨道旁,支承块式无砟轨道轮轨噪声比有砟轨道的大2．8—4．5dB（A）,因此必须采取切实有效措施,将支承块式无砟轨道的轮轨噪声降到有砟轨道的水平甚至更低。     

深圳地铁环境噪声与声屏障降噪数值模拟研究

以深圳地铁1号线续建工程为例,采用先进的计算机数值模拟方法,建立了整条高架线路的大型噪声模拟预测数值模型,进行环境噪声评估与声屏障降噪数值模拟研究。给出了受影响区域水平面、横剖面,以及沿线建筑接收到的噪声水平等详尽的研究结果;对设置声屏障前后的降噪效果进行了仔细比较分析,并给出了声屏障的优化设计方案。本研究可供深圳地铁1号线续建工程环境噪声的评估及科学合理地进行环境噪声的防护,以及对类似的轨道交通工程的环境噪声研究作参考。     

列车轮轨噪声研究及其控制措施

简要分析了轮轨噪声产生的原因,并利用TWINS软件对轮轨系统进行了仿真分析,根据车轮产生的不同模态形式分析了噪声产生的趋势,给出了车轮的断面结构及轮轨接触表面的光洁度等对轮轨噪声的影响。研究表明,增加轨道的阻尼、优化选择直辐板车轮、提高接触表面光洁度等都可有效降低轮轨噪声。     

现代有轨电车噪声机理及减振降噪技术

简述了我国现阶段现代有轨电车的噪声限值要求,以测试数据给出了典型现代有轨电车的噪声水平现状,系统分析了现代有轨电车的声源分布和噪声产生机理。针对现代有轨电车噪声特性及其产生机理,提出了车内外噪声控制的关键技术。研究结果表明:轮轨噪声是现代有轨电车的主导声源,通过弹性车轮和嵌入式轨道结构实现轮轨噪声声源控制,通过风挡隔声控制和结构传声路径控制实现车内噪声控制是有轨电车减振降噪的关键技术所在。     

高速铁路噪声计算方法

根据离开轨道中心15m处高速铁路的噪声暴露声级,通过引入地面衰减、屏障衰减和房屋建筑及树木的附加衰减参数,建立噪声理论分析模型。导出预测高速铁路牵引噪声、轮轨噪声和空气动力噪声的理论计算式。对秦沈客运专线铁路噪声进行了预测。经与实测数据进行对比,数据吻合良好。