高速铁路阻尼钢轨减振降噪特性研究

铺设阻尼钢轨是从声源处对钢轨振动噪声进行控制的有效方法。本文将有限元法与边界元法相结合,建立阻尼钢轨-无砟轨道系统振动-声辐射分析模型,以高速轮轨力谱作为激励,分析阻尼钢轨材料、结构参数对钢轨导纳传递特性及声辐射特性的影响。计算结果表明:阻尼钢轨的减振降噪能力随阻尼材料损耗因子的增加而增强,但两者并非呈线性关系;增大阻尼层厚度可提高阻尼钢轨的耗能能力;约束板的材料特性及厚度对阻尼钢轨的减振降噪效果影响不大,约束板的设计宜采用轻质、较薄合金材料;将阻尼敷设在轨腰及钢轨上、下翼缘可取得最佳减振降噪效果,但在减振降噪要求较低的区段可将阻尼材料仅敷设在轨腰和钢轨下翼缘。计算及分析结果可为高速铁路阻尼钢轨的优化设计提供参考。     

轨道交通简支箱梁桥振动传递特性分析

基于某地铁高架线的简支箱型梁桥,建立轨道-桥梁振动传递特性分析模型,研究简支梁跨度、轨下刚度、桥上轨道结构形式以及箱型梁断面等因素对高架桥梁结构与噪声辐射相关的振动传递特性的影响。结果表明,简支梁跨度的变化不影响与噪声辐射相关的振动,而减振扣件可在90 Hz以上发挥减振降噪作用;加厚箱梁顶板和腹板能在一定程度上减小箱梁的振动和辐射噪声,用多腔室箱梁代替单箱室箱梁可显著减小振动及辐射噪声。分析结果可为城市轨道高架桥梁结构的设计和选择提供一定的理论参考依据。     

基于瞬时边界元的轨道交通高架槽形梁桥声辐射特性及影响分析

为了精准预测列车通过轨道交通高架槽形梁桥时诱发的结构噪声,分析梁底板厚度对声辐射的影响,结合有限元-瞬时边界元法,采用多体动力学软件SIMPACK和有限元软件ANSYS协同联合仿真分析法,建立了车桥耦合系统振动分析模型以及槽形梁结构声辐射有限元/边界元模型。分析了列车荷载作用下槽形梁桥的声辐射特性,探讨了底板厚度对槽形梁结构噪声的影响。研究表明:地铁列车以80km/h的时速通过槽形梁桥时,桥面板的振动及桥梁结构噪声主要集中在底板附近;随着底板厚度的增加,槽形梁桥结构辐射噪声近声场处降低较为显著,对结构远声场有一定程度的影响。分析结果可为轨道交通槽形梁结构减振降噪提供一定的参考。     

温州市域快速轨道交通高架线路减振降噪综合措施

针对温州市域快速轨道交通项目,分析了列车运行噪声和振动对环境影响的特点,提出了减振降噪的综合措施.从车辆选型、优化高架段桥梁梁型、选用高阻尼减振支座、采取轨道减振降噪措施等方面进行源强控制;通过设置声屏障进行噪声传播控制;优化调整轨道周边地块规划,提高周边建筑隔音性能来进一步降低噪声振动的环境影响.实际应用效果表明,上述减振降噪综合措施切实有效.     

温州市域快速轨道交通高架线路减振降噪综合措施

针对温州市域快速轨道交通项目,分析了列车运行噪声和振动对环境影响的特点,提出了减振降噪的综合措施.从车辆选型、优化高架段桥梁梁型、选用高阻尼减振支座、采取轨道减振降噪措施等方面进行源强控制;通过设置声屏障进行噪声传播控制;优化调整轨道周边地块规划,提高周边建筑隔音性能来进一步降低噪声振动的环境影响.实际应用效果表明,上述减振降噪综合措施切实有效.     

铁路车轮周向脊肋阻尼结构振动声辐射控制的初步探讨

为了弄清周向敷设脊肋式约束阻尼铁路车轮减振降噪机理,将铁路车轮简化成同样比例尺度的等厚圆盘,并在圆盘上敷设周向分布脊肋约束阻尼,分析其振动-声辐射特性。基于混合有限元-边界元法,建立了敷设约束阻尼结构的圆板系统振动-声辐射模型。其中,系统的振动响应由实体有限元模态叠加法计算得到,约束阻尼结构的阻尼效应通过结构模态损耗因子来考虑。进而将系统振动响应作为声学边界元的初始条件,用基于声学边界元法的软件SYSNOISE计算得到系统的声辐射。考虑到计算阻尼结构模态损耗因子的精度与计算耗时情况,对复特征值法和模态变形能法进行了分析比较。数值计算中,考虑了两种不同截面形式的周向脊肋及其布设位置对系统振动声辐射的影响。结果表明,周向脊肋对降低系统振动声辐射有积极作用,其效果与脊肋截面形状和布设位置有关。本文的分析为低噪声车轮的设计提供重要的参考。     

一种贴片式高速铁路阻尼钢轨降噪性能研究北大核心

在分析已运营高速铁路辐射噪声特性和现有阻尼钢轨优缺点的基础上,开发了一种适用于高速铁路的结构简单、施工方便的贴片式阻尼钢轨。试验分析和有限元计算结果表明,该阻尼钢轨应用于高速铁路有较强的可行性,对于降低高速铁路钢轨辐射噪声具有明显作用;单纯增大阻尼层厚度,阻尼钢轨降噪效果并不能随之成比例增加,在满足设计要求的前提下,建议合理选用阻尼层的厚度。     

一种贴片式高速铁路阻尼钢轨降噪性能研究

在分析已运营高速铁路辐射噪声特性和现有阻尼钢轨优缺点的基础上,开发了一种适用于高速铁路的结构简单、施工方便的贴片式阻尼钢轨。试验分析和有限元计算结果表明,该阻尼钢轨应用于高速铁路有较强的可行性,对于降低高速铁路钢轨辐射噪声具有明显作用;单纯增大阻尼层厚度,阻尼钢轨降噪效果并不能随之成比例增加,在满足设计要求的前提下,建议合理选用阻尼层的厚度。     

轨道交通桥梁结构噪声影响及治理措施研究

为探讨轨道交通桥梁结构噪声分布规律及评价采取轨道减振措施后的降噪效果,以某轨道交通高架线路为例,采用有限元与边界元相结合的方法分析有无隔振措施时桥梁振动及其引起的结构噪声,其中主要分析钢弹簧浮置板轨道、减振扣件轨道和橡胶减振垫轨道3种轨道减振措施。结果表明:单箱单室箱梁辐射声能量主要集中于31.5~125 Hz,噪声峰值出现在40~63 Hz;列车运行速度越大,桥梁结构噪声辐射总声压级越大;采取隔振措施后结构噪声可降低约5.6~16.6 dB(A),其中钢弹簧浮置板轨道降噪效果明显优于橡胶减振垫轨道和减振扣件轨道。     

铁路结合梁桥结构噪声的数值预测与试验验证

基于车-线-桥耦合振动和统计能量分析,提出铁路钢-混结合梁桥车致振动与结构噪声的理论计算方法。车-线-桥耦合振动分析中,采用有限元方法建立梁-板混合模型,计算桥面板的振动能量,代入并求解统计能量平衡方程,得到桥梁各子系统间的振动能量传递,根据桥梁各构件的振动响应计算桥梁辐射的结构噪声。通过对某三跨钢-混结合梁桥辐射噪声进行现场实测,验证了理论预测模型。分析结果表明:结合梁桥结构噪声主要位于20~1 000Hz频段,计算此类桥梁结构噪声时截止频率可以取1 000Hz;计算主跨跨中断面距近轨不超过25m场点的结构噪声时,可忽略邻跨的影响;全频段内下翼缘辐射噪声最小,315 Hz以上频段以腹板辐射噪声为主,315Hz以下频段以桥面板和钢梁腹板辐射噪声为主。     

阻尼车轮减振降噪的试验研究

对国内标准客车车轮外侧表面进行约束型阻尼处理,试制出由基层(KKD型标准客车车轮)、阻尼层和约束层3部分组成的阻尼车轮样品。在实验室实测标准车轮、阻尼车轮的振动传递函数和噪声级,分析阻尼车轮的减振降噪效果。试验结果表明:阻尼车轮具有良好的减振降噪效果,在1 200~5 000 Hz频段内,阻尼车轮较标准车轮的振动传递函数幅值有较大幅度下降,沿车轮结构传递的振动减小;在径向和轴向激励条件下,总噪声级降低达10 dB以上。该阻尼车轮在制作上工艺简单,无须对结构进行改造,具有良好的应用前景。     

低噪声车轮阻尼控制的有限元分析

运用有限元分析方法,对采用表面阻尼处理技术制成的低噪声车轮进行阻尼控制分析,给出了结构损耗因子的计算公式。以国内标准车轮为对象,采用铝质约束层,提出在车轮的双面敷设约束型阻尼层、在车轮的单面完全敷设约束型阻尼层、在轮幅板两侧敷设约束型阻尼层和在轮辋下部两侧敷设约束型阻尼层等4种约束型阻尼设计方案,并利用有限元ANSYS软件对各方案进行模态及谐响应分析和对比,确定最佳阻尼设计方案。分析结果表明:采用表面阻尼处理技术制成的低噪声车轮有着良好的减振降噪效果;为在较宽的频率范围(100~5 000 Hz)内获得较好的减振降噪效果,综合经济、加工难易等因素,在车轮的单面完全敷设约束型阻尼层是较为合理的方案。     

高速铁路钢桁结合梁桥结构噪声预测研究

为了解高速铁路钢桥结构噪声辐射特性,基于车-线-桥空间耦合振动理论和统计能量分析原理,提出高速铁路钢桥结构噪声预测模型,对其辐射噪声空间分布规律和结构各部分声贡献量进行分析。该预测模型采用空间板梁混合有限元模型进行车-线-桥空间耦合振动分析,得到桥面板的振动速度时程,经FFT变换后得到频域内的结果,作为后续统计能量模型的输入。通过求解统计能量平衡方程,得到系统振动能量分布和传递结果,根据振动声辐射理论,求得桥梁结构噪声。对64m钢桁结合梁的分析结果表明:钢桥结构噪声波阵面为略显纺锤形的柱面波;纵、横梁和主桁为主要声源;纵、横梁和主桁的噪声峰值频段分别为1 000 Hz和630 Hz;随着至线路中心线的距离增加,近主桁辐射结构噪声衰减最快;近场噪声衰减速度比远场快。     

高速铁路32m简支槽形梁桥结构噪声分析

运用车桥耦合动力理论并结合基于间接边界元法的噪声分析方法,对高速铁路32m简支槽形梁桥结构噪声的声辐射特性进行研究。结果表明:简支槽形梁的抗扭刚度小,抗扭性能弱;6.3 Hz以下频率的振动噪声主要由梁体的整体振动产生,6.3Hz以上频率的振动噪声主要由梁体构件的局部振动产生,振动噪声受构件的局部振动影响显著,声压级峰值频率为25 Hz;横桥向,随着距桥梁中线距离的增大,场点声压级逐渐变小,距离每增大5m声压级平均降低1.2~2.5dB;梁下区域距桥梁中线15m范围内,行车侧声场声压级大于非行车侧,10m处行车侧场点声压级平均大1.87dB,距桥梁中线25m范围以外,行车侧声场声压级小于非行车侧,30m处行车侧场点声压级平均小1.46dB;底板的声压贡献系数要比腹板和翼板大的多,远场声压主要受底板的影响;地面附近的噪声基本由底板产生;应当有针对性的采取措施改善结构的振动噪声性能。     

北京新机场线车辆段上盖物业开发轨道减振降噪设计

结合北京轨道交通新机场线一期工程磁各庄车辆段上盖物业开发工程,阐述该工程车辆段轨道振动与噪声特点,对车辆段库内、库外不同区域分别采取了相应的减振降噪措施。在采用车辆段轨道减振降噪成熟技术(在咽喉区碎石道床铺设高效减振垫,咽喉区小半径曲线设置阻尼钢轨)的基础上,研发了适用于车辆段库内无缝线路的50 kg/m钢轨冻结接头夹板,采用夹板与高强螺栓联结钢轨,使轨端密贴,实现了库内无缝化;研发了适用于库内50 kg/m钢轨的高等级减振扣件(减振效果大于8 dB)。该设计降低了上盖物业开发减振降噪措施的前期投入,为今后轨道交通上盖物业开发轨道减振降噪设计提供了新思路。     

地铁车站地面站厅层振动与噪声试验分析

为了分析和评价地铁车站列车运行产生的振动与噪声对站厅工作环境的影响,对某地铁站的地面站厅层的振动与噪声进行现场实测,在时域内分析振动与噪声特性,并将实测结果与我国环境振动与噪声标准进行对比和分析,对不满足标准的办公室进行减振降噪装饰处理。研究结果表明:当列车进出车站时,地面站厅结构竖向振动明显大于水平振动;实测的最大竖向振动加速度级为86.5~105.7 d B;站厅层楼板的振动明显大于其他位置处的振动;地面站厅内最大瞬时A声级为69.7~74.3 d B(A)。采取减振降噪措施后,办公室位置处的振动和噪声得到了较好改善。研究工作对类似工程的振动与噪声评价和减振降噪设计具有重要的参考价值。     

减振垫刚度变化对U型梁桥系统振动及结构噪声的影响研究

为了研究隔离式减振垫垂向刚度对U型梁桥结构振动及噪声的影响,采用多体动力学和有限元联合仿真的方法建立基于Timoshenko梁模型的车辆-轨道-桥梁刚柔耦合动力学模型,并将理论计算结果与以往文献对比,验证了模型的有效性。基于该模型计算了减振垫垂向刚度不同情况下的桥梁系统振动及噪声响应。结果表明:随着隔离式减振垫垂向刚度的增大,钢轨和轨道板的振动响应都有不同程度的减小,但桥梁结构的振动响应被放大,轨道结构和U型桥梁的振动幅值先是产生明显变化,随后逐渐趋于平缓;隔离式减振垫垂向刚度增加会增大桥梁结构二次噪声,所以应该选取较小的隔振垫刚度以达到抑制U型梁桥结构二次噪声的目的,但过小的垂向刚度可能会放大40 Hz以内低频区域的结构噪声。综合U型梁桥系统振动及结构噪声的计算结果,考虑到工程成本,用于高架结构的隔离式减振垫垂向刚度取为0.067N/mm~3较为合适。     

城市轨道交通高架线噪声控制问题分析

由于高架桥结构直接暴露于环境中,列车通过产生的直接噪声和桥梁结构的二次辐射噪声对沿线居民带来较大影响,处理不当会影响高架线的发展和推广。分析城市轨道交通高架线振动与噪声的特点,重点研究分析轨道结构和桥梁结构振动与噪声的控制措施和问题,并提出高架线减振降噪的建议。     

轨道交通双箱单室箱型梁结构改进后减振降噪效果分析

针对轨道交通高架桥结构振动噪声问题,将有限元振动分析理论与声辐射分析边界元法相结合,分析双箱单室箱型梁低频噪声辐射特性。通过改变腹板与轨道的相对位置,对比分析双箱单室箱型梁结构改进后的减振降噪效应。计算结果表明:双箱单室箱型梁改变腹板与轨道相对位置后,底板和腹板减振效果明显;场点的峰值声压也出现不同程度的降低,说明将腹板置于轨下的改进措施对双箱单室箱型梁减振降噪是有效的。     

高速铁路32m简支箱梁声辐射特性研究

将列车-轨道-桥梁耦合振动理论与声辐射分析边界元法相结合,分析高速铁路32m单箱单室和单箱双室箱梁声辐射特性。结果表明:单箱单室箱梁动力响应均大于单箱双室箱梁,2种截面梁型在10～100Hz范围内振动密集,表现出结构局部振动特性,须采用板单元进行动力分析;箱梁结构噪声以低频为主,分布在小于250Hz频带内,适合采用边界元法求解;各场点声压级在梁底空间变化较小,距离每增加2m,声压级平均降低1.2dB,越靠近地面,声压级衰减越小;各场点声压级随与桥梁中心线距离的增大而减小,距离每增加9m,声压级平均降低3.7dB;距桥梁中心线25m处,各场点声压级随距地面高度增加而减小;行车速度为160～240km/h时,单箱单室箱梁比单箱双室箱梁声压级平均大14.2～4.3dB,速度越高,声压级差别越小。