高架轨道轮轨噪声预测分析

随着我国城市轨道交通的快速发展,高架轨道作为一种经济、实用、安全、快速的交通模式,在城市轨道交通建设中得到越来越广泛的运用,但由此带来的振动噪声对周围环境的影响也变得十分突出。通过建立轮轨噪声预测模型,运用有限元法分析箱型梁、U型梁阻抗,对高架轨道轮轨噪声进行预测分析。讨论了桥梁截面型式、行车速度、轨道扣件刚度、桥梁结构阻尼、桥梁支座刚度对高架轨道轮轨噪声的影响。分析结果表明,行车速度和扣件刚度对轮轨噪声有较大影响,在200 Hz以下,轮轨噪声总体上随着扣件刚度的增大而增大;在200~800 Hz范围内,轮轨噪声随着扣件刚度的增大反而减小;在800 Hz以上,扣件刚度对轮轨噪声无明显影响。桥梁截面型式仅在低频部分对轮轨噪声有较大影响,而桥梁结构阻尼、桥梁支座刚度则对高架轨道轮轨噪声影响甚微。     

北京地铁5号线高架结构的辐射噪声分析与实验研究

在试验和分析噪声源特性的基础上,对由结构噪声和轮轨噪声引起的高架结构附近的噪声传播规律进行研究,应用声学理论建立列车通过高架桥梁时的噪声预测模型。在北京地铁5号线高架桥梁试验段进行的现场噪声测试结果表明:用模型计算出的声压值与实测值的误差基本控制在5%以内,模型较为真实地反映了轨道交通高架结构附近的声场分布;在高架桥梁任一竖直平面内,较强的噪声级主要集中在桥梁的中部;梯形轨枕轨道具有良好的减振降噪作用,在低频处的振动速度最大值可降低70%以上,结构辐射噪声最大可降低2.4 dB。     

城市轨道交通公轨合建钢箱梁桥辐射噪声的影响规律研究

列车经过钢箱梁桥时引起噪声辐射问题相比混凝土桥更为突出,对沿线居民造成的影响更大,严重影响沿线居民的日常生活。基于车辆-轨道-桥梁耦合振动理论,并结合统计能量法(SEA)建立钢箱梁结构噪声与轮轨噪声预测模型,分析钢箱梁桥的结构噪声与轮轨噪声衰减规律,明确典型及敏感场点处的噪声分布情况;定量预测分析不同轨道减振措施对钢箱梁桥周边敏感场点的噪声辐射大小。分析结果表明：钢箱梁轮轨噪声与结构噪声随水平距离的衰减规律基本一致,衰减率均为随着距离变远而变小,150 m内总衰减率轮轨噪声大于结构噪声;普通轨道结构及普通轨道结构+全封闭声屏障工况下,敏感位置处综合噪声不满足噪声增量在1 dB(A)以内的环评要求,减振垫浮置板与全封闭声屏障组合及钢弹簧浮置板与全封闭声屏障组合工况下,敏感位置综合噪声均能满足噪声增量在1 dB(A)以内的环评要求。     

高架铁路环境噪声空间分布特性及控制措施效果研究

城市轨道交通快速发展的同时也引发相应的环境问题,特别是高架区域噪声问题已成为环境投诉的热点。以杭州地铁1号线高架段为研究对象,分别对直立式声屏障、全封闭声屏障与减振垫相互组合的降噪断面进行现场测试,分析不同组合降噪措施下高架沿线环境噪声的空间分布特性及其噪声控制效果。结果表明:采用减振垫可以有效减少轮轨振动能量向桥梁传播,从而降低桥梁结构噪声,但同时增大轮轨相互作用,导致轮轨噪声增加。减振垫对城市轨道交通噪声的控制效果具有明显的空间分界性,在接近地面区域对桥梁结构噪声具有良好的降噪效果,而在轨面附近轮轨噪声却增强;全封闭声屏障相对直立式声屏障能够更加有效地控制轮轨噪声的传播。在城市轨道交通高架段中有必要采取轨道减振措施以降低桥梁结构噪声,并根据实际需求利用声屏障控制轮轨噪声的传播。     

广州地铁7号线列客室噪声分析与整治措施

针对广州地铁7号线列车正线行驶时客室噪声较大问题,通过噪声测试,分析车辆结构和轮轨状况等因素对列车噪声的影响,并从列车密封性、钢轨打磨、列车运行速度等方面开展列车运行噪声整治措施研究。研究结果表明,列车运行时客室噪声主要为轮轨噪声,通过钢轨打磨、列车限速、侧门密封性整改等措施可改善客室噪声问题。根据研究结果,提出了地铁车辆减噪设计建议。     

制动荷载作用下桥上无砟轨道动力响应分析

为研究制动荷载作用下桥上无砟轨道动力响应问题,建立车辆子系统模型和无砟轨道-桥梁子系统模型。根据高速列车制动减速度特性曲线确定列车制动力,利用Hertz理论求解轮轨力,通过交叉迭代法求解有限元数值方程。以4节编组的CRH2型动车组在桥上无砟轨道制动为例,进行系统动力响应分析。研究结果表明:轨道、桥梁结构的纵竖向位移和加速度均逐层递减,梁端处轨道结构的竖向振动比跨中处大;列车制动过程中列车速度逐渐减小引起轨道结构的竖向动力响应也减小;列车停车后,轨道结构和桥梁的纵向位移反向突变、纵向加速度突变,随后都有自由衰减的趋势;列车停车瞬间,列车和桥梁出现纵向最大振动。研究成果可为桥上无砟轨道的设计提供理论支持。     

高速动车组噪声源分析

为提高高速动车组的乘坐舒适性和优化隔音降噪设计,对高速动车组噪声源进行研究分析,介绍了高速动车组典型位置客室内噪声水平,分析了不同速度级下噪声的主要来源,指出高速动车组运行时的主要声源来自于轮轨噪声和气动噪声,当以速度200 km/h运行时客室内部主要噪声源来自于轮轨噪声,而随着速度级的提高,气动噪声的作用逐渐突显,当以速度300 km/h运行时气动噪声逐渐成为主导。     

欧洲铁路轮轨噪声研究概况

本文详细介绍了欧洲铁路轮轨噪声研究概况,分析、提出降低轮轨噪声的措施,并对在我国开展铁路噪声研究提出了建议.     

城市轨道交通轮轨噪声探讨

轮轨噪声在轨道交通噪声中占主要部分。根据国内外对轮轨噪声理论的研究，分析了城市轨道交通轮轨噪声的产生机理及滚动噪声与振动之间的关系，并就增加轨道结构弹性能降低轨道结构振动作了叙述。运用轨道部件的振动加速度功率谱密度函数与轮轨噪声功率谱密度之间的关系，分析了轨道结构弹性对降噪的作用。对治理轮轨噪声提出一些建议。     

用阻尼材料降低提速列车轮轨噪声的探讨

研究表明，列车提速后轮轨辐射噪声呈上升趋势，速度加倍噪声提高约8～10dB(A)。针对轮轨噪声的特点，采用阻尼材料镶嵌在轨腰两侧，可降低轮轨噪声。通过对阻尼材料的合理选用、结构的合理设计可达到降低轨辐射噪声的目的。     

基于全过程迭代的车桥耦合动力系统分析方法

以刚体动力学方法建立车辆子系统方程,以有限元法建立桥梁子系统方程,以竖向轮轨密贴假定和横向简化的Kalker理论定义轮轨接触关系,以轨道不平顺作为激励,采用全过程迭代法求解车桥耦合系统动力平衡方程.先假定桥梁子系统无变形求解车辆方程,得到车辆运动状态和轮轨作用力时程;将得到的轮轨力作用于桥梁,计算桥梁子系统的运动状态;叠加桥面运动时程和轨道不平顺,形成新的车辆轮对激励;进行下一步迭代,直至前后2次迭代中计算的轮轨力满足收敛条件.此方法可避免时间步内车桥两子系统间的迭代过程,较易通过人为干预迭代过程促进计算收敛,提高车桥耦合动力分析的计算效率.应用此方法和传统时间步内迭代法对30 t轴重货车通过跨度(70+3×120+70)m连续刚构桥的车桥耦合动力系统分析结果表明,此方法的计算效率较传统时间步内迭代方法高,方程求解次数仅为传统时间步内迭代方法的44％.     

减振轨道对钢桁梁桥噪声影响规律的研究

列车经过钢桁梁桥时引起的噪声辐射问题比混凝土桥更为突出,对沿线居民造成的影响更大。以某轨道交通钢桁梁桥为研究对象,基于统计能量法(SEA)建立钢桁梁桥结构噪声与轮轨噪声预测模型,分析包含一般减振整体道床、减振垫浮置板、橡胶弹簧浮置板和钢弹簧浮置板在内的4种不同轨道减振结构型式对钢桁梁桥人行系统及周边敏感场点的噪声影响及传播规律,并对人行系统及敏感点处的综合噪声进行预测。研究表明,减振垫浮置板道床在降低钢桁梁桥人行系统及敏感点处的综合噪声方面效果最优。研究结论为钢桁梁桥上的轨道减振结构设计选型提供依据,为解决今后类似工程的桥梁噪声问题提供一定借鉴。     

大胜关长江大桥动力特性现场测试与分析

采用车—线—桥系统试验的方法,测试动车组通过大胜关长江大桥及邻近线路区段时车辆、轨道和桥梁的动力响应,对该桥的动力特性进行现场测试与分析。结果表明:桥梁的横、竖向刚度均满足相关规范和设计文件要求;动车组作用下,梁体最大动力增量为设计荷载的5%,梁体最大竖向振动加速度为0.32m·s-2(20Hz低通数字滤波后),未出现共振现象,桥梁整体动力性能良好;在现有桥梁结构型式组合的条件下,车辆与桥梁的相互作用水平要小于由线路状况突变引起的轮轨相互作用;动车组经过主桥和引桥过渡区段时,梁体竖向刚度的差异对车辆、轨道和桥梁的动力响应有一定影响。     

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。     

客运专线无碴轨道噪声问题探讨

对轮轨噪声问题国内外研究现状、无碴轨道噪声及其降噪措施进行了概述。为了对高速运营条件下的轮轨滚动噪声进行更详细描述和评价,通过对钢轨竖向振动的测量,间接得到轮轨有效不平顺度,再结合声压测量结果,根据有效不平顺度与声压间的简单关系得到不平顺度对声压的转换函数,合成有效不平顺度与转换函数的组合可用于任何列车速度、任何给定列车轨道系统的噪声辐射谱预测;将车辆噪声和轨道噪声分开进行评估量化,为从车辆与轨道两方面寻求有效控制和降低轮轨噪声的方法奠定基础。     

轨道交通轮轨噪声预测与控制的研究

运用车辆-轨道耦合动力学理论、噪声辐射与传播理论，建立轮轨噪声预测模型，开发轮轨噪声预测软件。车轮采用LOVE圆环模型，钢轨采用Timoshenko梁模型，轮轨接触采用Hertz非线性弹性接触，实现了在同一个模型中同时对轮轨冲击噪声与轮轨滚动噪声的综合预测。以结构的声辐射比为纽带，将构件的振动与声辐射联系起来；考虑轨道面、地面等表面的反射作用以及路肩、桥面和声屏障等障碍物边缘的衍射作用模拟噪声的传播，最终得到受声点的噪声。     

压剪复合型弹性车轮对市域桥梁结构噪声的影响

弹性车轮在地铁及城市轨道交通上的可应用性正在进行深入研究。我国市域线路也包括不少高架线路，因此有必要研究弹性车轮对高架桥梁结构噪声的影响。利用有限元-边界元法建立频域轮轨相互作用模型及桥梁振动声辐射模型，并利用文献测试结果对仿真模型进行验证。在此基础上，分析弹性车轮橡胶参数对桥梁结构噪声的影响，得到以下结论：弹性车轮橡胶弹性模量的变化对桥梁结构噪声辐射总声压级影响较大，当橡胶弹性模量取10 MPa时，桥梁结构噪声辐射总声压级较刚性车轮可降低4.56 dB,但随着橡胶弹性模量的增加，弹性车轮解耦频率也增加，桥梁结构噪声逐渐增大，并逐渐趋于刚性车轮情况下的桥梁噪声；弹性车轮橡胶结构阻尼比的变化对箱梁结构降噪量影响不明显，当橡胶阻尼比由0.1增至0.4时，桥梁结构噪声辐射总声压级只降低1.04 dB;弹性车轮橡胶泊松比的改变对桥梁结构噪声总声压级影响很小。研究成果对弹性车轮在城市轨道交通的推广应用提供一定的参考。     

城市轨道交通高架线路噪声预测简化模型的建立及验证

提出了城市轨道交通高架线路噪声影响简化预测模型,该模型能够区分高架线路不同噪声源的影响方式,将受声点的总声级分解为轮轨直达声、桥梁结构噪声、混响声和地面辐射声的叠加。给出了每种噪声的预测计算公式。实际线路的预测值与测试值的比较结果表明,所建立的简化预测模型的计算精度可满足城市轨道交通高架线路噪声影响的预测研究要求。     

东莞水道特大桥钢管混凝土拱桥动力特性分析

桥梁结构的动力特性(固有频率和振型)是结构动力分析和抗震分析的重要参数。以东莞水道特大桥(主桥)为研究对象,通过建立空间结构模型,计算分析了钢管混凝土拱桥的动力特性,为该类桥梁的抗震设计研究提供了分析的基础。计算结果表明:该种桥型横向刚度较竖向刚度弱,桥梁低阶振型以拱肋横向振动为主。     

新型二维轮轨耦合单元及OpenSees实现

基于轮轨竖向非线性接触关系,提出一种新型通用二维轮轨耦合单元模型,并在有限元OpenSees软件平台上实现。所提单元由轮节点和所有可能与之接触的梁单元节点组成,通过建立和求解关于轮轨作用力的一元三次方程,得到轮轨之间的接触力,计算由轮轨相互作用产生的耦合单元各节点力,定义为单元内力。通过与文献中计算结果对比,验证了该单元模型的准确性和可靠性,基于此模型分析高速列车通过桥梁时在轨道不平顺激励和地震作用下的动力响应。此耦合单元模型易于集成到有限元计算平台中,能与已有的列车模型、轨道和桥梁等模型联合使用,能够考虑轨道不平顺和轮轨脱离等情况,可用来分析复杂竖向车桥耦合系统的动力问题。