地铁车辆辅助变流器噪声特性分析及改进

为实现某地铁车辆辅助变流器的降噪,先后对安装和去除铝箔吸声材料的原型机和裸机进行噪声测试及特性分析。对比分析可知进、出风口传播的气动噪声为最主要噪声源,电磁噪声和由柜体各壁板传播产生的振动噪声对整体噪声有不可忽略的贡献,原型机在噪声贡献最大的250~4 000 Hz频段范围内噪声峰值降低量较小。通过降噪量计算,提出了更换吸声材料、增加消声通道和吸声面积等改进方案,并通过测试确认,改进方案在不同工况下的平均降噪量可在原型机基础上提高4.8~5.1 d B(A)。     

城市地铁吸声降噪分析及工程措施概述

研究目的:吸声降噪通过切断噪声的传播路径,能够有效控制噪声污染。为此,总结主要的吸声原理及吸声材料,综述吸声降噪的主要工程措施,为地铁噪声的控制提供建议。研究结论:(1)吸声降噪在噪声传播途径中对其进行控制,城市地铁噪声控制还需从轨道系统、机车车辆、隧道及高架桥结构等方面综合考虑,从不同的环境功能要求上对不同频段的噪声进行控制;(2)结合多孔吸声材料、共振吸声材料和特殊吸声结构的优势,研制多层吸声结构和新型吸声材料,可有效提高其吸声系数;(3)对轨道吸声板的表面结构进行处理可以改善吸声板的降噪效果,如开设沟槽、斜坡等;(4)钢轨外侧设置吸声板,临近轨道边和机车的地方设置吸声屏障,可以提高其整体吸声效果;(5)本研究结果可为城市地铁吸声降噪的研究提供参考。     

既有地铁轨道噪声过大的原因分析及对策

针对一地铁线路在运行过程中噪声过大的问题进行勘查,发现该线路原有的减振降噪设施安装不当,且部分老化失效,从而产生了额外的振动噪声,需增加吸声降噪设施来减少地铁噪声。提出在轨道中间设置吸声板+轨道两侧安装吸声矮墙的组合降噪方案,吸声板和吸声矮墙均由吸声性能良好的陶粒混凝土模压制成。分析了该方案的降噪原理,并对其降噪效果进行了预测计算,降噪量可达10~12 dB,降噪效果良好。     

地铁通风系统中的噪声控制

通过对地铁通风系统中的噪声源分析和噪声传递途中的声衰减计算,提出了相关的降噪防治对策.针对噪声源,通过对噪声传递途径采用因地制宜的消声、吸声等综合降噪技术,在风井旁的噪声完全可得到有效的控制.     

高速铁路隧道壁吸声材料降噪效果仿真分析

应用SYSNOISE软件建立列车-隧道-隧道内壁吸音板结构的二维边界元模型,研究隧道内壁吸声结构不同铺设方案下的降噪效果。根据高速铁路列车通过时隧道内壁吸声结构不同铺设面积、铺设位置等因素,分析其对列车通过时噪声的降噪效果,并综合考虑工程经济性等因素,计算4个较为典型的隧道内壁吸声结构的铺设方案。计算结果表明:在隧道内壁全部铺设吸声材料的情况下,铺设隧道吸声结构对隧道内声压级的降噪效果约为14.3dB。随着隧道内壁吸声材料铺设面积的增加,隧道内的降噪效果越好。在计算选取的4个方案中,内壁整体铺设方案降噪效果最佳,内壁部分铺设方案降噪效果最差,两者的组合方案降噪效果适中,实际工程应用中应综合各方面因素对降噪方案进行选取。     

地铁车辆辅助变流器的噪声测试及优化

为降低某地铁车辆辅助变流器的噪声,通过不同工况的振动噪声测试,获得了辅助变流器的噪声特性,在此基础上进行了噪声传递路径分析、优化风道结构和风道消声处理。对比测试结果表明:风机高速整机满载工况下的噪声最大,风机低速整机空载工况的噪声较小;1 250 Hz以下的噪声以风机气动噪声为主,1 250 Hz~10 kHz频段范围内,机械性噪声和电磁噪声贡献较大;多个振动主峰值频率与噪声主峰值频率基本吻合,振动与噪声的相关性显著;风机高速整机满载工况下,各测点优化后的噪声值较优化前降低8.6~12.2 dB(A),取得了明显的降噪效果。     

多种吸声型声屏障降噪效果比较

高速铁路所辐射噪声对周围环境的危害通常采用吸声型声屏障来降低。吸声型声屏障降噪效果与吸声材料特性有关。为此选取了3种不同的声屏障吸声材料,利用绕射声衰减的理论计算方法和统计能量法,对比分析不同吸声型声屏障的降噪效果。研究结果表明:不同吸声材料的加入对于声屏障降噪的效果均有一定的影响,相互之间的差值约为5~6dB。     

吸声型声屏障的频率特性对降噪的贡献研究

针对目前吸声型声屏障仅用平均吸声系数作为评价吸声性能指标的缺点,结合多种吸声材料,给出了两个不同路段的噪声频谱计算结果,分析了吸声型屏障各频程吸声系数对整体吸声降噪的贡献,得出了各频程吸声系数的改变对整体降噪的影响程度依赖于路段的噪声频谱分布情况的结论。     

城市轨道交通近轨吸声矮墙降噪量数值仿真分析

为解决城市轨道交通带来的噪声问题和弥补传统声屏障的不足之处,结合国外相关经验和国内规范设计了一款近轨吸声矮墙。为进一步验证这款产品的降噪量,借助Virtual.Lab平台,引用现有文献中关于我国城市轨道交通的噪声源强参数,用声学间接边界元法计算不同顶部形式近轨吸声矮墙在不同受声点处的降噪能力。结果表明:近轨吸声矮墙对于较低区域的受声点,比如行人,保护效果更好;不同顶部结构的近轨吸声矮墙,其降噪峰值、峰值频率以及频率特性均有所不同,可利用该特性选择不同顶部形式增强其降噪频率的针对性,且各类顶部形式的降噪量均能满足规范要求;仿真结果与经验公式计算结果对比发现,在相对较高的频段,其结果较为可靠。     

空压机室噪声综合治理效果的探讨

本文通过对了石家庄车辆段空压机室噪声源测量和分析,在空压机进气管道安装微穿孔板结构的消声器,降低管道的气流噪声;在空压机周围安装三边形、组合式、分层复合结构的声屏障,内夹岩棉板,使声屏障起到吸、隔双重作用;在房间顶部安装穿孔板护面多孔吸声结构和穿孔板共振吸声结构的吸声顶,以消除室内噪声的混响声。通过综合治理措施,收到明显的降噪效果,可供基层单位噪声治理时参考。     

高速动车组辅助变流器箱体的热仿真设计方法

基于热传递基本原理的高速动车组辅助变流器箱体热仿真设计流程主要包括建立几何模型、设置仿真初始条件、网格划分及稳态求解计算3个环节.根据辅助变流器的基本技术参数,并结合模拟及混合信号仿真软件Saber对辅助变流器主电路的仿真结果,给出辅助变流器中变压器、电抗器和绝缘栅双极型晶体管等主要发热器件功率损耗的计算公式.以某高速动车组辅助变流器为例,采用计算流体力学软件Flotherm,按照辅助变流器箱体热仿真设计流程,得到额定工况下辅助变流器箱体的温度场和流场分布结果,并制成辅助变流器样机.对比变压器线包和铁芯及功率模块散热片样机实测结果与仿真结果,验证了辅助变流器箱体热仿真设计方法的可行性.     

吸声材料布局对铁路声屏障降噪效果影响研究

为研究吸声材料布局对铁路声屏障降噪效果的影响,以3 m直立型声屏障为研究对象,通过有限元和声学边界元相结合的方法进行建模,分析6种非全吸声屏体布局声屏障的降噪效果,并与全吸声和全反射型声屏障进行对比分析。结果表明：吸声屏体在上部、中部、下部分别对高频(1 000 Hz左右)、中频(630～800 Hz)和低频(100～500 Hz)噪声的插入损失影响较大;在水平方向上,随着下部吸声屏体面积增加,声屏障总的插入损失逐渐增大,声屏障下部屏体2 m范围内吸声对插入损失的改善起主要作用;竖直方向上,受声点7.5 m以上时,声屏障中上部屏体1.5～2.25 m范围内吸声对插入损失的改善起主要作用;随着距离增加,非全吸声屏板布局与全吸声、全反射布局之间的降噪效果差值逐渐变小。当受声点高度为1.5 m,距离声屏障2 m时,非全布局与全吸声和全反射工况的降噪效果相差8.6 dB(A),距离20 m位置时相差2.6 dB(A),距离30 m位置时相差为1.1dB(A)。     

城市轨道交通近轨吸声矮墙的设计研究

声屏障在我国被广泛应用于治理城市轨道交通噪声,但其体积较大,遮挡视线以及破坏了周边景观。为此,设计一种新型的近轨吸声矮墙来替代声屏障。对我国城市轨道交通噪声的来源以及频率特性进行分析,选用自研陶粒混凝土为设计材料。参考国外相关实例,结合我国城市轨道交通的相关标准,对近轨吸声矮墙的高度、位置、声学厚度的设计公式进行推导。初步设计近轨吸声矮墙单元板,并对其降噪量进行理论计算。结果表明:我国轨道交通噪声以轮轨噪声为主,自研陶粒混凝土的吸声频率特性与轮轨噪声频率特性基本吻合,以其为原材料设计的近轨吸声矮墙,在500~1 000 Hz频段具有10 d B(A)左右的降噪能力。研究所得结论对于后期进一步设计优化和推广近轨吸声矮墙具有参考价值。     

高速铁路吸声板结构参数对声学性能影响研究

研究目的:随着众多高速铁路线路投入运营,沿线噪声污染所引发的环境问题越来越多。对于运营线路,在轨道上设置吸声板可不改变桥梁、路基线路结构且具有一定的降噪效果,这是治理此类噪声污染问题的一个有效思路。在吸声材料的声学性能一定的基础上,通过改变轨道吸声板的结构参数可对其降噪效果产生影响。为此,本文应用SYSNOISE软件建立列车-轨道-吸声板结构的二维边界元模型,研究影响轨道吸声板降噪效果的结构参数。根据高速铁路列车通过时的声源特性选取源强,主要针对轨道吸声板的设置范围、尺寸以及吸声板的表面结构情况等因素,分析其对轮轨区噪声的降噪效果。研究结论:(1)在仅考虑轮轨区噪声的情况下,铺设吸声板对轮轨区噪声的降噪效果约为1～3 dB;(2)增大吸声板安装于轨道板上的厚度以及对吸声板的表面结构进行处理,均可以改善吸声板的降噪效果;(3)铺设表面开槽吸声板所产生的降噪效果较好;(4)在钢轨外侧设置吸声板可以提高吸声板的整体吸声降噪效果;(5)本文计算结果可供轨道降噪措施设计参考。     

地铁车辆牵引变流器的噪声测试及仿真分析

针对某地铁车辆牵引变流器噪声超标问题,通过开展噪声测试获得牵引变流器在不同工况下的噪声频谱特性,基于统计能量分析法建立牵引变流器的噪声仿真模型,分析子系统的能量分布和不同测点的声功率级,并提出加附吸声材料的优化方案。结果表明,风机通过频率及其产生的气动噪声是构成牵引变流器噪声的主要来源;柜体6个面中,靠近出风口的底面噪声最大,其次为靠近进风口的顶面噪声;与测试结果相比,基于统计能量分析法的噪声仿真误差在3%以内,噪声仿真在中高频具有较高的精确度;采取加附吸声材料的优化方案,可降低声功率3.7 dB(A),达到主机厂的噪声指标要求。噪声测试与仿真分析的方法可为牵引变流器产品的噪声性能优化设计提供指导。     

变流器中电容器并联时的谐振现象及噪声研究

对一种动车用主变流器改造时出现的电容器噪声问题进行了研究和试验,并从电路分析入手,进一步对电容器并联时产生的谐振现象及规律、噪声产生的机理及降噪措施进行了深入的研究和仿真,最后给出了解决问题的方法。     

中频辅助变流器半实物仿真研究

轨道交通车辆使用的中频辅助变流器采用LLC谐振变换器和中频变压器替代传统工频变压器,可提高变流器的开关频率和减小磁性元件的体积与重量。为提高辅助控制单元(ACU)的设计和验证手段,对中频辅助变流器半实物仿真进行研究,建立了中频辅助变流器的电路模型;通过实时仿真系统、信号处理系统、数据采集系统、ACU和上位机搭建了半实物仿真系统;通过半实物仿真结果与实际试验结果的对比验证了该仿真系统的正确性和有效性。     

地铁高频辅助变流器热设计及试验验证

随着地铁辅助变流器的开关频率不断提高,合理的热设计是保证辅助变流器正常工作的前提。针对地铁高频辅助变流器,对产品热设计进行研究。利用PLECS软件计算关键模块的损耗,并设计多并联风道散热系统;采用Icepak软件建立该散热系统仿真模型,仿真得到高频辅助变流器关键模块的温升;最后对高频辅助变流器样机进行温升试验。仿真结果与试验测试结果对比表明,温升吻合性较好,验证了仿真分析的有效性,且关键模块温升小于45 K,满足该系统的散热需求,并为高频辅助变流器热设计及优化提供了方法。     

干涉型声屏障结构的研究

干涉型声屏障基于声波干涉消声原理并依据铁路噪声源特点设计制造而成。声学模型试验测试结果表明,干涉装置的降噪作用主要体现在位于声影区和亮区之间的过渡区域(亦称灰色区域),干涉装置附加降噪效果为3.0～5.6dB,与同高度的直立形声屏障相比,降噪效果提高2.0～3.2dB。与其它顶部吸声体相比,干涉型声屏障更适宜于控制铁路噪声。因此,在铁路噪声控制工程中具有良好的应用前景。     

城铁客车空调系统降噪分析

从空调系统噪声源控制入手,讨论各部件噪声的主要控制方法。在此基础上,根据典型的风道结构,详细阐述风道设计中行之有效的降噪方案,提出在传播路径降低噪声的措施。同时对目前城铁客车广泛采用的几种风道吸声辅材的降噪效果进行比较和分析,提出可行性建议和未来的研究方向。