高速铁路轮轨噪声理论计算与控制研究

轮轨噪声是铁路主要的噪声源。针对高速铁路轮轨噪声辐射问题,综合运用车辆—轨道耦合动力学理论与噪声辐射理论,建立高速铁路轮轨噪声预测模型,应用数值仿真的方法研究高速铁路轮轨噪声产生机理、辐射特性、传播规律以及控制技术。主要研究内容和结论如下。     

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。     

城市轨道交通系统的减振降噪措施

从轨道交通产生振动和噪声的机理出发,介绍了国内外轨道交通在车辆构造、轨道结构、轮轨关系以及桥梁结构等方面采取的减振降噪措施,提出了轨道交通减振降噪综合整治的理念。     

轻轨车辆车轮NVH特征分析与校正

为研究有效的降噪车轮方案,在柔性车轮和轮对的NVH特征分析基础上,提出阻尼环约束的降噪设想.通过柔性车轮NVH特征分析及相关的轮轨噪声预测与试验结果对比,可以认为由于轮轨接触摩擦约束作用,车轮不可能产生轮辐弯曲模态振动,因而也不会形成TWINS模型所预测的0.3 kHz噪声成分.在力锤以及轨道不平顺与粗糙度等效力谱激扰作用下,柔性车轮和轮对NVH特征对比表明:车轮噪声是由轮辋高阶模态振动引起的,而这些高阶模态振动的主要激扰源应当归结于轨道粗糙度;阻尼环约束对这些高阶模态振动稳定性具有非常理想的校正效果,因而可以作为构建未来降噪车轮技术的理论依据;轨道不平顺所形成的轨道力谱只能使车轮产生低频动力作用,并引起道床、桥梁和附近建筑物的低频机械振动.     

南京地铁轮轨减振降噪措施应用探讨

城市轨道交通在给市民的生活、生产带来便捷的同时,其运行中产生的振动和噪声也日益成为城市生活中的一个新的环境问题。针对轨道交通产生的噪声及振动问题,从轨道方面入手,对轮轨之间噪声、振动的产生和抑制措施进行了系统论述,最后提出了综合治理轮轨噪声和振动的建议。     

快速轨道交通系统的轮轨噪声控制

噪声，特别是高频轮轨尖叫噪声，给快速轨道交通系统带来了许多问题。轮轨噪声的产生主要取决于轨道一车辆的匹配和运行状况。研究表明，曲线区段的轮轨尖叫噪声85％是由于车轮踏面在曲线上滑动摩擦所致。这些滑动摩擦引起的高频振动经过车轮辐板传播而产生尖叫噪声。     

轮轨异常振动对地铁车辆部件的影响分析

文章针对地铁车辆在长期服役过程中产生的轮轨异常振动问题,从直接影响轮轨关系的轨道不平顺、车轮多边形和钢轨波磨三个方面入手,分析了不同频段内、不同激扰源导致的轮轨异常振动对车辆部件的影响。结果表明:在低频段内,轨道不平顺激扰下,车辆部件的异常振动主要表现为车体和构架的异常振动,车体异常振动降低乘客的舒适性,构架的异常振动加速构架疲劳裂纹的形成;在中高频段内,车轮多边形和钢轨波磨的激扰下,固有频率为中高频率的部件容易被激发,产生异常振动,致使部件(例如一系钢弹簧)出现裂纹、松脱、断裂。文章建议利用车载故障诊断系统来监测全线路的振动情况,当监测到线路轨道不平顺出现异常时,可通过降低列车运行速度来缓解轮轨异常振动;当监测到钢轨波磨和车轮多边形磨耗时,可通过镟轮以及对波磨区间进行打磨等措施来缓解轮轨异常振动。     

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。     

轨道交通车辆车轮踏面短波不平顺测试与分析

城市轨道交通轮轨表面短波不平顺是激发线路沿线振动与噪声的主要原因,准确而高效的测量轮轨表面短波不平顺是振动噪声预测、评估及源头控制的重要条件。通过对上海城市轨道交通2号线部分车辆轮踏面不平顺进行现场测试,利用统计分析、1/3倍频和功率谱分析研究了轮踏面不平顺时、频域组成特性。结果表明所测试的轨道交通车辆轮踏面不平顺水平是比较低的,大部分不平顺幅值积聚在3~13μm;在短波范围内,波长大于4.0 cm时不平顺状态比ISO3095标准要好,小于2.5 cm时不平顺状态较标准差;主要波长分布在57.7~95.2 cm,且大部分集中在70~80 cm,平均值为72.1 cm。     

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。     

基于轮轨润滑的轨道交通车辆轮轨磨耗及噪声控制

文章针对轨道交通车辆轮轨磨耗及噪声的问题,提出控制轮轨摩擦因数的方法 ,通过轮轨润滑对轮轨磨擦和噪声的影响分析,得出使用轮缘润滑设备可有效降低轮轨磨耗并消除轮轨滑动摩擦产生的尖锐噪声。实际测试结果也证明了这一方法确实可行。     

高速铁路轮轨冲击振动的特征及其控制原理

高速行车条件下，轮轨间的冲击振动显著增强，成为不容忽视的问题。本文应用车辆－轨道耦合动力学理论，并借助于所编制的轮轨相互作用仿真软件ＶＩＣＴ分析系统，详细研究了钢轨焊接接头，波浪形磨耗钢轨、擦伤车轮、偏心轮以及不圆顺车轮等常见轮轨激扰所导致的轮轨冲击振动在高速行车条件下的形态特征，给出了各类冲击振动随列车运行速度的变化规律。在此基础上提出了控制高速铁路轮轨冲击振动的一般原则。     

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。     

轮轨运行状态对轮轨噪声及振动的影响分析

通过对国外实测数据的分析和讨论,提出轮轨粗糙度、轨枕垫板刚度、旧轨道或钢轨顶面存在波状磨损及有缝、无缝钢轨和钢轨表面不平顺是影响轮轨噪声的重要参数。因此,对钢轨、轮轨粗糙度等采取综合降噪措施,可有效控制轮轨滚动噪声和振动。该结论可用于铁路建设项目环境影响评价中有关降噪措施及其效果评价。     

城市轨道交通噪声测试分析

从噪声原理、国家标准对噪声源进行了阐述,结合长沙市轨道交通2号线列车司机室内噪声振动测试情况,利用CALIPRI轮轨外形检测仪对轮轨进行检查,并通过Matlab软件对列车1轴左轮建立轮轨振动模型进行振动频谱分析。结果表明,当列车以80 km/h速度级运行时,轮对周向磨损和轨道波磨是造成司机室噪声增大的主要原因;车轮形状发生改变是引起轮轨滚动噪声和钢轨振动噪声的直接原因。     

铁路无砟轨道吸声板降噪效果分析

铁路无砟轨道区段的噪声辐射比有砟轨道区段严重,常采用轨道表面铺设吸声板来降低轮轨噪声对周边环境的影响。为了控制铁路无砟轨道区段的轮轨噪声辐射,根据微穿孔板吸声理论建立多孔吸声板吸声系数计算模型,并将计算得到的吸声系数输入到轮轨噪声预测系统中,得出轨旁噪声的频谱和等效声级,分析多孔吸声板的空隙率、厚度和孔径对降低轮轨噪声的影响规律。研究结果表明:多孔吸声板的空隙率越大,对轮轨噪声的吸声效果越好,但太大的空隙率会降低对中高频轮轨噪声的吸收,建议空隙率应该控制在0.4%～0.6%之间为宜;多孔吸声板厚度越大,对轮轨噪声的吸声效果越好,但板厚过大会影响到其他行车安全问题,板厚应控制在既能高效降低噪声、又能保证行车安全的限值之内;多孔吸声板的孔径越大,对轮轨噪声吸声效果越差。     

城市轨道交通车辆车外辐射噪声关键影响参数研究

以某城市轨道车辆为研究对象,对车辆主要噪声激励源进行调研,并基于几何声线法建立了车辆辐射噪声预测模型。以车辆主要噪声激励源调研结果作为输入,分析讨论了激励源大小对车辆车外辐射噪声影响的量化关系。研究表明:车辆车外辐射噪声受轮轨噪声激励源影响最显著(轮轨噪声每增大1 dB(A),其辐射噪声增大约0.9～1 dB(A));齿轮箱噪声和牵引电机噪声,受电弓噪声受到的影响最小。     

某型动车组制动盘异常振动分析及缓解措施研究

某型动车组在线路运行时制动盘出现异常振动现象,使得螺栓松动、裂纹,影响车辆运营安全。对制动盘进行线路振动测试和模态测试后发现频率存在耦合现象,随后对轮轨几何状态进行了测试和分析,结果显示车轮多边形和钢轨波磨在列车运营速度级下产生的激扰频率与制动盘固有频率相似从而产生耦合使得螺栓松动或裂纹。通过消除激扰频率和破坏轮轨系统耦合可明显降低振动幅值,从而消除高频异常振动。     

某地铁车内噪声超标原因分析

针对某地铁车内噪声超标问题,从车辆、轮轨、线路三个方面展开研究,系统测试分析了车辆的牵引、空调系统,车辆、轨道结构,轮轨粗糙度等因素对车内噪声的影响特性。研究表明,牵引、空调系统、不同轨道形式对运行车辆车内噪声影响较小。车内噪声的显著频带为 400~800Hz、1105Hz,与车轮非圆没有直接关系;1105Hz 与钢轨打磨后磨痕有关。车内噪声主要与以下三个因素有关：一是透射噪声,车辆内移门存在漏风问题,车外噪声传入车内;二是结构传声,轮轨或轨道以上频段的振动激励经过轴箱-构架-车体传递,进而激励车内内装等结构振动产生辐射噪声;三是在以上频段,不同轨道的垂向衰减率低于标准规定下限值。此研究对地铁车辆降噪有一定的参考价值。