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)。     

基于NSGA-Ⅱ算法的高速铁路声屏障高度多目标优化

为探究高速铁路声屏障高度的多目标优化问题,基于声屏障降噪理论,利用声-振分析软件SYSNOISE计算不同高度声屏障的插入损失。基于非定常、三维、不可压缩N-S方程和k-ε方程湍流模型,利用FLUNT软件,计算不同高度直立型声屏障的最大有效正压力。以插入损失和最大有效正压力为优化目标,声屏障高度作为设计变量,采用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)得到Pareto分布优化解集,对高速铁路声屏障高度进行优化设计,可为高速铁路声屏障高度设置提供更多权衡选择方案。     

重载铁路声屏障降噪效果试验分析

测试列车通过一重载铁路路基区段时声屏障的插入损失值,分析不同牵引质量(5 000,8 000,12 000 t)和不同试验列车速度(60~100 km/h)3种声屏障的降噪效果和插入损失的频域特性。对首次在重载铁路中应用顶端降噪技术的干涉型声屏障的降噪效果进行了测试与分析。结果表明:声屏障的插入损失随列车速度的增加总体上呈减小的趋势;高声屏障高度由3.0 m增加至4.5 m,插入损失增加4.0 d B(A)以上;声屏障加装顶端降噪器,插入损失增加2.0 d B(A)以上;声屏障顶端降噪器对中低频噪声降噪效果显著,可有效提高声屏障工程总体降噪效果。     

声屏障顶端降噪器在铁路声屏障工程中的应用

结合声屏障顶端降噪器在铁路声屏障工程中的应用,对顶端降噪器的附加降噪效果及其适用范围进行了测试分析研究。根据现场实测结果,A型声屏障顶端降噪器在距离铁路外轨中心线15 m、距地面不同高度(距地面3-9m高)取得了1.3～2.4 dB(A)的附加降噪效果;C型顶端降噪器在距离铁路外轨中心线12.5 m和25m、距地面不同高度处,取得了2.3～2.9 dB(A)的附加降噪效果。顶端降噪器可作为直立式声屏障的重要补强措施,以提高声屏障的总体降噪效果;对有限高要求,直立式声屏障又不能满足降噪效果要求时,可采用顶端降噪器提高声屏障的降噪效果。     

双声源模式下高铁声屏障降噪效果仿真分析

研究目的:高速铁路与普通铁路噪声源特性存在较大差异,按照传统方法计算设计的声屏障在高速铁路降噪应用中效果不理想。以武广客运专线某路基试验段为模型参照对象,基于高速铁路噪声源特性研究,建立双声源模式的高速铁路声屏障降噪模型,分别对不同声源模式下3 m高直立型声屏障的降噪效果进行仿真分析。研究结论:(1)将仿真结果与实测结果进行对比,发现双声源模式的预测噪声级与实测值较为接近,而单声源模式的计算值明显小于实测结果和双声源模式的仿真结果,偏差达到8 dB A左右;(2)单声源模式的噪声衰减计算结果达到10.7~13.1 dB A,比实测结果显著偏高;(3)针对铁路限界处的噪声超过了规定的限值70 dB A,提出了合理的声屏障优化设计方法以改善沿线的生态环境;(4)将弓网噪声单独考虑的双声源模式可为高速铁路声屏障的设计和应用提供可靠依据。     

400 km/h高速铁路直立式声屏障降噪效果及安全性研究

开展400 km/h高速铁路噪声影响研究是践行“交通强国”战略的有力举措。为研究400 km/h高速铁路噪声特性及辐射源强,获取现有直立式声屏障在速度400 km/h条件下降噪效果及适应性,采用有限元模型进行仿真计算,模拟计算400 km/h高速铁路噪声源强并进行组成分析,对高速铁路通用的直立式声屏障降噪效果、耐久性、安全性等进行分析研究,对目前直立式声屏障适应性提出实施建议。研究表明：高速列车以速度400 km/h运行时,距离铁路外轨中心线25 m、轨上3.5 m处,桥梁段总声级为97.8 dB (A),路基段总声级为96.7 dB (A),气动噪声大于轮轨噪声;提出现有直立式声屏障在速度400 km/h条件下插入损失为2.7～8.9 dB (A);在安全方面,提出立柱底部螺栓养护年限;针对目前铁路直立式声屏障通用图适用性进行分析,提出结构安全优化建议。研究结果可指导400 km/h高速铁路噪声影响分析及直立式声屏障设计工作。     

集群风机的声屏障设计

文章叙述室内声屏障的降噪原理及影响因素,特别对固定式和活动式声屏障的设计方法,使用效果作了介绍。用活动式声屏障进行隔声后,集群风机的噪声级由92dB(A)降低到78dB(A),达到预期的效果。     

我国铁路声屏障应用效果的评价

在总结我国既有铁路声屏障应用状况基础上 ,探讨性地提出了铁路声屏障的评价方法和应用效果。建议采用列车通过时段的等效声级插入损失值作为铁路声屏障降噪效果的评价量 ,测点位置除应包括各保护目标外 ,还应增加测量距离铁路外侧轨道中心线 30m处 ,距轨面 1 5m高处的声屏障插入损失值 ,以利于统一比较不同场所的声屏障实际降噪效果。按照上述评价方法 ,目前我国铁路已建成的多数 2 5～ 3 5m高的直立吸声式声屏障 ,在铁路边界测点处的降噪效果为 3 6～ 6 5dB(A)。     

上海轨道交通6号线全封闭声屏障工程设计

简要介绍上海市轨道交通6号线全封闭声屏障的设计、降噪效果;将声屏障钢骨架同时用于悬挂接触网,可减小体量,减小工程造价;全封闭声屏障实际降噪效果最高可达23dB(A),平均降噪值约20dB(A)。     

铁路声屏障绕射衰减计算模型的验证

结合法国TGV Nord Line上声屏障绕射衰减(插入损失)实测数据,对计算模型进行对比验证,以列车运行暴露声级为变量的单极子计算模型与实测结果的符合性较好,可用于铁路声屏障设计的绕射衰减量计算。     

基于地理信息系统的高速铁路噪声地图绘制技术

为推动噪声地图在高速铁路噪声管理中的应用,研究噪声预测模型与地理信息系统(GIS)相结合的高速铁路噪声地图绘制技术。首先,根据高速铁路噪声源分布特征和线路结构特征,优化高速铁路多等效声源预测模型和声屏障插入损失计算方法;其次,在GIS软件中搭建某高速铁路三维地理信息模型,二次开发基于该模型的铁路噪声预测技术;然后,进行离散节点的噪声计算,并通过空间插值绘制连续的噪声分布地图。研究结果表明:采用该技术绘制的我国某高速铁路噪声地图与实测结果对比误差小于1 dB(A),验证了该高速铁路噪声地图的准确性和实用性,可作为铁路噪声管理部门制定噪声控制对策的参考依据。     

声屏障几何形状对高速列车气动噪声影响的数值模拟及降噪研究

基于Lighthill声类比理论分别求解高速列车气动噪声的产生和传播过程,首先由RNG k-ε湍流模型求得流场的稳态计算结果,之后采用大涡模拟和FW-H方程对比直立与半圆形声屏障降噪性能的差异,通过建立包含3节车编组的CRH380A型高速列车和2种声屏障在内的仿真模型,研究声屏障几何形状的改变对声学性能及降噪能力产生的影响。结果表明:圆心角为180°的半圆形声屏障在测点处的平均插入损失较大,同时对气动噪声的降噪需求有着良好的匹配,综合声学性能较传统的直立声屏障更优;缩小圆心角会导致半圆形声屏障的降噪能力相应降低,其插入损失在圆心角由180°减至120°的过程中呈现明显的下降趋势,之后的降幅相对较小,圆心角为30°的半圆形声屏障降噪效果已与等高的直立声屏障类似。     

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。     

关于轨道交通声屏障结构优化的仿真分析

采用有限元—无限元耦合法,依据有关文献的声屏障模型进行有限元建模,验证基于有限元—无限元耦合法的Actran软件计算声屏障插入损失。在通过试验验证无声屏障时路基线路模型可靠性的基础上,进而对表面带有凸起的声屏障结构进行数值仿真计算分析;研究表面带有圆形凸起和表面带有三角形凸起的声屏障结构的扩散体宽度、间距及突出高度分别对其降噪效果的影响,并优化其各自结构参数,为设计效果达标、结构合理和外形美观的声屏障提供理论依据。     

某在役重载铁路32 m预应力混凝土T梁后装声屏障适应性分析

随着我国货运铁路重载扩能运输的发展,大轴重、长编组引起的噪声污染日趋严重,后装声屏障已成为减小噪声污染的主要措施之一,但通过扩能改造提升的在役重载铁路桥梁原设计时并未考虑后装声屏障对桥梁结构的影响。为研究在重载铁路桥梁上后装声屏障的适应性,以在役铁路桥梁主梁型32 m简支T梁(专桥-2059A)为研究对象,采用数值模拟与结合现场实测桥梁现状分析的方法,基于不同荷载组合作用,开展T梁加装声屏障后主梁、声屏障与桥梁连接的位置及道砟槽板适应性分析,并对T梁翼缘板及声屏障结构的潜在薄弱位置进行破坏分析。研究结果表明：T梁加装声屏障后,主梁纵向强度受梁体L/8～L/4处抗剪控制,其中梁体L/8处抗剪安全系数为1.70,小于规范要求值1.80;声屏障与桥梁连接位置安全储备不足,其中,在最不利荷载组合作用下,挡砟墙钢筋应力超过容许值1.25倍、裂缝宽度超过容许值0.54 mm;道砟槽板在最不利荷载组合作用下,其钢筋应力安全储备剩余23.2%、裂缝宽度比规范容许值小0.07 mm。综合考虑3种分析,该类型T梁不宜后装声屏障;在最不利情况下,T梁及声屏障结构破坏顺序依次为预埋化学锚栓处、挡砟墙处、声屏障...     

北京市轨道交通房山线苏庄大街站前隔声屏障形式的选用

北京轨道交通房山线工程苏庄大街站前隔声屏障最终采用全封闭形式,该段声屏障跨距达15~23 m,结构、安装与施工设计也有一定难度。该站一期工程设计为始发/终点站,噪声主要呈现为车辆进、出站及制动噪声,等效声级在80~85 dB(A),通过理论计算及专业噪声分析软件的模拟,分别给出了不同形式隔声屏障的插入损失值及敏感点预期噪声值,据此确定采用全封闭形式。作为噪声污染解决方案的必要手段,理论计算及专业噪声分析软件的模拟确定了采用隔声屏障的类型,提出了一条与环评工作相结合的解决噪声污染问题的新思路。     

城市轨道交通高架线噪声实测及传播规律研究

文章对宁波轨道交通1号线一期高架线进行噪声实测分析,结果表明:无声屏障时,一次噪声源S0处全频段(1~16 000 Hz)A声压级,梯形轨枕相对普通整体道床增大4.9 dB,道床垫浮置式整体道床相对于普通整体道床增加0.2 dB;有声屏障时,二次结构噪声源SH0处12.5~250 Hz频段A声压级,梯形轨枕相对于普通整体道床降低3.6dB,道床垫浮置式整体道床相对于普通整体道床降低4.0 dB;二次结构噪声源SH0处声屏障的降噪效果可达15.1~19.4 dB。     

轨道交通U形梁对轮轨噪声的遮蔽效应研究

轮轨噪声是列车在中低速运行时的主要噪声源之一。U形梁为下承式结构,其两侧的腹板可看作低矮的声屏障,能够对轮轨噪声起到一定的遮蔽效应,进而达到降噪效果。以箱形梁为对比,采用边界元分析方法就U形梁对轮轨噪声的遮蔽效应进行定量分析和影响因素研究。首先,对一简单障碍物的遮蔽效应进行分析,验证边界元仿真分析的精度。接着,采用类似的方法建立U形梁和箱形梁的二维边界元模型,以实测列车声源作为声源输入,并定义遮蔽损失为任意受声点在箱形梁和U形梁情况下的声级差。然后,讨论地面声反射和声源的频谱特性对模型计算结果的影响。最后,通过参数分析,研究U形梁的上翼缘宽度、腹板高度和腹板倾角对遮蔽损失的影响规律。结果表明:地面声反射效应对遮蔽损失指标的影响不大;距线路中心30 m处,受声点在不高于轨面高程时,遮蔽损失可达8～10 dB(A);腹板高度是影响遮蔽损失的首要因素。     

既有铁路声屏障设计问题与研究

结合朔州至黄骅港铁路噪声治理工程设计,针对既有桥梁、路基等不同敏感点处增设声屏障产生的问题提出设计方案,解决了桥上增设声屏障后与人行步道护栏、外部电缆槽管理维修、避车台梁缝伸缩及下部基础连接等一系列干扰问题;解决了路基段增设声屏障后与地下较大障碍物干扰及路基处人工挖孔桩成孔困难等问题。采取声屏障治理措施后,沿线铁路运输环境得以改善,不同距离敏感点的声级值昼间平均为47.3~54.7 dB(A),夜间平均为46.7~53.4 dB(A),均满足城市区域环境噪声标准(GB3096—93)4类要求。设计方案也为铁路声屏障工程实施提供借鉴。     

高速铁路矮屏障降噪性能测试与优化分析

研究目的:声屏障作为控制铁路噪声最主要的方法之一,能够在传播路径上有效降低铁路噪声源的传播,但仍存在工程造价高、维保费用高、景观效果差等不足。本文根据现场测试结果,从列车声源分布及频谱特性着手,建立矮屏障实验室1∶5缩尺模型,开展矮屏障空间降噪效果研究,从而为矮屏障设计和研发提供测试依据。研究结论:(1)高速铁路主要声源可分为轮轨区域噪声、车体空气动力噪声和集电系统噪声,并以轮轨区域噪声为主;(2)矮屏障位于近轨时,轨面以上3. 5 m场点降噪效果为5. 0 dB(A);远轨时为3. 3 dB(A);在远轨基础上增加线间屏障,降噪效果可提高2. 2 dB(A),达到5. 5 dB(A);综合分析可知,矮屏障能够显著降低250～1 000 Hz频率噪声;(3)线间屏障可弥补矮屏障距离声源较远时的缺陷,可明显增加降噪效果,提高降噪效率,因而将矮屏障作为声屏障的一种补充措施,应用于铁路轨道建设中,可大大提高降噪效果,满足户外声学环境要求。