动车组铝板结构辐射效率与隔声量的关系研究

高速列车车体以及内饰板大部分都是薄板结构,各种噪声源和振动源也都会通过车体结构传递到薄板结构从而辐射到车内。通过模拟局部薄板结构的辐射与响应、辐射效率与隔声量的理论公式推导,结合试验证明了推导公式的正确性,给出了声辐射功率、辐射效率与隔声量的理论公式,并从定性的角度指出临界频率区域辐射效率与隔声量的变化,为后续的各种结构薄板的声振特性分析提供一定的理论基础     

高速列车结构振动噪声预测与降噪技术研究

基于有限元法和边界元法以及声传递向量,运用ANSYS软件和SYSNOISE软件研究高速列车车体的结构模态与室内声腔声学模态,仿真分析高速列车结构-声场耦合系统的低频噪声,并对铺设吸声材料和涂敷阻尼材料的车身部件进行声学贡献分析,为高速列车的减振降噪提供理论依据.对某高速列车拖车的仿真分析结果表明:该车声学测试点的总声压级超出了TB 1809-86标准拖车客室的容许噪声值;在某些计算频率下,车体某些部件涂敷阻尼材料后对客室测试点的声学贡献由小变大,这说明阻尼材料不仅改变了这些部件的振动幅值,同时也改变了振动相位.因此,在采用阻尼材料减振降噪时,应对车体板件进行声学贡献分析,充分考虑阻尼材料对测试点声压级的影响,有针对性地采取措施,降低乘客室内噪声.     

高速列车车体结构热力耦合静强度及刚度优化分析

高速列车轻量化在降低能耗的同时,也对其服役环境提出了更高的要求。特别是在发生火灾时,轻量化的承载结构在热力耦合作用下可能受到破坏,从而造成损失。本文以有限元理论、非线性理论和结构准静态理论为基础,建立了高速列车车体结构热耦合静强度刚度仿真分析方法,并基于ABAQUS软件提出了仿真分析技术路线。通过对某高速列车车体结构热力耦合静强度刚度仿真分析及优化,验证了该方法的实用性和有效性。     

受电弓区域用复合材料隔声罩设计及隔声性能研究

针对高速列车隔声降噪的需求,探讨了玻璃钢复合材料中纤维层数、面密度对材料隔声量的影响规律,以玻璃钢和聚酰亚胺泡沫材料为基础设计了复合隔声结构。实验结果表明,玻璃钢中纤维层数显著影响材料的隔声量,材料中纤维层数越多,隔声量越大;纤维面密度越大,复合材料隔声量越大;玻璃钢与聚酰亚胺泡沫材料复合夹芯结构能显著提高隔声量,并且隔声量随聚酰亚胺夹芯层厚度的增加逐渐增大。基于上述实验结果,结合受电弓区域的具体情况设计了受电弓区域用复合材料隔声罩。实验室测试表明,100~10 000 Hz范围内,该隔声罩的隔声量最小为23 d B,最大可达50 d B。     

基于TMD的钢弹簧浮置板轨道结构改进研究

为提升钢弹簧浮置板轨道低频域制振性能,应用有限元方法建立地铁车辆-钢弹簧浮置板轨道耦合动力学模型,对带凸台的常规钢弹簧浮置板轨道进行结构改进设计。参考某地铁实际线路,基于TMD定点理论以及多自由度系统等价质量识别法,通过对无凸台钢弹簧浮置板轨道进行模态分析和谐响应分析,确定钢弹簧浮置板凸台下减振元件的最优刚度、最优阻尼;然后基于车辆-钢弹簧浮置板轨道耦合动力学模型,研究列车动荷载作用下钢弹簧浮置板轨道改进前后低频域制振效果。结果表明:改进后的钢弹簧浮置板轨道能够有效地抑制轨道板固有频率附近频段的低频振动;合理的TMD参数匹配能够有效地控制列车动荷载下钢弹簧浮置板基频范围内的低频振动及对应频段钢弹簧支反力向周围基础的传递。     

速度400 km/h高速列车风阻制动装置布置的数值研究

基于三维定常可压的黏性流场N-S及k-ε双方程模型，以CR400AF平台动车组流线型外观为参考，装配新型“蝶形”风阻制动装置，模拟计算高速列车风阻制动装置不同布置状态时的气动特性，给出单排及多排制动风翼板布置的确定方法及最优方案。研究表明：在高速列车头车司机室流线型尾端连接处后2～5 m范围内设置安装首排制动风翼板，可有效为高速列车高速制动阶段提供较为可靠稳定的制动力，同时对首排制动风翼板工作时流固耦合及振动特性进行评估和说明；研究提出以列车制动需求为目标，纵向制动风翼板最优布置范围逐渐缩减的方式，通过计算流体动力学的方法确定制动风翼板设置位置及布置排数选择的研究方法，给出3节编组高速列车2排及3排制动风翼板最优布置方案。     

高速列车作用下箱梁桥箱内振动噪声分布研究

为解决高速铁路线上箱梁桥日常检查与列车运营之间的冲突,探讨列车正常运行时箱梁内部噪声对日常检查工作造成的影响,桥梁结构振动辐射低频噪声会对检测人员造成极大危害,研究箱梁内部噪声分布有着重要的现实意义。结合车桥耦合振动和声传播理论,通过建立桥梁振动辐射有限元-边界元的求解体系,以78 m变截面混凝土箱梁桥作为实体模型,得出箱内瞬态噪声声场特性。分析结果表明,在车桥耦合振动所产生的箱内声辐射噪声分析中,变截面处声压值增大,且列车交汇产生的声压值大于单向行车产生的声压值。当箱内添加吸声材料后,可降低噪声水平,保障检测人员身体健康。     

城市轨道交通简支箱梁桥结构振动特性分析

研究目的:针对列车过桥时简支箱梁桥所发生的结构振动问题,本文总结分析以往利用SIMPACK软件建立的仿真模型,并基于多体动力学与有限元法,提出一种轮轨耦合仿真实现方法,据此建立城市轨道交通车桥耦合振动分析模型,进而从时域和频域两个方面对列车过桥时箱梁结构振动特性进行分析,以期为城轨高架箱梁桥的减振设计提供参考。研究结论:(1)列车以40 km/h的速度过桥时,箱梁翼板的竖向振动最强烈,其次为腹板,且箱梁的竖向振动较之横向振动更为剧烈;(2)列车速度增加不仅会增大箱梁的变形,也会使箱梁受到更大的冲击能量;(3)列车低速过桥时,40 Hz以下的低频模态对箱梁局部振动贡献较大;高速过桥时,基频模态对箱梁局部振动贡献最大,且车速增加容易激发箱梁更高阶的模态,致使箱梁局部振动加强;(4)本文轮轨耦合方法不仅适用车桥间的耦合,也适用于车辆与大地或其他轨道结构间的耦合。     

城轨车辆地板减振降噪分析

分析车下噪声在铝合金城轨车辆地板型材中的传播途径;分析自由组合结构损耗因子与模量比、厚度比之间的关系;对地板样件进行了隔声性能测试,试验结果表明该结构地板在全频率范围内都具有良好的隔声性能,隔声量达到40.8 d B。     

基于FE-SEA混合法的低地板列车车内噪声预测

针对低地板列车车内噪声问题,采用基于声固耦合理论的FE-SEA混合法,建立低地板列车单节车噪声预测模型,分析在各激励载荷共同作用下车内噪声分布规律及各子系统对车内噪声的贡献率。结果表明:车内噪声频率主要集中在315～2000Hz,其分布表现为"两端大、中间小";地板子系统和车窗子系统对坐姿声腔输入功率贡献率较大,噪声频率在630Hz左右时,地板子系统对坐姿声腔输入贡献率达58.6%;噪声频率在500～1000Hz时,车窗子系统对坐姿声腔输入贡献率最大,达43.2%。通过对地板及车窗采取减振、增加密封性等措施,可减小低地板列车车内噪声,为后续低地板列车噪声控制提供参考依据。     

独立旋转车轮转向架的应用发展及现状

介绍了独立旋转车轮发展的一个多世纪中,世界各国研制开发的高速列车独立旋转车轮转向架、变轨距独立旋转车轮转向架及低地板轻轨车转向架。着重以牵引电机的布置方式,分析了各类100%低地板轻轨车的独立旋转车轮动力转向架结构。并介绍了独立旋转车轮在我国的发展状况,分析了其应用前景。     

高速铁路车—网间电耦合阻抗特性及稳定性分析

基于多导体传输理论将AT牵引供电网等效为链式网络,每隔1km设置1个切面从而得到牵引供电网的Π型等效电路模型,再将高速列车的逆变器—电机系统简化为电阻负载,建立列车牵引传动系统模型,从而构成车—网系统模型;采用电流谐波检测法得到牵引供电系统的输出阻抗和网侧变流系统的输入阻抗,运用阻抗比的稳定性分析方法分析牵引变流系统的稳定性,并基于MATLAB软件仿真分析列车位置及其输入阻抗对变流系统失稳的影响。结果表明:当列车输入阻抗小于牵引供电系统输出阻抗时,车—网阻抗为强耦合,变流器控制参数设置不当会引起列车牵引系统不稳定;反之,车—网阻抗为弱耦合,此时列车牵引系统稳定。     

曲线上轨道缺陷对高速列车安全性的影响

应用多刚体动力学软件建立列车-轨道耦合动力学模型,研究8辆编组的CRH380B型高速列车通过有轨道缺陷存在的S形曲线时的安全性。分析工况为在缓和曲线区段、圆曲线区段和夹直线区段设置轨距突变、三角坑以及两者组合缺陷。研究结果表明:轨道缺陷的类型及其所在的位置对高速列车通过曲线时的安全性有影响;缓和曲线和圆曲线区段的轨距突变和三角坑缺陷幅值为5 mm时,高速列车以最高限速通过轨道缺陷位置时,脱轨系数和轮重减载率均超限。     

基于FE-SEA混合法的列车结构噪声降噪研究

基于声固耦合理论,采用有限元-统计能量(FE-SEA)混合法,建立高速列车车体-车内声腔耦合系统结构噪声预测模型,预测了20～500 Hz频段内垂向二系悬挂力激励下的车内结构噪声,并且分析了矿棉、毛毡和玻璃棉三种吸声材料对车内噪声的降噪特性;同时,分别分析了玻璃棉厚度、微穿孔板的孔径和穿孔率对车内噪声的影响。结果表明:在低频段内,微穿孔板对噪声有明显的降噪效果,且孔径小、穿孔率大的微穿孔板对车内噪声的降噪效果更明显;在高频段内,多孔吸声材料对噪声有明显的降噪效果,玻璃棉作为多孔吸声材料时,其厚度越大,降低车内噪声的幅值也越大。     

交通荷载诱发振动传播规律和减振控制

为探究钢轨弹性包覆材料对减小轻轨电车诱发地面环境振动的效果,在采用适合的列车移动荷载模拟方法和合理设置模型参数后,运用ANSYS有限元分析软件建立不同工况下的轨道-地基土结构三维模型,分析在模拟环境下轻轨电车以30 km/h运行产生的环境振动,进行时域分析、竖向振级分析和1/3倍频程分析,并与实测数据进行对比。结果表明:关于列车移动荷载模拟方法,实测分析法获得的模拟数据更贴近实测值;在距轨道中心线8 m内双块式钢轨包覆材料的减振效果最好,当距离超过8 m后不同钢轨包覆材料的减振效果不明显;钢轨弹性包覆材料对于抑制低频环境振动有较好的效果,对于抑制高频振动效果较差,截面形状对于材料的减振性能有较大影响。     

基于FE-SEA混合法的车内结构噪声预测分析

为分析预测高速列车车内结构噪声,本文基于声固耦合理论,结合有限元法(FE)、统计能量分析法(SEA)的优点,采用FE-SEA混合法建立车体-车内声腔耦合车内结构噪声预测模型,分析在垂向二系悬挂力作用下车体结构振动响应、0~500Hz频段车内结构噪声及车体各组成部分对车内结构噪声的贡献度。分析结果表明:混合FE-SEA模型能够准确预测车体结构振动及车内结构噪声,具有较高的计算效率;在垂向二系悬挂力作用下,车内各部位噪声值相差较小,其变化趋势与二系悬挂力变化趋势一致;车体振动在低频段较明显,车体底板振动加速度、速度最大,对车内结构噪声的影响最大,可通过对底板采取减振措施降低车内结构噪声。     

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。     

A型地铁车辆孔隙结构对整车隔声性能影响的计算分析

通过理论计算和实验方法,研究了地铁车辆中孔隙结构的透声面积和隔声量对整车隔声性能的影响。结果表明,减小孔隙结构的透声面积或增加其隔声量都可以提高整车的隔声性能。     

高速列车牵引传动系统协同仿真研究及软件设计

为完善高速列车耦合大系统仿真平台,开展三电平牵引传动系统全速域动态仿真建模和协同仿真软件设计的研究。基于牵引传动系统主电路的拓扑结构和三电平逆变器的工作原理,设计用作列车中速区的同步7脉冲和同步5脉冲SVPWM算法,以提高列车中速区SVPWM算法的谐波性能;在此基础上,采取用MATLAB/SIMULINK软件建立牵引传动系统全速域动态仿真模型、用VC++软件编制交互界面和数据可视化等上位机程序的混合编程方法,实现高速列车牵引传动系统与运行控制系统间的协同仿真;在不同仿真模式、不同运行工况下对设计的算法、模型和编制的协同仿真软件进行验证。结果表明:能够实现在闭环控制下不同同步脉冲调制间的平滑切换,可较好地反映高速列车牵引传动系统的实际运行情况,满足协同仿真的设计要求。     

120km/h地铁列车隔声方案及对车内噪声的影响分析

随着地铁列车运行速度的提高,车内噪声问题日益严重,文章针对地铁列车车体结构,进行部件隔声测试与优化,并通过车内噪声预测,研究各类组合方案的车体结构运用于120 km/h速度等级地铁列车时的降噪效果。研究表明,地板隔声量的提高对动态车内噪声的降低有积极作用。