约束阻尼车轮振动声辐射特性及拉伸强度分析

约束阻尼板由于具有降噪效果良好、组装容易、轻便等优点,广泛应用于高速列车车轮,逐渐成为抑制轮轨噪声的一种主流方法.为探究约束阻尼板的降噪效果,以某型高速列车安装约束阻尼板的车轮为研究对象.首先,对无约束阻尼板车轮和安装约束阻尼板车轮进行模态分析和谐响应分析并进行对比分析,研究约束阻尼板对轮轨振动特性的影响,然后根据相关...     

基于柔性轮轨模型的车轮谐波磨耗对高速轮轨系统振动影响的仿真研究

采用ANSYS有限元软件结合SIMPACK动力学软件建立基于Timoshenko梁的柔性轨和柔性轮模型的车辆—轨道耦合动力学模型,以典型的高阶车轮谐波磨耗(阶次为18~21阶,幅值为0.01~0.04mm)激扰作为系统的输入激励,对比分析在柔性轮柔性轨模型与刚性轮轨、柔性轮刚性轨和柔性轨刚性轮模型下高阶车轮谐波磨耗对高速轮轨系统振动响应的影响。结果表明:当车轮谐波磨耗激扰激发轮对固有模态引起共振时,基于柔性体模型计算出的振动响应幅值大于基于刚性体模型计算的结果,而当激扰频率远离共振模态频率时,基于刚性体模型计算的振动幅值大于基于柔性体模型计算的结果;总体上,轮轨垂向力、钢轨及轴箱振动加速度随着车轮谐波磨耗幅值、阶次及列车运行速度的增大而增大;在车辆速度300km·h-1、车轮多边形阶次为20时,车轮多边形幅值0.04mm激起的钢轨及轴箱振动加速度峰值约为幅值0.01mm下的2.5倍;当车轮多边形幅值固定、阶次由18阶增至21阶时,激起的钢轨振动加速度仅增大约1.6倍、轴箱振动加速度级增大约5.7dB,相较于多边形幅值而言,多边形阶次对轮轨系统振动响应的影响较小。     

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。     

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。     

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。     

适用于地铁车辆的降噪方式及发展方向

随着城市化的不断发展,城市轨道交通带来的噪声和振动等问题严重影响居民的生活。轮轨噪声是城市轨道交通的主要噪声来源。文章通过对轨道系统的线路扣件减振、车轮降噪板、车轮降噪环、弹性车轮等减振降噪方式进行介绍和未来发展展望。     

轨道交通轮轨噪声研究进展

轨道交通噪声影响乘客和沿线居民的身心健康,控制轨道交通噪声辐射是当前国家和行业关注的焦点问题之一。轮轨噪声是轨道交通噪声中非常重要的噪声源,是由轮轨表面粗糙度和表面不连续的几何缺陷等激扰产生的轮轨高频振动或曲线轨道产生的轮轨摩擦振动向空中辐射而产生的。研究轨道交通轮轨噪声的产生机理、激扰源和控制方法可促进轨道交通的技术创新与和谐发展,具有重要的理论意义和社会价值。对国内外轨道交通轮轨噪声的研究历史和现状进行综述,主要包括轮轨噪声产生机理、激扰源及控制技术等;并对比了国内和国外的研究状况,指出我国为适应高速铁路和城市轨道交通建设需在减振降噪理论和技术方面进一步重点研究的问题。     

列车轮轨噪声研究及其控制措施

简要分析了轮轨噪声产生的原因,并利用TWINS软件对轮轨系统进行了仿真分析,根据车轮产生的不同模态形式分析了噪声产生的趋势,给出了车轮的断面结构及轮轨接触表面的光洁度等对轮轨噪声的影响。研究表明,增加轨道的阻尼、优化选择直辐板车轮、提高接触表面光洁度等都可有效降低轮轨噪声。     

轨道交通轮轨横向振动噪声分析

通过建立车轮与轨道相互作用模型,分析了考虑轮轨表面随机不平顺、尤其是短波长的波纹型磨耗以及不同列车速度时,对轮轨横向振动和振动噪声的影响。建立的模型和程序预测的轮轨噪声与有关文献的实测结果基本吻合。     

柔性轮轨下轮轨波磨综合作用的振动特性研究

运用ANSYS联合SIMPACK建立基于柔性轮轨下的某型高速动车组的车辆-轨道耦合振动模型,选取典型的车轮谐波磨耗(20阶,幅值0.01～0.03mm)及钢轨波磨(波长120～150mm,幅值0.01～0.04mm)进行综合分析,对比分析4种模型在不同磨耗下的振动特性。结果表明:模态共振导致柔性体振动幅值大于刚性体振动幅值,而远离模态共振时,柔性体产生的振动幅值小于刚性体振动幅值;考虑轮轨柔性状态时,轮轨非均匀磨耗综合作用产生的轮轨力大于单独考虑轮对或钢轨磨耗时产生的轮轨力;轮轨非均匀磨耗综合作用下产生的轮轨力、轮轨振动加速度随幅值增大而增大,与速度、钢轨波磨波长呈非线性关系;轮轨非均匀磨耗综合作用下,轮对振动加速度及轮轨垂向力呈周期性包络现象。     

基于柔刚体模型的高速车轮振动辐射噪声研究

随着轨道车辆速度的不断提升,其运行噪声已成为城市噪声的主要来源之一,在传统的动力学模型基础上,引入了柔性轮对模块,将车轮辐射噪声与模态结合起来,并对车轮结构进行优化设计,以期为低噪声车轮的研究提供参考依据。     

按薄板的大挠度理论对柔性路面结构设计的改进

研究目的:根据柔性路面的力学特性,改进柔性路面结构设计。研究方法:针对柔性路面的结构设计理论进行分析,提出了基于薄板大挠度理论的面层厚度计算方法。根据实际的轮压荷载分布特点将传统方法中近似为圆形分布的假定,改为采用等效的矩形分布假设;并根据板的路面板的变形特性,采用较为合理的长边简支的边界条件。按大挠度弹性理论,采用无限长板的简化模型进行结构计算,推导出计算面层厚度的解析表达式,并编制相应的计算程序,针对具体的算例进行计算分析。研究结果:与传统设计方法的计算对比,该方法可以减少面层厚度约18.3%。研究结论:基于薄板大挠度理论的面层厚度计算方法为柔性路面设计提供了一种更经济的分析模式。     

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。     

基于Morlet小波分析的高速铁路轮轨粗糙度声学特征

通过跟踪实测一动车组车轮旋修前后的粗糙度及其通过路基直线段、路基曲线段和桥梁区段3个典型区段的钢轨粗糙度并对数据进行曲率修正,研究高速铁路车轮和钢轨的粗糙度特征;通过测量3个典型区段动车组车外噪声并进行0~5000 Hz的Morlet小波分析,研究轮轨滚动瞬态接触下的声学非稳态特征。结果表明:车轮旋修前的17阶多边形特征和钢轨不平顺峰值波长在小波时频图中有较明显反映;车轮和钢轨特征波长的声学不平顺等级在车外噪声中有明显反映;从声学角度可以有效进行轮轨典型粗糙度特征的识别。     

地铁车轮降噪研究

利用轮轨噪声预测模型软件TWINS,以3种典型地铁车轮结构为例,分析车轮直径和制动方式对车轮噪声的影响,并利用各种阻尼措施和基于降低车轮噪声的车轮设计原则,对车轮结构进行优化和降噪研究.研究表明:减小车轮直径会增大车轮噪声声功率级约1.5～2.0 dB;轮盘制动的车轮比踏面闸瓦制动的车轮的噪声声功率级约小7.3 dB;采用三明治阻尼板和双阻尼环结构,可分别将SHL10车轮的噪声声功率级降低约7.8和4.6 dB;各种阻尼措施对NJL2车轮的降噪效果与SHL10车轮类似;采用单阻尼环(焊接接头)结构能将SHL10车轮的噪声声功率级降低约1.8 dB;双阻尼环结构对SHDB车轮的降噪效果明显;车轮结构优化后得到的SHL10O的车轮噪声声功率级比SHI10的车轮噪声声功率级降低2.3 dB,而NJI2O车轮的噪声声功率级比NJL2车轮的噪声声功率级降低1.6 dB.     

地铁钢轨与车轮磨耗对客室内噪声的影响

阐述了城市轨道交通噪声产生机理。根据长沙地铁2号线某列车客室内噪声测试情况,对噪声频谱进行分析。分析结果表明,列车噪声主要为轮轨噪声。通过检测发现,噪声主要由轮对周向磨损和钢轨波磨引起。降低钢轨与车轮磨耗甚至消除钢轨波磨是降噪的根本措施。     

轻轨车辆特征与适应性研究 ——轻轨之术

广义轻轨车辆涵盖钢轮钢轨制式、胶轮制式和磁浮制式,车辆制式决定线路的总体技术标准和工程建设规模。轻轨项目实施面临的首要问题是根据线路特点选择合适的轻轨车辆。从车辆技术特点出发,对各种车辆的典型特征进行梳理,并对车辆的优缺点进行客观描述,以阐明各轻轨车辆的适用范围。钢轮钢轨车辆具备应用历史长、系统简单可靠、运能和运行速度覆盖范围广、路权和敷设方式灵活等优点,应作为轻轨系统网络化首选;但钢轮钢轨轻轨车辆应重点改善振动及噪声较大的缺点,并进一步优化车辆灵活性,以适应城市轻轨高架敷设需求。结合城市的特殊需求,并经充分技术经济综合分析后,也可考虑采用胶轮跨座式单轨或APM系统。磁浮车辆的优势是应用于高速轨道领域,而在中低速城轨领域其主要优势为振动及噪声较低,但列车牵引能耗较高,敷设方式与折返能力亦受限,在轻轨车辆选择时应特别予以注意。     

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。     

高速铁路列车运行噪声特性研究

在对我国高速铁路噪声实测的基础上,分析了我国高速铁路噪声的特性。动车组高速运行时,在桥梁区段峰值均出现在低频段（f=31．5～63Hz）;路基区段的噪声频谱呈宽频特性,在低频段（f=31．5—63Hz）和中高频段（f=500—8000Hz）声能量均较为集中。高速铁路列车辐射噪声随速度的关系式与国外辐射噪声随速度的关系基本一致,当高速动车组运行速度大于300km／h后,轮轨噪声、空气动力噪声和集电系统噪声成为主要声源。高速列车辐射噪声几何衰减基本遵守距离加倍,声级衰减3—4dB（A）的规律。     

考虑车轮谐波磨耗的动车组车轴疲劳寿命

以CRH380BL型高速动车组为研究对象,基于车轮谐波磨耗的实测结果,建立刚性轮轨、刚性轮柔性轨、柔性轮刚性轨以及柔性轮轨4种不同轮轨关系下的车辆-轨道耦合动力学模型,通过对比分析4种模型的轮轨振动特性,得到最能反映真实情况的轮轨耦合动力学模型;基于车轴受力分析,采用有限元软件ANSYS进行车轴静强度计算;采用多体动力学软件计算考虑车轮谐波磨耗的车轴载荷时间历程;根据疲劳累积损伤理论,采用FE-SAFE软件分析考虑车轮谐波磨耗的车轴疲劳寿命。结果表明:柔性轮轨关系更能反映轮轨的真实接触状态;车轴轮座内侧圆弧过渡处的应力最大,为114.4 MPa;考虑车轮谐波磨耗的车轴疲劳寿命约为19.2 a;车轮谐波磨耗导致轮轨振动加剧,对车轴疲劳寿命产生明显不利的影响。