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。     

基于谱相减改进算法的语音增强研究

根据传统的谱相减增强型算法 ,提出了抑制噪声的谱减改进算法 ,暨根据带噪语音帧频谱功率与噪声帧频谱功率比值 ,动态调整α、β谱减系数 ,使之谱减效果在较大提高信噪比的同时 ,又能将残留的音乐噪声和语音失真保持在人耳听觉的容忍范围之内 ,保证原始语音信号质量达到一定的可懂度和清晰度。借助MATLAB语言进行试验仿真 ,仿真结果与原算法相比较 ,证明语音增强效果十分显著     

基于Duffing振子的2FSK信号检测方法研究

针对在强噪声环境中传输的应答器上行链路2FSK信号的检测问题,本文基于混沌系统对初始条件敏感及对噪声免疫的特性,利用Duffing振子检测应答器2FSK信号.结合混沌系统产生相变的条件和2FSK信号的调制方式,给出利用Duffing振子检测微弱2FSK信号的方法和步骤,并利用功率谱熵对系统在策动力作用下所处的不同状态进行判别.在理论分析的基础上,利用Matlab/Simulink建立仿真模型.仿真结果表明,利用Duffng振子检测2FSK信号,及以功率谱熵为判据的方法是可行的,并且其性能优于传统的相干检测法.该方法具有较高的检测精度和很好的抗噪声性能.     

城市轨道车辆运行中纵向冲击对人体振动影响的仿真研究

建立了人体与轨道车辆振动耦合模型,并在模型基础上进行仿真研究.从仿真结果中得到车体、人体头部及人体内脏在横向、垂向和纵向上的振动响应及其能量集中的主要频率段,并从功率谱密度图得知人体头部和内脏的振动响应频率基本相同.当冲击力越大速度越高时,车体和人体所产生的响应加速度越大,但垂向和横向的响应比较小,纵向响应比较大.     

基于谱密度函数的轨道随机不平顺仿真

通过蒙特卡罗方法得出高斯随机过程的相位概率分布类型，运用傅立叶变换进行时域信号的谱密度估计。基于时域采样原理，提出谱密度函数在频域内的采样方法，并利用傅立叶逆变换由谱密度函数得出轨道随机不平顺，使其符合时域分析的需要。仿真结果显示：高斯随机过程的相位符合均匀分布；轨道随机不平顺的模拟结果与频率下限和上限有很大关系，小的频率下限模拟结果表现为宽带波形，大的频率下限模拟结果表现为窄带波形，且频率上限越大，模拟结果中叠加的高频小幅成分越多。通过选择适当的模拟参数，可以使轨道随机不平顺的时域仿真结果与实测结果和频域仿真结果较好相符。     

铁路货车动力学仿真分析与线路测试结果一致性研究

以窄轨矿石敞车为研究对象,在线路静态扭曲减载试验和线路动力学试验的基础上,从车辆系统固有频率、轮重减载率、车体加速度功率谱密度以及特定线路下弹簧变形量等方面对仿真分析和试验数据进行了比较分析。在此基础上,对仿真模型进行了修正和验证,并对仿真分析结果与测试数据之间的偏差因素进行了分析。     

秦沈客运专线轨道谱的研究

基于2004年和2005年前4个月秦沈客运专线轨道不平顺检测数据,利用Welch改进周期图算法,进行了功率谱密度(Power Spectrum Density)分析计算,获得了秦沈客运专线轨道不平顺的功率谱密度。参考国内外成熟轨道谱线,提出了轨道不平顺功率谱的拟合谱,采用最小二乘拟合优化算法,求得拟合谱表达式的参数。     

高速列车弹性车体随机疲劳的频域仿真分析

基于虚拟激励法原理,建立了车体疲劳强度分析的频域仿真方法,将平稳随机振动分析转化为常规简谐振动分析,精确、高效地获得危险点的随机动应力功率谱响应,并进一步运用频域疲劳损伤模型进行车体局部结构疲劳寿命评估。     

频域采样三角级数法模拟轨道不平顺信号

在对传统轨道不平顺信号数值模拟方法优缺点分析的基础上,从周期函数傅里叶级数展开原理和离散信号功率谱关系式出发,推导出直接由功率谱密度函数频域采样的三角级数法模拟轨道不平顺。该方法根据列车运行速度、需要模拟的上下限频率范围及模拟时间长度直接模拟出轨道的不平顺序列。应用该方法对美国轨道线路谱进行数值模拟,通过与传统方法的对比,反映了该方法实现容易、模拟精度高且结果可用解析式表示的优点,并能够直接给出轨道线路谱密度不同频率处的幅值大小,有利于研究列车主动控制算法在对不同频率处的控制效果;该方法还可对美国轨道线路五级谱和六级谱进行数值模拟,在随机相位一致的情况下,直观地反映出不同轨道线路谱等级在时域波形上的不平顺差异水平。     

客运专线有砟轨道不平顺谱特性实测研究

结合合武客运专线有砟轨道不平顺检测数据,针对客运专线有砟轨道结构1~50 m波长范围内的不平顺特性开展实测分析。采用非周期图法对有砟轨道不平顺的功率谱密度函数进行估计;对半年内轨道不平顺功率谱的变化规律进行分析;对客运专线轨道不平顺功率谱值随波长的变化特性进行分析,并与当前国内外的通用谱进行对比分析;利用非线性最小二乘优化算法对客运专线有砟轨道结构的不平顺谱密度函数进行拟合,提出客运专线有砟轨道不平顺谱拟合公式。研究结果表明,温度变化对高低、轨向不平顺谱的影响非常显著;在分析波长范围内,大部分区段内的客运专线轨道不平顺功率谱值低于德国低干扰谱或者与德国低干扰谱相当,仅有小部分区段内高于德国低干扰谱。     

一种列车数字无线信号中继系统的设计与验证

为改善高速列车内部无线信号的覆盖质量,提出一种采用重采样滤波器的多级混合滤波器组来实现数字上、下变频的方法,该滤波器组可方便的实现整数倍和分数倍的抽取或内插。基于此方法设计一种列车数字无线信号中继系统,并对其进行算法级仿真和系统级实验。Matlab仿真结果表明,载波带宽为10 MHz,其阻带衰减值为80dB,带内波动为0.001dB时,数字上、下变频采用包含重采样滤波器的多级混合滤波器组,具有良好的通阻带逼近性,频谱无混叠现象。试验结果表明,基于该方法的中继系统的底噪声功率谱密度值为-136.9dBm/Hz,带内波动值为0.6768dB,指标优于技术规范要求。     

现代功率谱估计在雷达测速中的试验验证

雷达测速在轨道交通中应用相当广泛,其中测速算法是系统的关键。介绍了经典功率谱估计法与现代功率谱估计法的相关内容,并对后者进行了重点阐述。通过在Matlab中仿真并观察分析信号的波形和功率谱,验证了理论的可行性。最终成功在实物上运行算法,对雷达传感器的输出信号进行分析并测得速度信号。     

基于分形维数的FSK信号检测方法的研究

本文着眼干信号的非线性性质,把分形理论引入信号检测,针对FSK信号(铁路移频信号)检测的特点,提出通过计算相关维数做为FSK信号的分形维数的检测方法.本文还用此方法对仿真FSK信号和实际采集的FSK信号做了模拟检测,实验结果表明此方法可以在较强噪声背景下检测出更多低频FSK信号.     

某型高速列车车厢连接处脉动压力的预测与控制

某型高速列车以350 km/h运行时,靠近车厢连接处的乘务室在40 Hz频率下对应的声压级高达105 dB。为明确该噪声的产生根源并有针对性地进行控制,采用子域法建立了车厢连接处的气动仿真模型,使用改进延迟涡分离模型进行脉动压力预测。经分析车厢连接处上、下缺口测点压力功率谱密度发现,射流剪切层存在接近40 Hz的峰值频率,该频率与车厢连接处所围区域形成的声学空腔的二阶模态频率接近,由此产生了共振。仿真分析表明:在上、下缺口前端与末端增加波浪板能明显降低测点在36～45 Hz对应的脉动压力总能量。实车测试表明:该方案能使乘务室在40 Hz下对应的声压级降低5 dB。主动射流方案也有较好的降噪效果,有望在未来成为可实施的方案。     

轨道车辆动力学性能仿真用轨道谱的研究

利用国内外实测轨道不平顺归纳出的轨道谱公式进行数值反演,重新得到的时域历程是开展车辆动力学性能研究,进行轨道车辆动态仿真、实车激振试验的重要输入。分析了几种反演的轨道不平顺信号,发现某些时域信号存在着明显的周期性和空白频段现象。采用基于功率谱的白噪声窗口式滤波法生成的轨道不平顺较好地避免了以上问题,生成的轨道不平顺时域信号用于轨道车辆运行时的动力学性能仿真,结果与试验数据有较好的一致,表明该反演方法得到的轨道不平顺在动力学仿真计算中具有较好的适用性。     

接触网空间相关随机风场的模拟研究

针对接触网的结构特点,在不降低精度的前提下,对风速相干函数及功率谱密度函数进行了适当简化,提出了基于多变量谐波合成法的接触网随机脉动风速场的模拟模型。该模型采用了适合接触网脉动风场计算的沿高度不变的Davenport谱,考虑了紊流风速在不同节点的相关关系,同时引入了水平风速的相位差;利用FFT(the fast Fourier transform technique)技术来代替谐波叠加的算法提高了谐波项合成效率。最后,应用该方法模拟了新疆兰新线百里风区接触网的随机风场。计算结果表明,互功谱密度函数、互相关函数与目标结果非常吻合,说明所提出的模型可以准确地模拟出适合接触网结构的随机脉动风场。     

京津城际铁路博格板式无砟轨道不平顺分析

以轨检车实测京津城际铁路轨道不平顺的数据为统计样本,基于样本平稳性检验,采用快速傅里叶变换方法进行样本空间的谱估计,并由MATLAB编程得到轨道不平顺功率谱密度;将样本等分为12个数据块,分析其高低和水平不平顺的相关性.研究结果表明,轨距、方向、高低不平顺中1.1～1.5 m的周期成分较为明显;轨距、水平、方向、高低不平顺中3m左右的周期成分非常明显;方向不平顺中5 m、高低不平顺中6 m左右的周期成分比较明显;方向不平顺在50 m左右波长范围内存在明显周期性:轨距、方向、高低不平顺功率谱密度总体水平与德国高干扰轨道谱的接近;左右两轨高低不平顺控制很好,左右两轨方向不平顺在个别地段有待改善.     

随机风场对弓网系统动态性能影响研究

基于有限元软件MSC-Marc建立弓网系统模型,对在随机风场中的受电弓-接触网动态性能进行仿真研究。模型中采用欧拉-伯努利梁模型模拟接触线和承力索,受电弓和接触网模型之间通过接触实现耦合,使弓网作为一个整体进行动态仿真;采用适合接触网随机风场计算的沿高度不变的Davenport谱,运用谐波合成法数值模拟风场。在此基础上,采用MSC-Marc软件完成弓网系统在不同随机风荷载作用下的动态性能分析。实验结果表明:模拟随机风的功率谱函数与目标谱结果非常吻合,随机风场对接触网风振响应及弓网间的动态性能影响很大,且沿风向定位器的第一吊弦退出工作时间随风速增大而增长。通过仿真结果比较分析,为进一步研究随机风场下弓网系统结构参数配合奠定了基础。     

弓网耦合动力学模型仿真及接触网不平顺分析

通过建立弓网耦合系统模型,对列车在不同速度下的弓网接触压力进行了仿真,研究和讨论了接触压力和接触线抬升量的变化趋势。针对接触网的不平顺情况,论文提出采用谱分析方法研究接触网的不平顺性,具体采用功率谱密度来分析影响弓网受流的波长成分。仿真结果表明,该方法具有较好的直观性和有效性。     

基于虚拟激励法的轨道车辆垂向振动响应分析

针对传统的随机振动分析方法计算复杂、计算量大的问题,提出采用虚拟激励法求解轨道车辆的垂向振动响应,建立某型车辆的垂向动力学模型,求解车辆的垂向振动响应并验证模型的正确性.与传统求解方法的计算结果比较表明,虚拟激励法适合于求解车辆的垂向振动响应,并且计算简单.在频域内对车辆垂向振动响应的分析表明:随着车辆运行速度的提高,车体、前后转向架以及一位轮对的垂向加速度的功率谱密度和振动主频均增大,轮对的垂向振动经一系悬挂传到转向架,再经二系悬挂传到车体,其振动频率f降低,振动幅值迅速减小,传到车体上时振动已变得很弱;f＞5Hz时,车体、前后转向架和一位轮对垂向加速度的功率谱密度均随着一系阻尼器两端橡胶节点刚度与一系弹簧刚度比值的增大而增加,尤其是车体和前后转向架的垂向加速度的功率谱密度变化更为明显,因此降低橡胶节点的刚度有利于提高车辆运行的平稳性.