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。     

车辆空气动力噪声的声源探测方法与对策

介绍了新干线车辆空气动力噪声的声源探测方法及相应的降噪措施.     

高速铁路动车组主断路器转换阀射流噪声模拟分析及其降噪措施

[目的]高速铁路动车组主断路器转换阀的射流噪声非常高,严重影响了旅客的乘坐舒适性,因此有必要研究有效的降噪措施。[方法]进行了转换阀射流噪声的现场试验,测得其噪声高达96 dB,且呈现明显的间歇性与脉冲性。采用大涡模拟方法建立了转换阀射流噪声仿真数学模型,选取四种不同形状的喷口,计算得到了这四种喷口的流场速度云图。将射流流场计算结果导入LMS.Virtual.Lab软件,采用声学边界元方法模拟计算这四种喷口的射流声场,并将计算得到的四种喷口1/3倍频程频谱的模拟值与试验实测值进行对比。选取了既有的四种工业消声器,以及研发的新型结构复合材料消声器,对转换阀的降噪效果进行测试。[结果及结论]转换阀因断开主断路器而产生射流噪声。转换阀射流噪声与排气口形状密切相关,射流噪声为中高频噪声。五种消声器均能显著降低转换阀射流噪声,新型结构复合材料消声器的降噪效果最好,其降噪量可达20 dB。     

降低受电弓空气动力噪声的新方法

受电弓产生的空气动力噪声是高速列车主要噪声源之一,本文提出通过平滑弓头及其支撑座和在受电弓表面覆盖多孔材料来降低噪声的新方法.为评价这些技术总的降噪效果,将其应用在受电弓样机上,并对样机进行了风洞试验.试验结果表明,受电弓样机比现用低噪声受电弓的噪声级降低约4dB.     

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。     

基于Cadna/A的高速铁路单侧高层住宅声屏障降噪效果研究

高速铁路引入城区时,不可避免地对沿线的声环境敏感点尤其是高层住宅造成影响。为掌握高速铁路对高层住宅的噪声影响特点,指导工程设计采取可行的降噪措施,基于Cadna/A软件,建立西延高铁与某处声环境敏感点的噪声影响预测模型,以距离铁路20 m处的高层住宅为重点研究对象,预测西延高铁运营对该高层住宅的噪声影响,分别模拟3,10 m高直立式声屏障和半封闭声屏障的降噪效果。结果表明:在一定工况条件下,路基轨面以上5.5 m处,铁路噪声影响达到最大;3 m高直立式声屏障对敏感点地面至轨面以上2.5 m降噪效果明显,10 m高声屏障对高于轨面29.5 m的楼层降噪效果有限,半封闭声屏障对各层降噪效果明显,采取半封闭声屏障可确保该高层住宅噪声影响达标。     

构件表面粘贴多孔材料降低空气动力噪声及其在受电弓上的应用

介绍了采用表面粘贴多孔材料的圆柱体试样，通过风洞试验，验证其降低空气动力噪声的效果，并在受电弓上粘贴金属多孔材料，也确认了可以降低空气动力噪声。     

高速铁路无砟轨道吸音板降噪效果仿真分析

高速铁路无砟轨道区段所辐射的噪声通常要高于有砟轨道区段,常采用铺设吸音板的方法来降低轮轨噪声对周边环境的危害。吸音板的降噪效果除了与吸声材料特性有关外,还受表面结构形式的影响。本文通过选取无砟轨道吸音板不同的表面结构形式,利用边界元法及统计能量法,分别建立了边界元模型和统计能量模型,对比分析了吸音板吸声效果。研究结果表明：表面采用开槽结构的吸音板降噪效果最佳;统计能量法作为一种解决中高频复杂声振问题的能量方法,结合声学边界元法,能够准确、高效地预测各频带下的声辐射问题,这为铁路周边的声环境预示及对铁路降噪措施的预测评价提供了一个新思路。     

新干线车辆高速运行时滚动噪声和空气动力噪声对车辆下部总噪声的贡献

为降低新干线列车发出的噪声,首先试图定量估算滚动噪声的贡献。随后,通过比较测量的噪声与分析估算的滚动噪声,确定空气动力噪声对车辆下部总噪声的贡献。研究结果显示,当车辆高速运行时,轨道附近测点处空气动力噪声对车辆下部总噪声的贡献比滚动噪声大。     

地铁车辆降噪方案设计

城市轨道交通作为一种快捷、舒适、便民、安全的交通工具已越来越受到人们的青睐,但由于地铁车辆运行时产生的噪声及振动也使城市轨道交通舒适性面临严峻挑战。根据降噪控制原理,结合地铁车辆运行实际产生的主要噪声源及其传递路径,从车辆总体设计出发,对降低噪声源的噪声值、吸音和隔音降噪等三方面进行优化设计,降低车内噪声并提高乘坐舒适度。     

降低高速运行列车转向架部的空气动力噪声

介绍了高速运行列车转向架部产生空气动力噪声的原因、空气动力噪声的基本特性以及降低空气动力噪声的技术。     

高速动车组主动降噪技术的探索与应用

传统的高速动车组噪声控制多采用吸隔声、减振等被动降噪方法,对中高频噪声的控制效果明显。但通过传统方法降低低频噪声,往往受到限制并且效果不明显。主动噪声控制技术的应用可有效降低低频噪声,弥补被动噪声控制的不足。鉴于主动噪声控制在误差传感器附近形成安静区域的缺点,将虚拟传声器理论引入到主动噪声控制中,可进一步扩大主动噪声控制的应用范围。基于虚拟传感器技术的原理样机,经验证在实验室内可达到10～17dB的降噪效果,在高速动车组实际运行过程中达到约2.5dB的降噪效果,实际运行中效果并不特别明显,但相比其他算法具有良好的应用前景。结合既有的研究成果,为提高动车组实际运行时的主动降噪效果需对客室内噪声来源、声场分布等特性做进一步的研究分析。     

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。     

铁路全封闭声屏障降噪效果试验研究

直立式声屏障是我国高速铁路噪声控制主要措施,仅在声影区有较好的降噪效果,全封闭声屏障、半封闭声屏障等进一步降低噪声的声屏障类型虽已在城市轨道交通广泛应用,但在铁路应用案例极少,为了保护"小鸟天堂"生态环境,我国深茂铁路于国内首次采用全封闭声屏障,为了分析其降噪效果,采用间接法进行现场测量,结果表明:动车组运行速度不高于132 km/h时,全封闭声屏障可大幅降低列车通过噪声,且不存在声亮区,距线路不同距离、不同高度处,全封闭声屏障降噪效果可达16～18 dB;呈现宽频降噪性能,对于400 Hz以上的噪声,降噪量高达10 dB以上;630 Hz以上降噪效果高达15 dB以上。试验明确了全封闭声屏障降噪特性,为我国高速铁路声屏障选型和优化设计提供参考。     

列车车轮降噪设计及声辐射分析

车轮辐射噪声是轨道交通噪声的重要贡献源。结合声学仿真和试验技术,分析了某型车轮辐射噪声特性,并设计了一种结合约束阻尼和动力吸振技术的降噪车轮。车轮声学试验结果表明,该车轮降噪方案有良好的降噪效果,车轮声学传递函数幅值降低1~2个数量级,总声功率级降低11 d B(A)以上。     

城市轨道交通轨顶摩擦调节剂降噪技术应用

在高速发展的城市轨道交通领域中,由于轮轨的频繁接触摩擦,产生的磨耗、噪声问题也愈加明显。KELTRACK?道旁轨顶摩擦调节剂涂覆系统作为一种调节轮轨摩擦系数的技术可以缓解、抑制轮轨摩擦带来的磨耗和噪声问题。文章就KELTRACK?道旁轨顶摩擦调节剂涂覆系统在西安地铁渭河车辆段近1年的降噪使用效果进行测量、分析,探讨轨顶摩擦调节剂在降低轮轨噪声方面的技术应用效果。     

钢轨阻尼器减振降噪效果试验研究

在钢轨轨腰粘贴钢轨阻尼器能有效降低高频噪声与振动.为探讨钢轨阻尼器的减振降噪效果,在北京南站选取试验段安装阻尼器,对有阻尼器和无阻尼器的钢轨进行了测试分析对比.试验结果表明,在测试条件下,钢轨安装阻尼器后列车行驶噪声的等效声级平均降低了3.6 dBA;钢轨的振动加速度级平均降低了6.7 dB;站台的振动加速度级平均降低了9.3 dB;减振降噪效果明显.     

使用压电材料降低车内噪声

日本铁道综合技术研究所为降低车内噪声,使用压电材料,开发了以降低内装饰板(内墙板)辐射噪声的装置.本文介绍该减振降噪装置的原理以及现车试验中的降噪效果.     

头部控制线形状对高速列车气动噪声的影响

为研究头部控制线形状对高速列车气动噪声的影响,建立3种纵向剖面线和3种水平剖面线组合下的9种高速列车头型。利用大涡模拟技术计算高速列车车头表面的脉动压力,并作为远场气动噪声计算的输入。根据高速列车运行的实际情况,利用半自由空间的Green函数求解FW-H方程,给出考虑地面效应时的远场声学积分公式,并研究高速列车头部纵向剖面线形状和水平剖面线形状对远场气动噪声的影响。研究结果可为高速列车流线型车头的降噪设计提供参考。     

既有地铁轨道噪声过大的原因分析及对策

针对一地铁线路在运行过程中噪声过大的问题进行勘查,发现该线路原有的减振降噪设施安装不当,且部分老化失效,从而产生了额外的振动噪声,需增加吸声降噪设施来减少地铁噪声。提出在轨道中间设置吸声板+轨道两侧安装吸声矮墙的组合降噪方案,吸声板和吸声矮墙均由吸声性能良好的陶粒混凝土模压制成。分析了该方案的降噪原理,并对其降噪效果进行了预测计算,降噪量可达10~12 dB,降噪效果良好。