降低铁道车辆车内噪声的研究

以来自转向架的固体传播噪声为中心,对噪声传播特性进行了分析,提出了一种降低固体传播噪声的新方法,即采用悬挂地板结构,并运用试验车辆进行了验证。     

铁道车辆主动减振控制系统的开发

建立了铁道车辆１：８比例的半车横向主动悬挂试验模型，开发了铁道车辆主动悬挂模型试验控制系统，应用ＬＱＲ控制方法进行了主动悬挂与被动悬挂的试验对比研究，并与仿真计算结果进行了比较。结果表明，主动悬挂方式能有效衰减振动，尤其是共振点处的振动。     

基于加速度阻尼控制的半主动悬挂研究

半主动悬挂是改善铁道车辆振动、提高乘坐舒适度的有效对策。但由于铁道车辆的特殊性和复杂性,车辆动力学系统的精确数学模型很难获得,这限制了现代控制理论在实用化半主动悬挂中的应用;而天棚阻尼控制所需车体的绝对速度很难测量,若采用测得车体加速度积分得到车体绝对速度的方法,其传感器的误差和系统噪声会导致车体绝对速度产生误差,从而影响减振效果。基于上述原因,本文提出加速度阻尼控制方法,即采用与车体加速度成正比的振动衰减力来抑制车体振动,并对加速度阻尼控制方法稳定性进行理论分析和仿真研究。仿真结果证明:与被动悬挂相比,车体振动加速度有效值和最大值在各速度级分别减少了55%~63%和53%~66%,Sperling乘坐指数也得到明显改善;且加速度阻尼控制具有很好的鲁棒性和适应性。可见该方法能有效地提高铁道车辆的平稳性和乘坐舒适性。     

使用燃料电池的铁道车辆转向架驱动试验

在全球环保的号召下,世界各地对节约能源和降低环境负担的要求与日俱增.因此,使用以氢作为洁净、高效能源的燃料电池来驱动车辆正引起人们的关注.日本铁道技术综研所(RTRI)根据过去的研究成果,于2001年开始开发使用燃料电池的铁道车辆,并报道了用铁道车辆转向架进行驱动试验的结果.     

使用压电材料降低车内噪声装置的开发

铁道车辆的高速化发展，对车内环境舒适度提出了更高的要求。由于铁道车辆噪声源众多，且传播路线错综复杂，必须考虑客室及内装修因振动逐步改变的特殊情形。因此，日本铁道综合技术研究所提出了通过将新开发的采用压电材料降低噪声的板体安装在内装修板材上以降低内装修板体透射噪声的方案，希望以此抑制来自外端墙面的透射噪声，降低新干线车辆连廊部噪声。     

基于惯容器的铁道车辆悬挂性能提升研究

作为一种新型隔振元件,惯容器具有提高隔振系统隔振性能的潜力,据此,考虑将惯容器应用于铁道车辆悬挂系统中,探究惯容器对铁道车辆悬挂性能的提升效果。从具有工程应用价值的角度出发,针对几种包含惯容器且具有较低结构复杂度的"惯容-弹簧-阻尼"悬挂系统进行研究,建立包含一系悬挂和二系悬挂的铁道车辆六自由度垂向动力学模型,以提升车辆运行平稳性为目标,采用粒子群优化算法对包含惯容器的铁道车辆悬挂参数进行优化,在此基础上,分析对比各悬挂系统的频率响应以及在随机激励下的瞬态响应。研究结果表明,不同结构形式的"惯容-弹簧-阻尼"悬挂系统对铁道车辆运行平稳性的提升效果明显不同,总体上提升幅度较为明显,但部分结构会在一定程度上恶化铁道车辆悬挂系统的隔振性能。     

基于空簧悬挂特性的高铁车辆垂向振动舒适性对比研究

在对车辆振动舒适性进行型式试验和仿真分析的基础上,以拖车为对象,研究空簧悬挂对车辆垂向振动舒适性和地板振动的影响.对车辆的多体系统仿真结果表明:采用德系空簧时车辆的垂向振动舒适性较使用日系空簧时提高了约10％;而在德系空簧辅以二系垂向减振器的组合悬挂下,车辆的垂向振动舒适性介于使用德系空簧与日系空簧之间.对车辆的刚柔耦合仿真表明:当车辆以不低于300km· h-1的速度在直线和7000m半径曲线线路运行时,地板前端的高频垂向振动主要为转向架上方的局部模态振动,而且随着速度的降低,其振动能量逐步减小或消失;车体地板中部的振动是以1阶和2阶垂向弯曲模态振动为主的中频振动,并且与二系悬挂形式关系不大;当车辆以低于300km·h-1的速度在直线和7000m半径曲线线路运行时,地板前端的垂向振动主要是低频振动,并且与二系悬挂方式有较强的相关性;增设二系垂向减振器后,虽然可以弥补德系空簧低频性能的不足,但有可能因高频阻抗过大而造成1阶垂向弯曲模态振动的增强.     

箱型桥梁结构的面板声学贡献分析

以高速铁路32 m混凝土简支箱型桥梁为研究对象,通过有限元软件建立了轨道-桥梁分析模型,采用车辆-轨道-桥梁耦合振动理论,分析了桥梁结构的竖向振动,并将得到的竖向振动响应作为边界条件,导入到箱梁边界元模型中预测箱梁结构噪声。同时基于面板声学贡献分析理论,进行了箱梁梁体的面板声压贡献分析和声功率贡献分析,确定箱梁梁体辐射噪声的最大部位。研究结果表明:列车以200 km/h的速度运行在高架轨道上时,箱梁梁体辐射噪声主要集中0-100 Hz范围内,其中在20 Hz和42 Hz左右有比较突出峰值。同时由面板声学贡献分析可知箱梁梁体主要辐射噪声的部位是箱梁的顶板和两侧翼缘板下面板。     

铁道车辆横向主动悬挂的H∞控制

研究铁道车辆横向主动悬挂采用H∞控制方案的振动控制效果。建立考虑车体横移、摇头、侧滚以及转向架横移的铁道车辆横向主动悬挂的控制模型。以该模型为基础,利用MATLAB软件设计铁道车辆横向主动悬挂的H∞控制器。为了验证设计得到的H∞控制器的控制效果,采用ADAMS/Rail多体动力学软件建立整车模型,与MATLAB软件进行联合仿真,比较被动悬挂、Skyhook主动悬挂、H∞主动悬挂3种情况下的仿真结果。结果表明,车辆横向主动悬挂采用H∞控制器后振动控制效果明显,有很强的鲁棒性,可以将车体横向加速度的低频部分减小2倍以上,且不会增加车体横向加速度的高频部分。     

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。     

铁道车辆主动悬挂随机最优控制研究

研究了铁道车辆二系横向悬挂安装振动主动控制装置，即主动悬挂时的动力学性能。介绍了设计控制规律的计算方法，并应用随机最优控制理论建立了一个两个自由度的车辆模型，求解了主动悬挂的最优控制规律，在时域进行了仿真分析。研究结果表明，主动悬挂可大大提高车辆动力学性能。     

日本车辆技术研发近况

介绍了2017—2018财年日本铁道综合技术研究所(RTRI)参与的3个课题研究相关情况,3个课题分别为"车轮扁疤影响车辆转向架性能的定量评价"、"车轮型面三维测量仪的开发"和"空气弹簧失效情况下铁道车辆运行安全性的评价"。     

车辆横向主动悬挂试验对比研究

建立了铁道车辆１：８的半车４自由度横向主动悬挂试验模型，应用ＬＱＧ控制方法进行了主动悬挂与被动悬挂的试验对比研究，并与仿真计算结果进行比较。研究结果表明，主动悬挂方式能有效衰减振动，尤其是共振点处的振动；主动悬挂与被动悬挂相比，车体横移振幅在高频共振点附近平均降低８０％左右，在其余频段平均降低约３０％；车体侧滚角振幅在高频共振点附近平均降低６５％左右，在其余频段平均降低约２０％。当车体质量大于控制     

应用高强度球墨铸铁降低齿轮的振动与噪声

将高强度球墨铸铁(FCD900)应用于铁道车辆用齿轮装置,具有降低齿轮振动与噪声的效果。     

侧风下车体横向振动对倾覆影响的基础研究

RTRI详细方程式是对侧风下铁道车辆倾覆进行静态分析的一种方法,它用静力替代车体的惯性振动力.然而,由于车体的横向振动是一种动态现象,横向振动对倾覆的影响很可能取决于振动振幅和振动频率.为此,用数值模拟检测了横向振动与轮载变化之间的关系.通过将其与线路运行试验所得数据相比,验证了模拟结果的有效性.     

城市轨道交通减振降噪技术综述

简要分析了城市轨道交通车辆运行时产生振动及噪声的原因,介绍了振动及噪声的主要控制技术,并结合工程运用实际情况,从车辆悬挂、钢轨形式、轨道结构、高架桥等方面的减振降噪措施给予了说明。     

内燃动车车内隔声研究

介绍了内燃动降低噪声的措施，通过采取改进地板结构，发动机悬挂等方法，使内燃动车运行时噪声降低了５ｄＢ。     

有源控制的试验研究

建立了铁道车辆1：8比例的半车4自由度横向有源悬挂试验模型，应用LQR控制方法进行了有源悬挂试验研究，并与仿真计算结果进行比较。研究结果表明，有源悬挂方式能有效地衰减振动，尤其是共振点处的振动；有源悬挂与无源悬挂要比，车体横移振幅在高频共振点附近平均降低75%左右；车体侧滚角振幅在高频共振点附近平均降低80%左右；当车体质量大于控制器设计质量时，控制效果比原设计质量的控制器要好，反之要差。     

整体承载的玻璃钢夹愉结构在铁道车辆上的应用

以Ｂ６的基本车体结构为对象，着重分析并比较了全钢车体以及侧墙、端墙、地板、顶板采用玻璃钢夹层结构的混合车体在各工况下强度和刚度问题，研究玻璃钢夹层结构在铁道车辆上的整体承载能力。结果表明，玻璃钢夹层结构可集承载、隔热等功能于一体，在铁道车辆上采用玻璃钢夹层结构，能提高车体的保温性能，增大有效装载容积，一定程度地降低车体自重。这种结构形式不仅适合于冷藏车，对于客车的车体结构也有一定的借鉴作用。     

日本铁道振动的控制和振动特性的利用

正在铁道领域的振动现象研究中,为了车辆的高速化,提高乘坐舒适性,缓解沿线振动和噪声的影响,需要解决的课题很多。迄今,多项技术开发正在进行。另一方面,通过振动现象的有效利用,也有了铁道车辆和结构物的状态监视、异常检测等技术开发,对今后的展开充满期望。本文就铁道有关方面进行中的振动对策技术、利用振动的诊断技术做一介绍。0前言铁道车辆与地面设备(轨道和接触网等)接触运行,车辆-地面设备间相互作用,在两方都产生力的作