某地铁车内噪声超标原因分析

针对某地铁车内噪声超标问题,从车辆、轮轨、线路三个方面展开研究,系统测试分析了车辆的牵引、空调系统,车辆、轨道结构,轮轨粗糙度等因素对车内噪声的影响特性。研究表明,牵引、空调系统、不同轨道形式对运行车辆车内噪声影响较小。车内噪声的显著频带为 400~800Hz、1105Hz,与车轮非圆没有直接关系;1105Hz 与钢轨打磨后磨痕有关。车内噪声主要与以下三个因素有关：一是透射噪声,车辆内移门存在漏风问题,车外噪声传入车内;二是结构传声,轮轨或轨道以上频段的振动激励经过轴箱-构架-车体传递,进而激励车内内装等结构振动产生辐射噪声;三是在以上频段,不同轨道的垂向衰减率低于标准规定下限值。此研究对地铁车辆降噪有一定的参考价值。     

某地铁车内噪声超标原因分析

针对某地铁车内噪声超标问题,从车辆、轮轨、线路三个方面展开研究,系统测试分析了车辆的牵引、空调系统,车辆、轨道结构,轮轨粗糙度等因素对车内噪声的影响特性。研究表明,牵引、空调系统、不同轨道形式对运行车辆车内噪声影响较小。车内噪声的显著频带为 400~800Hz、1105Hz,与车轮非圆没有直接关系;1105Hz 与钢轨打磨后磨痕有关。车内噪声主要与以下三个因素有关：一是透射噪声,车辆内移门存在漏风问题,车外噪声传入车内;二是结构传声,轮轨或轨道以上频段的振动激励经过轴箱-构架-车体传递,进而激励车内内装等结构振动产生辐射噪声;三是在以上频段,不同轨道的垂向衰减率低于标准规定下限值。此研究对地铁车辆降噪有一定的参考价值。     

地铁波磨下胶垫频变对轮轨高频振动的影响

研究目的:为研究地铁钢轨波磨条件下扣件胶垫频变特性对轮轨系统振动响应的影响规律,本文首先测试并表征地铁扣件橡胶垫板的频变力学特性,然后建立地铁车辆-轨道垂向耦合动力学频域分析模型,并以某地铁实测钢轨波磨数据作为激励输入,计算和分析地铁扣件胶垫频变特性对轮轨系统高频动力响应的影响。研究结论:(1)在双对数坐标系下,扣件胶垫刚度(阻尼系数)随激振频率呈近似线性正相关(负相关);(2)考虑胶垫频变特性后,除钢轨振动加速度外,轮轨系统在波磨诱发频率范围内的动力响应均显著减小,但钢轨振动响应主频仍然在波磨诱发频带;(3)胶垫频变特性会增大轮轨系统在35～90 Hz以及700 Hz以上频段的振动响应,因此在预测地铁环境振动和高频轮轨噪声等问题时应考虑扣件胶垫频变特性;(4)本研究结论可为地铁钢轨波磨条件下轮轨系统的准确动力评估提供理论与试验依据。     

地铁小半径曲线段钢弹簧浮置板轨道的钢轨波磨研究

针对我国部分地铁线路出现振动噪声加剧及钢轨异常波磨的现实情况,开展地铁钢轨波磨形成机理的研究。利用多体动力学仿真软件Simpack建立包含地铁车辆和轨道结构的车辆系统动力学模型,研究车辆-轨道系统动力学性能以及弹性轨道系统振动特性对波磨形成的影响。研究结果表明:车辆通过曲线半径300m的钢弹簧浮置板轨道时,产生欠超高的速度以及降低曲线超高均可以降低轮轨间作用力;内侧钢轨的轮轨磨耗指数和横向蠕滑力均大于外侧,尤其在速度为55km/h时,无论轮缘是否贴靠钢轨,内侧钢轨所受应力均相对较大,造成内轨磨耗加剧;从曲线内外侧钢轨和轨道板频谱特性可知,内侧钢轨与轨道板发生共振现象所对应的频率140Hz与现场测试得出的通过频率139Hz相接近。轮轨间横向滑动造成的钢轨磨耗和轨道结构的垂向振动可能是造成曲线钢轨波磨的主要原因。     

80 km/h速度条件下地铁隧道内轮轨及车内振动噪声关联性研究

为探究地铁列车以80 km/h速度运营下,隧道内轮轨振动噪声与车内振动噪声的关联性,针对北京某地铁线路,利用压电式加速度计、噪声传感器、数据采集分析仪等设备开展系统的振动、噪声测试。从振动加速度时域、频域以及振动加速度级、铅垂向Z振级、累计百分之十Z振级、最大Z振级、等效连续A声级等角度对测试数据进行评估与分析,根据测试结果建立轮轨振动噪声与车内振动噪声的关联性。结果表明：车内振动加速度最大值约为道床的1/5;道床与车内的振动响应大致相同,两者的卓越频率均主要集中在300～350 Hz、500～700 Hz, 1/3倍频程中心频率均集中在512 Hz附近;轨旁噪声比车内噪声高28～30 dB。     

车辆-轨道-桥梁竖直耦合振动程序设计及仿真

为研究轨道交通车辆经过高架桥时的动态特性,以弹性支承块式无砟轨道为例,基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立了车辆-轨道-桥梁耦合系统的竖向振动矩阵方程,利用MATLAB软件编写了计算程序。数值算例验证了计算程序的可靠性。通过改变系统参数,探索了轨道不平顺、车辆速度和轨道结构竖向刚度对系统竖向振动响应的影响。结果表明:轨道振动频率分布在0~500 Hz范围内,以20 Hz以内的低频振动为主;桥梁振动频率分布在0~200Hz范围内,以一阶竖向弯曲振动为主;轨道不平顺所产生的轮轨高频冲击力可达轴重的3倍,是车辆-轨道-桥梁耦合系统重要激励源之一;轮轨力和轨道加速度响应对车速的变化敏感,车辆-轨道-桥梁耦合系统位移响应对车速的变化不敏感;扣件和支承块胶垫竖向刚度应根据设计要求在40~80 k N/mm之间进行合理匹配取值。     

储能式现代有轨电车噪声特性分析

对某储能式有轨电车在静止状态、40 km/h和60 km/h运行速度下进行噪声试验,获得了该车车内以及车外的噪声特性。试验结果表明,静止时车内噪声主要受到空调系统的影响。随着运行速度的增加,轮轨噪声逐渐成为车内的主要噪声源,但牵引电机噪声一直为动车内部主要的噪声源。距离轨道中心7.5 m处的车外噪声能量集中在800~2 500 Hz,峰值位于1 000 Hz频率段,但未测试到明显的牵引电机噪声。相关分析结果可为储能式现代有轨电车噪声控制和低噪声设计提供参考。     

高速列车作用下双块式无砟轨道与路基垂向耦合振动分析

针对双块式无砟轨道和路基的结构特点,建立车辆-轨道-路基垂向耦合动力学频域分析模型,模型充分考虑机车车辆、双块式无砟轨道和路基的相互耦合作用。车体、转向架和轮对被视为多刚体系统,一系和二系悬挂用弹簧阻尼元件模拟;双块式无砟轨道和路基系统视为多层叠合梁模型,彼此用弹簧阻尼元件联结。推导双块式无砟轨道和路基系统振动响应的解析表达式,计算得出轨道和路基耦合系统的动柔度特性,结合虚拟激励法提出该模型在轨道随机不平顺激励时动力学响应的求解方法,分析高速列车荷载作用下双块式无砟轨道和路基的随机振动响应及其振动传递特性。研究结果表明:在10～5 000Hz频率范围内,钢轨的动柔度幅值远大于道床与路基的动柔度幅值,而道床动柔度幅值在30Hz以上频段大于路基的动柔度幅值;钢轨振动的能量分布频段较道床和路基要宽,道床和路基振动主要集中于163.9Hz左右频段;对于无砟轨道和路基耦合系统的振动功率,钢轨最大,道床次之,路基最小;道床和路基振动功率在100Hz以上中高频段,衰减比较快,而在100Hz以下低频段,其衰减不明显;在300Hz以上高频段,钢轨-路基间振动衰减较大,其主要原因是受钢轨-道床间振动衰减波动的影响。     

车辆—无砟轨道—路基系统振动特性研究

结合轨道动力学发展现状,建立了具有弹性车体的车辆—轨道—路基系统,对结构振型、固有频率、各子结构振动频带分布及其间耦合关系进行了研究。分析表明:车辆—轨道—路基系统子结构参振频段具有较明显的规律;车轮振动主要集中在30~70 Hz频段,钢轨振动频带分布较宽,轮轨耦合主要集中在中低频段,较高频段耦合较弱;低频段道床板、支撑层及路基表层振动规律及幅值相近,较高频段三者振幅相差较大,整个研究频段表现为道床板受频率变化影响最为敏感。     

准高速地铁车-轨-浮置板耦合系统动力特性分析

以满足设计时速160 km的准高速地铁为研究对象,基于刚柔耦合动力学理论,建立地铁车辆多刚体模型和轨道-浮置板柔性体模型,并通过轮轨力算法将其耦合为车-轨-浮置板动力系统。从时域和频域对该系统进行动力响应分析,2个角度对比研究车辆运行速度和轨道结构参数对其振动响应的影响。研究结果表明：地铁车辆悬挂系统和浮置板轨道减振系统可有效抑制轮轨冲击力和振动的传播;时速160 km准高速地铁相较于时速80 km地铁,轮轨振动加速度及轮轨力增加1.5倍左右,车体振动加速度和传递到基底的力虽有小幅增加但变化不明显;减小轨道系统扣件刚度可有效降低地铁运行速度对轮轨垂向力、轮轨高频振动等产生的不利影响;隔振器刚度对传递到基底的作用力影响较为明显,其刚度越大传递到基底的动作用力越大,对车体和钢轨振动响应的影响相对较小。     

基于梯形轨枕轨道振动特性的钢轨波磨研究

针对我国部分地铁线路出现振动噪声加剧及钢轨异常波磨的现实情况,研究减振轨道钢轨波磨产生原因。利用仿真软件Simpack建立包含地铁车辆和轨道结构的车辆系统动力学模型,分析车辆通过速度与轨道结构振动频率的关系以及弹性轨道结构共振特性,得到梯形轨枕轨道钢轨波磨可能形成原因。研究结果表明:在振动频率230 Hz(R1 200 m)、225 Hz(R2 000 m)以及211 Hz(R3 000 m)处,内侧钢轨与梯形轨枕出现更为明显的共振现象,仿真计算波磨波长和现场实测数据接近;对比相同曲线半径下的普通轨道和梯形轨枕轨道振动频率的分布情况,得出钢轨波磨与轨道结构固有振动特性有关。轨道结构固有振动特性及车辆曲线通过速度是造成钢轨波磨形成的关键因素。     

北京地铁钢轨波磨测试分析

针对北京地铁钢轨异常波磨问题,对地铁5号线各种轨道结构形式进行钢轨振动加速度测试,对地铁4、5号线全线进行车厢内噪声测试,在地铁5号线选择4种扣件形式进行钢轨模态测试.结果表明:对于剪切型减振器扣件,在300Hz左右轮轨的共振效应,是该扣件区段产生钢轨波磨的主要原因;钢轨波磨引起的轮轨接触面不平顺,是产生车内异常噪声的...     

洛阳地铁车内噪声分析及降噪措施

地铁车内噪声关系到乘坐舒适性,与轨道、隧道、车辆设备等多种因素密切相关。通过测试洛阳地铁车辆在隧道内不同速度工况下车内不同位置噪声,判断其是否符合标准规范要求并研究噪声源及产生途径,从车辆角度提出车内降噪措施。研究表明,车内噪声在标准范围内但临近限值,空调口附近噪声值>车门附近噪声值>车辆中心位置噪声值,车辆加速阶段噪声值>减速阶段噪声值>匀速运行阶段噪声值。     

北京地铁4号线大兴线车内噪声水平调查与分析

对北京地铁4号线大兴线地铁车辆车内噪声进行了全程实时监测,并对监测结果进行了统计分析。分析结果表明:轮轨噪声是影响地铁车辆车内噪声的主要因素,地铁运行速度、转弯路段对车内噪声等效声级影响明显。     

轨道车辆空调送风系统噪声振动传递分析

随着轨道交通的快速发展,噪声逐渐成为考察列车乘坐舒适性的一项重要指标。作为轨道车辆静止时的主要噪声源,空调送风系统产生的噪声会深刻影响乘客的舒适性体验,控制其噪声水平意义重大。传递路径分析可以评价分析激励点到响应点每条路径的贡献量,从而得到减弱噪声振动危害的方法。为了降低轨道车辆空调机组运行时通过风道传递到客车室内的噪声,对轨道车辆空调送风系统进行噪声振动传递路径的试验和仿真研究。首先,采用现场传递路径分析试验技术,获取其声/振能量传递的详细数据,并基于工况传递路径分析法(OTPA)对各传递路径的贡献量进行初步分析。随后,基于统计能量分析法(SEA)对空调送风系统噪声进行仿真分析,利用试验数据对仿真模型进行修正,验证仿真的有效性。最后,使用修正后的仿真模型探讨送风过程中空气噪声和机械结构振动噪声的产生及在客室内的传播规律。研究结果表明：客室噪声声压级峰值集中在315～1 000 Hz左右的中低频段;空气声是列车客室噪声的主要来源;空气振动是列车客室地板振动的主要来源;噪声激励源按对中部客室的噪声贡献率从大到小排行,依次为送风口,废排口,空调蒸发腔,回风口,空调冷却腔。研究工作可为轨道车...     

轨道刚度对车辆-轨道系统频率响应的影响

研究目的:目前,轨道刚度变化对车辆-轨道耦合系统频率响应的影响规律尚不明确,本文基于车辆-轨道耦合动力学理论,以既有提速线路为例,从频率角度,研究轨道刚度变化对车辆-轨道耦合系统振动响应的影响。研究结论:(1)轨道刚度的变化,对车体、转向架的振动影响较小,对轮对及轨道结构的振动影响较大;轨道刚度的增大,对27 Hz以下的低频振动基本无影响,27~70 Hz之间的中低频振动略有降低,100 Hz以上的中高频振动显著增大;(2)随扣件刚度的增大,轮轨力谱以及轮对、钢轨振动加速度谱的最大值均显著增大,且振动频率有向高频发展的趋势;(3)随道床刚度的增大,频率响应谱的最大值变化相对较小,轮轨力、轮对、钢轨和轨枕的振动频率向高频移动;(4)总体上看,扣件刚度对耦合系统振动响应的影响较大,在线路维修时应及时更换恶化的扣件系统,道床刚度变化的影响相对较小,其维修周期可适当延长;(5)该研究可指导轨道结构的优化设计以及轨道的养护维修。     

复杂工况下地铁交叠式车站振动特性分析

为研究地铁交叠式换乘站在复杂动荷载工况下的结构振动特性,基于轮轨耦合动力学原理建立车辆-轨道耦合模型及轨道-车站有限元模型,结合地铁车站现场测试,分析不同线路交叠与单线运行、列车进站制动、出站启动及不同载重等工况下对地铁交叠式换乘站结构的振动特性影响。研究结果表明：地下一层A号线运行引起的车站振动响应大于地下二层B号线运行引起的车站振动响应;地铁列车出站工况下的楼板振动加速度大于进站工况;无论哪种工况,其振动响应主要集中在25～50 Hz和90～140 Hz频段上,A号线进出站引起的同层楼板振级超过振动限值,而B号线引起的同层站台振级满足振动限值;B号线列车单线在不同时段的载重越大,车站结构振动响应及增幅越大;地铁交叠式车站设计时,需考虑地下一层及列车出站启动工况的减振措施。     

随机振动过程中轮轨系统内的能量研究

研究目的:振动的传递实质上是振动能量的传递,但是目前在轨道交通减振降噪研究方面,从能量角度进行研究的却并不多见。为了揭示随机振动过程中轮轨系统中各结构的能量分配关系,继而实现更合理的减振降噪设计,本文基于哈密尔顿原理,建立车辆-轨道耦合振动模型,用以统计分析轨道不平顺引起的车辆、轨道与轮轨接触三个子系统随机振动的能量大小,并探讨轨道不平顺、车辆轴重、轨下支承刚度与阻尼对轮轨系统能量关系的影响。研究结论:(1)轨道不平顺激励引起的车辆子系统随机振动能量最多,而传递到轮轨接触子系统上的能量最少;(2)车辆子系统与轮轨接触、轨道子系统的能量呈负相关,轮轨接触子系统与轨道子系统的能量呈强线性相关;(3)各子系统能量的关系不受轨道不平顺激励的影响,但是轨道子系统的能量随着车辆轴重的增大或轨下支承刚度、阻尼的减小而增大;(4)该研究结论可为轨道交通减振降噪设计提供一定的理论依据。     

地铁车辆轮轨耦合振动特性研究

轮轨耦合振动模态是系统固有属性,掌握轮轨间的耦合振动特征对减少车轮不圆磨耗和钢轨波磨有必然性和现实性。文章建立了详细的地铁车辆轨道耦合动力学模型,利用扫频分析方法,研究了车辆和轨道参数对轮轨耦合振动特性的影响。结果表明,车辆和轨道间的轮轨耦合振动主要表现为轮轨间P2耦合振动和由转向架轮对间钢轨局部变形引起的高频轮轨耦合振动,如轮对间钢轨的1阶、2阶和3阶弯曲振动等。轮轨P2耦合共振频率主要在30～100 Hz,钢轨受扣件刚度和簧下质量影响最为显著,随着扣件刚度的增加,轮轨P2耦合共振幅值和频率均增加。钢轨“Pinned-Pinned”振动和转向架轮对间钢轨的3阶弯曲模态是影响轮轨高频耦合振动的主要因素。当振动频率小于1 000 Hz时,轮对间钢轨的3阶弯曲是轮轨高频振动的主要驱动力,其主要受轴距、扣件阻尼和轨枕间距影响较为显著。     

波磨对CRTS Ⅱ型板式无砟轨道振动特性影响分析

通过建立 CRTS Ⅱ型板式无砟轨道结构的车辆-轨道垂向耦合动力学模型，研究在钢轨波磨不平顺激扰下，不同运营速度时轮轨力响应及轨道结构各部件的振动特性。分析结果表明：在钢轨中长波波磨激励下，运营速度的改变对轮轨力响应最大值影响较小，但对轮重减载率影响较为明显；钢轨垂向振动主要表现为中高频振动；随着运营速度增加，轨道板及底座板在中高频范围内的振动频率增加。