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。     

高速列车气动噪声源远场噪声贡献度研究

建立3辆车编组高速列车气动噪声计算模型,包括1辆头车、1辆中间车、1辆尾车、6个转向架和1个受电弓,利用标准k-ε湍流模型和大涡模拟分别计算列车的外部稳态和瞬态流场,并基于瞬态流场用FWH方法计算高速列车远场气动噪声。计算单个转向架、全部6个转向架、车体头部、车体尾部、车体中间部、全部车体、受电弓、列车整体分别为噪声源时的远场辐射噪声,分析这些噪声源对远场噪声评估点的总声压级,以及不同噪声源对远场噪声的贡献,以验证局部气动噪声源对远场辐射噪声与整体噪声源之间的叠加关系。计算结果表明:车体是高速列车远场辐射噪声的主要噪声源,其次是受电弓,转向架对远场辐射噪声影响相对较小;从局部噪声源来看,车体头部、受电弓、头部第1个转向架是高速列车远场辐射噪声的主要噪声源;各局部气动噪声源远场噪声的叠加值与整体气动噪声源远场噪声一致,验证了高速列车整体噪声源与其包括的各局部噪声源符合声源叠加原理。     

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。     

高速铁路噪声源区划及各区域声源贡献量分析

研究高速铁路噪声源区划方法并分析各区域声源贡献量,对高速铁路噪声治理有重要意义。基于高速铁路噪声源辨识现场测试,分析得到噪声源的位置和幅值。将噪声源按高度划分为轮轨区、车体下部、车体上部、集电系统和桥梁结构等5个区域,进一步将车体上部沿线路方向划分为车头区和非车头区,将集电系统区域沿线路方向划分为受电弓区和接触网区。根据声波能量叠加原理计算每个区域噪声源辐射功率,研究各个区域声源贡献量。分析结果表明,列车以300 km/h运行时,轮轨区噪声占48%,车体下部噪声占25%,合计占总噪声的73%,对高速铁路辐射噪声起主导作用。     

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。     

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。     

高速动车组车内噪声分布及其频谱特性

通过声级计、相控球阵列、声强阵列等设备对某动车组高速运行时的车内噪声特性及分布情况进行了测量及分析,结果表明,车内噪声能量主要集中在40Hz～2500Hz范围内,地板、车顶以及车门区域是车内噪声较高的区域。根据这几个区域的噪声频谱分布特点,分别采用增加隔声垫、填充吸声材料以及提高密封性等措施,降低了车内噪声。     

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。     

高速列车表面脉动压力流致振动响应研究

为研究高速列车表面脉动压力对车内噪声的影响原理,通过小波阈值去噪与相关性系数相结合的方法,提取某线路实测车厢外壁气压信号,得到脉动压力值;采用有限元方法建立中间车体结构、流场以及"结构-流场"流致振动耦合模型,分析耦合系统模态频率,并将提取的脉动压力对耦合模型进行冲击加载,分析车体结构位移及车内气压变化情况。结果表明,车窗处振动位移最大,车体结构振动位移与车体结构固有特性以及加载压力频谱特性有关;车内气压级主要集中在100 Hz以下的中低频段,车体两侧气压比车内中部气压大,靠近车壁处气压更易受车体结构模态影响,车内气压级、耦合系统模态频率与车体振动位移特性有关。     

基于模态贡献量分析方法的地铁车辆结构降噪优化研究

地铁列车的运行过程中伴随着不同程度的车体板件振动,由此而引起的车体板件辐射噪声是地铁列车车内噪声的重要来源之一。应用模态贡献量分析方法,研究了车体板件的振动对车内场点声压级的影响特性,并通过修改局部板件等效厚度的方式改善车内声场。将地板等效厚度减少2 mm后,场点43 Hz、82 Hz频率处的线性声压级均降低了6 dB以上。通过模态贡献量分析找出对车内噪声贡献较大的模态,并结合其模态振型以及板件节点贡献量分析进行针对性结构优化,这种方法可以起到改善车内场点处声学响应的效果。     

卧铺动车组隔声降噪优化设计技术

阐述了控制卧铺动车组振动、噪声的必要性,提出了控制卧铺动车组振动噪声的基本对策,论述了卧铺动车组降噪优化设计技术,包括声源和振源的控制优化、车体结构隔声设计、内装结构避振设计、车内声学模态设计等技术。     

高速列车VIP客室噪声机理分析

为了获得高速列车VIP客室内噪声特性,对我国某现役高速列车VIP客室内的噪声特性进行了实景测试,并分析了该噪声形成机理。测试结果显示:VIP客室位于头车时,声压级总值较其位于尾车时增大约5 d B,其主要原因在于头车受到气动噪声影响更为显著;在客室内噪声显著的125 Hz频段,对应阶次特性显著峰值频率为126 Hz(车辆系统过枕跨频率);在客室内噪声显著的500 Hz和630 Hz频段,对应随速度变化的540 Hz和569 Hz等峰值频率,其与车轮19~24阶激励频率密切相关,分析判断其产生机理为车轮19~24阶非圆激励导致。     

钢轨波磨对地铁车内噪声影响及其控制试验研究

随着轨道交通快速发展,车内噪声已成为列车运行中一个重要问题。为了研究某地铁车内噪声超标的原因,对该线路钢轨打磨前后车内噪声进行测试,分别使用A计权和响度来分析其声学特性,并比较A计权和响度评价车内降噪效果的差异。结果表明:波长0.025 6～0.051 2 m波磨是地铁车内噪声超标的主要原因,通过清除波长0.025 6～0.051 2 m波磨,6个测点声压级明显降低。通过A计权分析可知,钢轨打磨对前端和后端车厢降噪效果较为明显,而对中部车厢降噪效果不如前者。通过响度分析可知,列车前端和后端车厢的4个测点车内噪声总响度降低,而在中部车厢的2个测点总响度略有增大。评价噪声主观感觉大小的A计权低估了中部车厢100～300 Hz频率的噪声影响,而响度作为反映人耳对声音强弱感觉的心理声学参数,能够更为准确地评价低频车内噪声对人耳的影响。     

明线上与隧道内高速列车流场结构及气动噪声源

基于成熟的明线上高速列车气动噪声计算模型和可压缩大涡模型,考虑声学无反射边界条件,利用计算流体力学软件Fluent建立无限长隧道内高速列车气动噪声计算模型,对比分析高速列车在明线上与隧道内运行时的流场组织结构和气动噪声源。结果表明:高速列车在明线上与隧道内运行时具有类似的流场结构和气动噪声源分布规律,但隧道内的流场结构尺度与强度、气动噪声源强度均比明线上大;车速为350 km·h-1时,隧道内头车排障器尖点扰动区的速度幅值约为明线上的1.2倍,列车尾流区长度约为明线上的1.7倍,整车、1位转向架、头车流线型车底及中间车上部的等效声源声功率分别约为明线上的3.2倍、1.6倍、2.7倍和4.2倍;隧道内活塞效应并不是在全频率范围增加等效声源声功率,而是在包含峰值频率较狭窄的频率范围显著地增加等效声源声功率。     

G205型地铁双源电动轨道车车体

介绍了G205型双源制电动轨道车车体的结构参数、特点,详述了其模块化、轻量化设计及噪声控制所采取的措施。有限元计算分析及试验结果表明该车体强度满足设计要求。     

轨道不平顺分析程序

轨道不平顺是引起车体振动加速度、轮轨作用力和轮轨噪声增大的主要因素之一。车体振动加速度的大小与轨道不平顺具有密切的关系。随着列车速度的提高,对车辆振动影响的轨道不平顺不利波长也随之增长。轮轨噪声中的滚动噪声与轨面短波连续不平顺具有密切关系。轨道不平顺分析程序对轨检车测得的轨道不平顺数据进行处理,得到功率谱密度分布函数。利用此分布函数分析轨道不平顺在各波长的分布;根据测得的车体振动加速度,对轨道不平顺与车体振动加速度进行相干分析,确定引起车辆振动加速度增大的不利波长,以便有针对性地对这些波长的轨道不平顺作重点养护。     

整备状态下的轨道交通车辆车体模态计算分析

推导了多自由度刚体振动系统振动频率和特征向量的解析方法,研究了轨道交通车辆车体设备悬挂方式及其垂向悬挂刚度与车体系统振动频率和车体各阶振幅之间的关系。以某轨道交通车辆车体模态分析为例,对车体模态分析过程中悬挂设备的模拟方法、车体内装和设备的刚度,以及乘客质量对车体一阶垂弯和扭转频率的影响进行了深入分析和试验对比。研究结果表明,设备悬挂方式和悬挂刚度的选择对车体频率有非常显著的影响;与试验相比,考虑设备悬挂刚度、内装和设备自身刚度时对车体主要振动模态有显著提升,应在车体结构设计时予以注意;乘客质量对车体主要振动模态频率几乎没有影响。     

160km/h轨道车车体模态和稳定性有限元分析

针对高速轨道车设计引起的车体制结构动态特性下降的问题,以国内的最高速度160 km/h轨道车车体钢结构为研究对象,依据车辆动力学相关理论及仿真分析技术,分析计算车体结构的动态性能,并就这一问题提出几点解决思路.分析结果表明,在整备状态下车体满足相关标准的要求,为使其动态特性更好,需对车体进行尺寸和结构优化.     

载荷对地铁车辆门窗变形影响的试验

通过测量不同垂向载荷和纵向载荷工况下地铁车体门窗对角的变形,分析车体内部负载、车体顶部设备以及车体所受纵向力对车体门窗变形的影响,为地铁车辆的设计提供了参考依据和试验支持。