铁路车轮周向脊肋阻尼结构振动声辐射控制的初步探讨

为了弄清周向敷设脊肋式约束阻尼铁路车轮减振降噪机理,将铁路车轮简化成同样比例尺度的等厚圆盘,并在圆盘上敷设周向分布脊肋约束阻尼,分析其振动-声辐射特性。基于混合有限元-边界元法,建立了敷设约束阻尼结构的圆板系统振动-声辐射模型。其中,系统的振动响应由实体有限元模态叠加法计算得到,约束阻尼结构的阻尼效应通过结构模态损耗因子来考虑。进而将系统振动响应作为声学边界元的初始条件,用基于声学边界元法的软件SYSNOISE计算得到系统的声辐射。考虑到计算阻尼结构模态损耗因子的精度与计算耗时情况,对复特征值法和模态变形能法进行了分析比较。数值计算中,考虑了两种不同截面形式的周向脊肋及其布设位置对系统振动声辐射的影响。结果表明,周向脊肋对降低系统振动声辐射有积极作用,其效果与脊肋截面形状和布设位置有关。本文的分析为低噪声车轮的设计提供重要的参考。     

约束阻尼技术在高速列车车轮上的应用

随着人们对噪声的关注程度越来越高,文中将约束阻尼技术应用于高速列车车轮,依据车轮运用的特点,利用动态热分析技术选取适合于高速列车车轮的阻尼层;为了尽可能降低簧下质量,选取1 mm的钢板作为约束层,首次自主设计了适用于某高速列车车轮的约束阻尼降噪板;通过频响测试验证了约束阻尼技术能显著改善车轮的振动传递特性;借助1:1轮...     

基于柔刚体模型的高速车轮振动辐射噪声研究

随着轨道车辆速度的不断提升,其运行噪声已成为城市噪声的主要来源之一,在传统的动力学模型基础上,引入了柔性轮对模块,将车轮辐射噪声与模态结合起来,并对车轮结构进行优化设计,以期为低噪声车轮的研究提供参考依据。     

粘弹性阻尼对列车车轮滚动噪声的影响

介绍了车轮滚动噪声的理论预测方法,并给出了两种有效降低列车车轮滚动噪声的阻尼措施:①在轮缘和轮辐间加粘弹性层阻尼的弹性轮;②在轮辐上施加固化层的阻尼措施。采用有限元模型计算车轮的模态形状和模态质量。同时对一系列弹性层刚度不同的弹性车轮进行了分析。研究表明车轮的辐射声能量受弹性层刚度的影响较大。在标准920mm车轮和860mm车轮加固化层阻尼措施会降低车轮的滚动噪声。     

钢轨声辐射特性的数值计算方法

声辐射系数是轮轨噪声预测的重要参数,用边界元方法预测声辐射系数,并以钢轨为例,计算了垂向和横向声辐射系数。计算结果表明:625 Hz以下,钢轨的横向、垂向声辐射系数随频率呈线性变化;1000 Hz以下钢轨的横向声辐射系数强于垂向声辐射系数;1000 Hz以上垂向声辐射系数大于横向声辐射系数,垂向声辐射系数在1000 Hz以上有两个峰值,分别在2000 Hz和5000 Hz;在1500 Hz~3000 Hz范围内钢轨垂向声辐射系数较大,这个频率内以垂向振动对声的贡献最大,这也是钢轨噪声的主要贡献频率;在5000 Hz附近要弱于2000 Hz附近的声辐射系数。该方法能很好地预测结构的声辐射系数,较好地解决了振动与噪声之间的联系问题,为轮轨噪声预测开辟了一条途径。     

空间耦合振动下车轮谐波磨耗对车辆运行安全的影响

车轮谐波磨耗造成的轮轨间高频接触振动和冲击,是高速列车运行不可忽略的问题,会对列车运行安全性造成重大影响。阐述了车轮谐波磨耗形式,建立了包含柔性钢轨及路基的列车-轨道-路基耦合系统动力学仿真模型。根据实测统计数据中最常见的1阶、6阶和11阶谐波磨耗、波深为0.1 mm和0.3 mm的6种典型谐波磨耗进行了轮轨横向振动加速度分析,并研究了轮重减载率、脱轨系数和轮轨横向力3个安全性指标。依托相应铁路行业标准对研究结果进行对比,结果表明:最大轮轨横向振动加速度在6阶0.3 mm和11阶0.3 mm时达到峰值;最大轮轨横向力在6阶0.3 mm和11阶0.3 mm时接近国标限定值;最大轮重减载率在6阶0.3 mm和11阶0.3 mm时超过安全限值;最大脱轨系数在不同形态谐波磨耗下均在安全限度范围内,不会发生脱轨现象。     

基于钢轨模态振动的车轮高阶多边形研究

基于线路动力学试验数据,分析了具有高阶规则车轮多边形磨耗车辆转向架各部件振动水平及振动传递关系,给出车轮多边形磨耗引起转向架异常振动典型的频率特征和多边形振动对相邻车轮的影响。基于铁木辛柯梁理论及传递矩阵法,推导转向架对钢轨作用时两轮对范围内钢轨模态振动方程,分析了钢轨模态振动特性,讨论了边界条件与温度对钢轨模态振动的影响。分析了引起车轮多边形化的振动频率的来源,利用哈大线、武广线的枕跨距离计算得到钢轨第三阶垂向弯曲主频分别与各自车轮多边形振动频率重合,为车轮多边形机理分析提供支撑。     

装有弹性车轮和制动盘的高速列车的噪声和振动

为了控制列车以接近３００ｋｍ／ｈ的速度在新一下线上运行的噪声，减小滚动噪声以及空气动力噪声是首要任务。本文在对两仲不同条件车轮所产生的噪声进行比较试验的基础上，介绍了轮轨噪声的评价结果。     

高速列车车轮非圆化与振动噪声关系跟踪试验研究

选定某型号新运营的高速列车进行长期跟踪试验,研究不同运行时期内,车轮非圆化与振动噪声的发展变化规律及两者间的相互影响关系。研究发现:现有的车轮镟修加工手段,不能完全消除车轮非圆化磨耗的再次形成和发展,镟修后车轮会继承部分或者全部镟修前的非圆化特性;部分初始无高阶非圆化特性的车轮,镟修后至列车再运行一定里程时会出现车轮高阶非圆化特征,同时期的振动噪声频谱会对高阶非圆化阶次所在的频率有所反映。在考虑车轮镟修及车辆固有特性两种因素下,分析了车轮高阶非圆化的可能成因,并提出了缓解车轮高阶非圆化、降低车内振动噪声的方法。     

高速铁路振动产生的噪声分析及防治措施

针对高速铁路行车速度造成噪声污染急剧增加的问题,从噪声控制理论出发,对高速铁路产生噪声对沿线环境的影响特点和干扰程度进行了分析,提出了控制轮轨噪声、列车整体噪声、隧道反射噪声以降低高速铁路噪声源,以及在线路两侧设置绿化带及防声屏障限制噪声的传播等措施,从而实现高速铁路对环境保护的要求。     

弹性车轮动态刚度测试及阻尼特性分析

随着城市轨道交通的快速发展,轨道交通带来的振动和噪声等问题受到居民越来越广泛的关注。弹性车轮通过在轮箍和轮心间嵌入橡胶弹性元件,能有效降低轮轨间的振动和噪声。本文通过对弹性车轮进行动态刚度测试,同时对其阻尼特性进行计算分析,分析弹性车轮在不同工况下的减振降噪效果。     

车轮扁疤对高速列车轮轨接触蠕滑特性的影响分析

为了研究车轮扁疤对高速列车轮轨接触蠕滑特性的影响,基于多体动力学理论和滚动接触简化理论,建立考虑轮对柔性的刚柔耦合车辆动力学模型,分析车轮扁疤参数变化对高速列车轮轨力和蠕滑力等特性的影响,并结合轮重减载率和轮轨垂向力指标得到车轮扁疤长度的安全限值。结果表明:考虑轮对柔性能更好地反映轮轨接触状态;在轮轨滚动接触过程中,车轮扁疤过长会导致轮对发生跳轨现象,严重时导致车辆脱轨,应及时根据扁疤长度限值镟修轮对;结合轮重减载率和轮轨垂向力制定车轮扁疤长度安全限值为27 mm,该限值可以更有效地保障高速列车安全运行。     

运行条件对整体车轮强度特性的影响

铁路机车车辆的轮对是高负荷部件,要求有高的安全可靠性。对整体车轮材料强度检验的实施过程在检验规范中规定。这种车轮材料强度检验与机械强度和热负荷检验不同。承受机械负荷的能力是以疲劳强度来检验的。在特定情况下,可以采用由工作强度定义的当量应力来检验。由此表明,由于车轮承受着非常高的总应力循环次数,所获得的检验结果与所采用的应力损伤累积假设密切有关。该假设以韦勒(WHLER)疲劳特性曲线和负荷组合的关系表示。如果采用这种方法,则必须有符合法规的、标准的检验规范。车轮在极限磨耗尺寸下运转时,由于车轮的磨耗会导致负荷的显著增加,所以对轨道状态也有很大影响。轮轨作用力产生的应力将与车轮制造和运行产生的附加应力相迭加。制造应力是指车轮轮圈(轮缘)调质所产生的内应力以及组装时的装配应力。运行附加应力是指由车轮离心力和车轮圆盘制动及闸瓦制动发热所产生的应力。闸瓦制动对车轮材料提出了极高的要求。在这些情况下,今后对车轮强度检验过程的管理及相应的规范应做进一步的改进。通常,除闸瓦制动力以外,轨道作用在车轮上的力和侧向力对车轮工作负荷有很大的影响。亦已证明,运行附加应力相当低。这个论断已被应力分析所证实。     

车轮多边形影响下高速列车齿轮传动装置的振动特性分析

利用SIMPACK进行车轮多边形阶数变化下的动力学仿真,分别获得时速250 km时大、小齿轮的振动加速度,对其幅值频域分析,对比齿轮传动装置在不同阶数影响下的振动幅值、频谱分布。结果表明：车轮多边形的影响下齿轮传动装置的横向、纵向和垂向振动加强,垂向振动加速度变化幅值最大,振动频率范围增大很多;随着阶数的提高,小齿轮和大齿轮横向振动规律一致,小齿轮纵向振动大于大齿轮,小齿轮垂向振动小于大齿轮;齿轮传动装置横向、纵向振动受到的影响随阶数的提高而增大,但垂向振动受到的影响大小规律为：12阶>20阶>2阶。     

桥上钢弹簧浮置板的结构振动声辐射特性研究

由于浮置板轨道结构具有良好的减振性能已被广泛的应用于城市轨道交通.基于列车-轨道-桥梁相互作用理论和声学边界元法对钢弹簧浮置板的结构低频声辐射进行详细的分析.系统研究了这种具有良好减振效果的轨道结构自身的声辐射问题,为既具有良好减振效果,又辐射低噪声的环保型减振轨道结构的研发提供一定的理论依据.研究结果表明:三维有限元...     

地铁过渡段结构振动响应特性与噪声分析

为研究地面过渡段地铁振动的响应特性,对广州市坑口地铁站前所处地面过渡段轨行区以及其临近地面进行振动以及噪声测试,对所得振动加速度进行傅里叶变换,分析了列车振动在横向上的传播规律以及列车振动的影响因素,得到了以下结论:列车制动行为、钢轨接头以及列车载重的增加会增强列车振动,而碎石道床可以有效减弱列车振动的传播;上、下行线...     

轨道交通高架桥梁振动阻抗及传递特性分析

列车荷载引发轨道结构及其下部桥梁结构振动,进而引发二次辐射噪声,其辐射噪声取决于桥梁的阻抗,一般桥梁阻抗越大,辐射噪声越小。就影响城市轨道高架桥梁二次辐射噪声的桥梁阻抗及振动传递函数进行建模和分析,讨论影响桥梁阻抗的因素,以期在今后的桥梁设计中考虑增大桥梁阻抗,从降低桥梁振动和减小辐射噪声的角度对桥梁设计进行优化。     

25T客车车体结构静强度计算及振动模态分析

根据TB/T 1335—1996《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》和BS EN12663-1∶2010《Railway applications—Structural requirements of railway vehicle bodies》的有关要求,在与工厂相关技术人员讨论的基础上,确定了计算载荷、计算工况和评定方法;根据详细的车体结构有限元力学模型,采用通用有限元NSTRAN软件计算了车体结构的静强度、振动模态以及结构稳定性。计算结果表明:车体结构的静强度在各计算工况下皆能满足TB/T 1335—1996《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》的要求。     

提速及高速列车轮轨噪声的理论计算和分析

根据轮轨相互作用的基本关系,研究轮轨在表面不平顺激励下的轮轨耦合振动,考虑轮轨接触斑滤波特性,推导车轮径向、轴向振动平均功率谱和钢轨竖向、横向振动平均功率谱的理论解析式。     

宝兰客运专线路堤段影响车致地面振动的土体参数敏感度分析及反演

采用敏感度分析与数值模拟相结合的方法,对影响高速列车引起地面振动的土体参数敏感度进行分析及参数反演。以宝兰客运专线榆中站附近一段路堤的地面垂向振动现场试验为依托,建立车辆-轨道-路基-地基数值模型与神经网络。以土体参数样本集为输入源,各测点地面垂向振动加速度有效值作为输出,基于敏感度理论计算各测点处的参数敏感度。结果表明:影响地面振动的土体参数敏感度顺序为弹性模量>阻尼系数>泊松比>密度>内摩擦角>黏聚力;阻尼系数敏感度随距中心线距离增大呈上升趋势,其余参数随距离增大变化不大;基于敏感度分析结果,选取相关参数作为待反演参数,将现场实测的各测点垂向振动加速度有效值输入神经网络,反演得出的各参数值与现场实际参数值相对误差均小于5%,在工程可接受的范围之内,证明了神经网络反演方法的可行性。