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400 km/h高速铁路轮轨噪声与二次结构噪声预测及分析

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中国铁路 2024年第6期 17-23页

作者：宋立忠张艺升张海文刘全民刘林芽刘兰华华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室江西南昌330013 华东交通大学铁路环境振动与噪声教育部工程研究中心江西南昌330013 中国铁道科学研究院集团有限公司节能环保劳卫研究所北京100081

为评估400 km/h高速铁路列车通过桥梁时产生的轮轨噪声与二次结构噪声,基于统计能量分析法、有限元-边界元法,建立轮轨噪声和二次结构噪声数值预测模型。在此基础上,从轮轨粗糙度、车速和扣件刚度3个方面,分析轮轨粗糙度变化、车速变化... 详细信息

为评估400 km/h高速铁路列车通过桥梁时产生的轮轨噪声与二次结构噪声,基于统计能量分析法、有限元-边界元法,建立轮轨噪声和二次结构噪声数值预测模型。在此基础上,从轮轨粗糙度、车速和扣件刚度3个方面,分析轮轨粗糙度变化、车速变化以及扣件刚度变化对高速铁路高架段轮轨噪声和二次结构噪声的影响。研究结果表明:(1)在仅改变轮轨粗糙度情况下,综合噪声的变化趋势一致,随着轮轨粗糙度的增大,综合噪声也呈现增大趋势,并且轮轨粗糙度每增加1 dB,声压级增加1 dB(A);(2)在仅改变车速情况下,综合噪声的变化趋势一致,随着车速的增大,综合噪声也呈现增大趋势,但是噪声增大的速率变缓;(3)在仅改变扣件刚度情况下,扣件刚度变化对综合噪声的影响,主要集中在50~800 Hz频段,在其他频段范围内,综合噪声几乎不受扣件刚度变化的影响。在50~200 Hz频段,随着扣件刚度的增大,综合噪声也相应增大;而在200~800 Hz频段,随着扣件刚度的增大综合噪声数值减小。

关键词：高速铁路轮轨噪声二次结构噪声噪声预测轮轨粗糙度统计能量分析法有限元-边界元法

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钢轨波磨水平对轮轨噪声影响研究

城市轨道交通研究 2024年第S1期27卷 67-72,78页

作者：周月上海地铁维护保障有限公司工务分公司上海200233

[目的]针对国内某地铁线路运营过程中频繁出现噪声超标现象,研究钢轨波磨水平对轮轨噪声的影响,以解决线路的波磨不平顺导致轮轨匹配度下降、波磨导致轮轨噪声增大的问题。[方法]根据实测不同区段波磨特征及噪声情况,建立了波磨不平顺... 详细信息

[目的]针对国内某地铁线路运营过程中频繁出现噪声超标现象,研究钢轨波磨水平对轮轨噪声的影响,以解决线路的波磨不平顺导致轮轨匹配度下降、波磨导致轮轨噪声增大的问题。[方法]根据实测不同区段波磨特征及噪声情况,建立了波磨不平顺下的噪声发展预测模型;分析了波磨1/3倍频程特征与产生噪声主频率,得出了易激发噪声波磨波长特征;分析了钢轨质量和列车运行速度与钢轨噪声间的关系。[结果及结论]轮轨噪声由钢轨噪声和车轮噪声叠加构成。频率在2000 Hz以内时,轮轨噪声由钢轨噪声主导;频率在2000 Hz以上时,轮轨噪声由车轮噪声主导。波磨不平顺会加剧轮轨噪声,轮轨噪声的敏感波长为25~55 mm,波谷越大则噪声越大,打铣磨可以降低轮轨噪声。轨道质量对轮轨噪声的影响较小,但列车运行速度对轮轨噪声有着显著的影响,车速越快则轮轨噪声越大,因此,在居民区等公共场合,可以通过适当限速来降低噪声对周边环境的影响。

关键词：地铁钢轨波磨轮轨关系轮轨噪声粗糙度水平

400 km/h高速轮轨噪声特性及轮轨声源贡献量研究

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中国铁路 2024年第6期 24-33页

作者：涂蔓蝶王佳诺韩健肖新标西南交通大学机械工程学院四川成都610031 西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室四川成都610031

为了研究400 km/h高速轮轨噪声特性,基于傅里叶级数方法和2.5维边界元方法,建立轮轨滚动噪声预测模型,分析轮对与轨道的声辐射特性。利用轮轨滚动噪声预测模型,对轮轨短波不平顺在不同波深和波长特征下的噪声响应,以及扣件参数对轮轨噪... 详细信息

为了研究400 km/h高速轮轨噪声特性,基于傅里叶级数方法和2.5维边界元方法,建立轮轨滚动噪声预测模型,分析轮对与轨道的声辐射特性。利用轮轨滚动噪声预测模型,对轮轨短波不平顺在不同波深和波长特征下的噪声响应,以及扣件参数对轮轨噪声的影响进行研究。结果表明,随着短波不平顺波深增大,轮轨横向力、垂向力分别呈非线性增大0.7、62.7 kN;短波不平顺波长在31.5~500.0 mm时,轮轨横向力、垂向力受影响较小;短波不平顺波深增大1 dB,轮对、轨道和轮轨系统总声功率级呈线性增大约1 dB(A);随着短波不平顺波长减小,轮对声功率增大,轨道声功率先增大后减小;随着扣件垂向刚度增大,轮对、轨道、轮轨系统总声功率级分别减小0.1、1.1、1.0 dB(A);随着扣件垂向损失因子增大,轮对、轨道、轮轨系统总声功率级分别减小0.7、4.4、4.1 dB(A);扣件的横向刚度和横向损失因子对轮轨系统总声功率级无显著影响。

关键词：高速列车轮轨噪声声源贡献量短波不平顺扣件参数

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有源声屏障对地铁轮轨噪声的消减性能

哈尔滨工业大学学报 2022年第3期54卷 114-121页

作者：臧传臻魏庆朝北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

为降低轮轨噪声对地面沿线的危害,在临近地铁线路的位置布设有源声屏障,使噪声的低频段和高频段可分别被有源消声系统和声屏障显著消减,为了科学指导有源声屏障的设计,研究由次级源参数变化所导致的声场变化规律。基于边界元理论,建立... 详细信息

为降低轮轨噪声对地面沿线的危害,在临近地铁线路的位置布设有源声屏障,使噪声的低频段和高频段可分别被有源消声系统和声屏障显著消减,为了科学指导有源声屏障的设计,研究由次级源参数变化所导致的声场变化规律。基于边界元理论,建立考虑了列车、声屏障、轨道的半自由场模型,将计算结果同北京地铁13号线实测信息进行对比验证,进而在模型中增设沿轨道纵向等间距排列的次级源,经仿真分析确定次级源最合理位置、消声频段、消声区界线、消声量;构建关于次级声和噪声干涉相消的数学模型,通过理论推导验证了仿真结论的合理性。研究结果表明:次级源最合理位置与轨道对称轴间隔一个声波长度、和声源等高、具有短于半个声波长度的纵向间隔;次级声对150~320 Hz轮轨噪声消减显著,消声区面积与频率呈正相关;在列车左右两侧对称布设次级源纵列的消声效果优于在列车一侧布设的效果;在声屏障的基础上布置次级源纵列,能令声影区内总声压级普遍降低3~12 dB,且令声影区外的放大值基本不超过3 dB,并且确保列车内声场变化不大。

关键词：城市轨道交通轮轨噪声边界元有源消声声屏障

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变高度槽型梁桥对轮轨噪声插入损失的影响

噪声与振动控制 2023年第3期43卷 175-181页

作者：詹刚毅刘泓辰范军琳杨贤亮刘全民中铁上海设计院集团有限公司上海200070 华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室南昌330013 江西地方铁路开发有限公司南昌330001

槽型梁在既有线改造中应用广泛,腹板可看作声屏障,对轮轨噪声能起到一定阻挡作用,在噪声传播路径中起到降噪的效果。针对不同边梁高度槽型梁的降噪效果进行研究,建立槽型梁二维边界元模型,以实测轮轨噪声为声源,计算其不同高度的边梁在... 详细信息

槽型梁在既有线改造中应用广泛,腹板可看作声屏障,对轮轨噪声能起到一定阻挡作用,在噪声传播路径中起到降噪的效果。针对不同边梁高度槽型梁的降噪效果进行研究,建立槽型梁二维边界元模型,以实测轮轨噪声为声源,计算其不同高度的边梁在考虑地面声反射和车厢壁反射时的声场和噪声插入损失,并与相同工况下U梁插入损失进行对比,分析边梁截面形式对轮轨噪声插入损失的影响规律。结果表明,边梁高度对其插入损失起主要作用,边梁高度越高,噪声向上传播时的夹角越小。车厢壁的反射效应会改变轮轨噪声在梁侧的分布,但对同一场点的插入损失影响不大。U梁与槽型梁的插入损失分布规律有所不同,槽型梁对桥梁下方噪声的遮挡效应更明显。

关键词：声学轨道交通槽型梁轮轨噪声插入损失边界元法

主动降噪设备对地铁站台轮轨噪声的降噪特性研究

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北京交通大学学报 2022年第1期46卷 132-138页

作者：臧传臻魏庆朝北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

针对地铁低频轮轨噪声,在已设置了屏蔽门的地下车站中增设主动降噪设备,从而减小站台区域的噪声等效声级.构建了地下车站站台层声学有限元模型,通过在北京6号线平安里站站台层进行多测点同步噪声采集,获得了噪声源和站台测点处的噪声信... 详细信息

针对地铁低频轮轨噪声,在已设置了屏蔽门的地下车站中增设主动降噪设备,从而减小站台区域的噪声等效声级.构建了地下车站站台层声学有限元模型,通过在北京6号线平安里站站台层进行多测点同步噪声采集,获得了噪声源和站台测点处的噪声信息,据此设置有限元模型中的噪声源并进行模型验证.在隧道内且与钢轨顶面等高的位置增设沿线路纵向等间距分布的主动声源纵列,纵向间距为0.5 m.研究主动声源位置、频率的最优取值,研究结果表明:最优主动降噪频段为150~340 Hz;线路中线沿水平方向同主动声源最优位置的距离近似等于轮轨噪声波长;对于垂向距站台面小于1.75 m的受声点位置,增设主动降噪设备后等效声级普遍降低3~9 dB.

关键词：轮轨噪声声学有限元主动降噪屏蔽门站台

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城市轨道交通钢轨波磨诱发的轮轨噪声特性研究

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城市轨道交通研究 2022年第10期25卷 24-29页

作者：王蕊成都轨道建设管理有限公司成都610031

城市轨道交通中钢轨的波磨问题不仅会影响钢轨的使用寿命,还会诱发轰鸣噪声,影响乘车环境。为探究钢轨波磨诱发轮轨轰鸣噪声的特性,开展现场波磨测试,获取真实的波磨状态下轨道不平顺数据。基于列车-轨道耦合动力学,对比常采用的美国6... 详细信息

城市轨道交通中钢轨的波磨问题不仅会影响钢轨的使用寿命,还会诱发轰鸣噪声,影响乘车环境。为探究钢轨波磨诱发轮轨轰鸣噪声的特性,开展现场波磨测试,获取真实的波磨状态下轨道不平顺数据。基于列车-轨道耦合动力学,对比常采用的美国6级轨道高低不平顺谱,分析了在实测的波磨短波不平顺激励条件下的轮轨相互作用力。将轮轨相互作用作为激励条件,分别输入考虑了详细约束条件的轮轨有限元模型中,结合边界元方法预测并分析了波磨条件下的轮轨噪声辐射特性。结果表明,钢轨波磨会显著增加轮轨振动频率在200 Hz以上的相互作用,使得轮轨振动加剧,从而导致轰鸣噪声产生。

关键词：城市轨道交通轨道轮轨噪声钢轨波磨

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轮轨噪声预测模型研究进展

交通运输工程学报 2021年第3期21卷 20-38页

作者：圣小珍成功 THOMPSON D J 葛帅上海工程技术大学城市轨道交通学院上海201620 上海工程技术大学上海市轨道交通振动与噪声控制技术工程研究中心上海201620 西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031 南安普敦大学声与振动研究所汉普郡南安普敦SO171BJ

从轮对振动声辐射预测模型、轨道结构振动声辐射预测模型与轮轨相互作用预测模型等方面,总结了轮轨噪声预测模型的研究进展,阐述了主要的建模方法及其特点,给出了一些典型结果,并提出了需要进一步研究的问题。研究结果表明:在建立轮对... 详细信息

从轮对振动声辐射预测模型、轨道结构振动声辐射预测模型与轮轨相互作用预测模型等方面,总结了轮轨噪声预测模型的研究进展,阐述了主要的建模方法及其特点,给出了一些典型结果,并提出了需要进一步研究的问题。研究结果表明:在建立轮对在给定简谐轮轨力作用下的振动声辐射预测模型时,可以将轮对简化为轴对称弹性体,轮对的振动响应通过一个2维的结构有限元模型来预测,而它的声辐射则通过一个2维的声学边界元模型来确定,这样的建模方法可以全面且方便地考虑轮对旋转所带来的陀螺效应和移动荷载效应;在建立轨道结构在给定的简谐轮轨力作用下的振动声辐射预测模型时,可以将轨道结构简化为无限长周期结构,轨道结构的振动响应通过周期结构理论来分析,而它的声辐射则应用2.5维声学边界元来预测,这样的建模方法可以方便地考虑轮轨力沿轨道的高速移动并大大简化声辐射的计算;在建立轮轨相互作用预测模型时,可以利用轮对和钢轨在轮轨接触点处的频率响应函数或脉冲响应函数,这样的建模方法只以轮轨力为未知量,不但使得相应的微分方程或积分方程未知量少,而且完全考虑了轮对的旋转及沿轨道的移动;轮轨噪声预测还需研究的问题包括高速列车轮对的声辐射、高速轨道相对车体的声辐射、地下铁路轮轨噪声,以及包含降噪措施的轮轨噪声预测模型等。

关键词：轮轨噪声轮对动力学轨道动力学轮轨相互作用 2.5维有限元法 2.5维边界元法

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轮轨噪声的预测

铁道学报 2004年第1期26卷 101-104页

作者：刘林芽雷晓燕同济大学铁道建筑工程系上海200331 华东交通大学土木建筑学院江西南昌330013

通过建立轮轨噪声预测模型 ,研究轮轨相互作用关系及由轮轨表面不平顺而引起的噪声 ,推导车轮、钢轨辐射噪声声压级谱 ,利用有关文献中给定的实验数据 ,验证轮轨噪声预测模型 ,并对我国既有线轮轨噪声进行了预测。

关键词：轮轨噪声功率谱轮轨相互作用