輪軌滾動(dòng)噪聲預(yù)測(cè)與控制研究.pdf

1、隨著高速鐵路和城市軌道交通的快速發(fā)展，鐵路噪聲污染引起日益人們的關(guān)注。本文基于Remington滾動(dòng)噪聲模型、輪對(duì)和軌道系統(tǒng)的有限元模型，建立了輪軌滾動(dòng)噪聲預(yù)測(cè)模型。該模型能夠預(yù)測(cè)輪對(duì)徑向和軸向滾動(dòng)噪聲以及軌道垂向滾動(dòng)噪聲；對(duì)輪對(duì)和軌道系統(tǒng)的動(dòng)力分析則采用有限元方法。通過(guò)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)比較，發(fā)現(xiàn)近場(chǎng)噪聲頻譜和鐵路邊界處的最大聲級(jí)均吻合較好，近場(chǎng)測(cè)點(diǎn)的預(yù)測(cè)聲級(jí)與實(shí)測(cè)值相差2～3dBA，邊界測(cè)點(diǎn)相差1dBA。基于此模型，本文還對(duì)影響滾動(dòng)噪聲的多

2、種參數(shù)進(jìn)行了仿真研究。 本研究在剛性車輪滾動(dòng)噪聲預(yù)測(cè)方法的基礎(chǔ)上，采用有限元法計(jì)算彈性車輪模態(tài)損失因子和平均振動(dòng)響應(yīng)，預(yù)測(cè)了彈性車輪的輪軌滾動(dòng)噪聲。通過(guò)比較，本文預(yù)測(cè)的彈性車輪相對(duì)剛性車輪滾動(dòng)噪聲頻譜的變化、橡膠層彈性模量和損失因子對(duì)滾動(dòng)噪聲的影響，均與文獻(xiàn)一致，驗(yàn)證了本文彈性車輪滾動(dòng)噪聲模型的正確性；通過(guò)研究約束阻尼層對(duì)車輪結(jié)構(gòu)阻尼的影響，預(yù)測(cè)了阻尼車輪的輪軌滾動(dòng)噪聲。阻尼車輪能夠有效降低車輪滾動(dòng)噪聲，因而當(dāng)車輪滾動(dòng)噪聲對(duì)總噪

3、聲的貢獻(xiàn)較大時(shí)，則能夠取得較好的降噪效果。 本文對(duì)剛性車輪和鋼軌的截面形狀進(jìn)行了探討，研究表明，車輪和鋼軌的優(yōu)化均可有效降低各自的滾動(dòng)噪聲，對(duì)對(duì)方噪聲的影響較小，因而分別對(duì)車輪和鋼軌進(jìn)行優(yōu)化降噪是合理的。車輪優(yōu)化是以輪軌總噪聲為目標(biāo)函數(shù)，對(duì)車輪的形狀，包括輪轂厚度、輪輞和輻板的形狀以及各過(guò)渡圓角等分別進(jìn)行了研究。通過(guò)車輪優(yōu)化，其滾動(dòng)噪聲及其峰值均有顯著降低，但由于鋼軌滾動(dòng)噪聲對(duì)總噪聲貢獻(xiàn)較大且降噪非常有限，則總噪聲降低不明顯，最

4、大僅為1.31dBA。鋼軌優(yōu)化以其噪聲峰值為目標(biāo)函數(shù)，結(jié)果表明，對(duì)未經(jīng)優(yōu)化的車輪，總噪聲降低了1.48dBA，而對(duì)于優(yōu)化后的車輪，降噪效果比較明顯，輪軌滾動(dòng)噪聲降低達(dá)到4.15dBA。因此，車輪和鋼軌的初始滾動(dòng)噪聲頻譜對(duì)優(yōu)化效果影響較大。 本文以降低其成本為目標(biāo)，將降噪要求作為聲學(xué)約束，對(duì)設(shè)置位置、高度、長(zhǎng)度和項(xiàng)部折角等進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)多種截面形狀的聲屏障和軌邊矮墻的研究表明，聲屏障的各參數(shù)對(duì)其經(jīng)濟(jì)性和降噪性能的提高都是重要的