350km_h_1_高速列车噪声机理_声源识别及控制
高速列车的振动与噪声控制技术研究
高速列车的振动与噪声控制技术研究引言高速列车是现代化交通运输的重要组成部分，而其振动与噪声控制技术研究则是实现高速列车安全、舒适、环保的重要保障。
振动与噪声控制技术的研究范围广泛，涉及到机车车体、车门、车窗、车底、轮轴、轮胎等多个部件，需要从结构设计、材料选配、工艺优化等角度入手，不断优化改进，以达到降低车辆振动和噪声的目的。
第一章高速列车振动控制技术研究高速列车在运行过程中会产生振动，若振动幅值过大，会造成列车失控甚至可能引发事故。
因此，对高速列车振动的控制是非常重要的。
1.1高速列车振动产生的原因高速列车振动主要是由以下几个方面产生的：（1）铁路轨道不平整：铁路轨道的不平整会导致列车的垂向振动，产生轮轴和车辆的弯曲振动。
（2）车体弹性变形振动：车体弹性变形振动是对车体在运行过程中受到的多种载荷所产生的振动响应。
（3）列车空气动力学力振动：列车在运行过程中会受到空气动力学力的影响，由此产生的振动称为列车空气动力学力振动。
1.2高速列车振动控制的方法高速列车振动控制的方法可以分为主动控制和被动控制两类：（1）主动控制：主动控制是指对高速列车进行主动控制，以降低其振动幅值。
主动控制的方法有：主动悬挂系统、积极转向系统、主动减震系统等。
（2）被动控制：被动控制是指采用非主动控制方法对高速列车进行振动控制，如改变材料、减小刚度等方法。
1.3主动振动控制技术——主动悬挂系统主动悬挂系统是一种可以响应路面不平整性并调整悬挂刚度的控制系统，可以有效控制列车的振动。
主动悬挂系统通常包含有悬挂器、传感器、控制系统等元素，通过对传感器的指令，控制系统可以实时响应悬挂系统的调整，以适应不同的路面状况。
主动悬挂系统在高速列车振动控制中是一项非常重要的技术。
该技术可以通过改变悬挂系统的刚度和阻尼来降低列车振动，大大提高列车的运行稳定性和安全性。
第二章高速列车噪声控制技术研究高速列车在运行过程中还会产生大量的噪声，这些噪声会对乘客及周围环境造成影响。
高速铁路车辆振动与噪声控制技术研究
高速铁路车辆振动与噪声控制技术研究高速铁路作为一种重要的交通运输方式，不仅提供了高效快速的出行方式，还对城市经济的发展和人民生活产生了积极的影响。
然而，高速铁路运行过程中产生的车辆振动和噪声给乘客乘坐体验和周边环境带来了一定的不便和污染。
因此，研究高速铁路车辆振动与噪声控制技术具有重要的现实意义。
高速铁路车辆振动和噪声产生的原因主要有三个方面：车辆本身的特性、路轨质量和环境噪声。
首先，车辆本身的振动源包括轮对、轮轴、车体和车厢等。
在高速行驶过程中，轮轴会受到不平衡负荷的作用，从而引起车辆振动。
其次，路轨质量是影响车辆振动的重要因素之一。
路轨的不平整度和道床的稳定性都会对车辆振动产生一定影响。
最后，环境噪声主要指高速铁路运行过程中产生的空气噪声和机械噪声等。
针对高速铁路车辆振动与噪声控制技术的研究，可以从以下几个方面展开：1.车辆结构优化：通过对车辆结构的优化设计，减小车辆自身振动源的强度和频率。
例如，采用轻质材料和先进的制造工艺来减轻车体和车厢的重量，降低振动引起的噪声。
此外，使用特殊的减振材料和隔声材料来改善车内噪声水平。
2.路轨维护与提升：加强对路轨质量的监测和维护，提高路轨的平整度和稳定性，减小路轨引起的振动传递。
同时，研发新型的路轨材料和结构，改进路轨的减振和隔声性能。
3.减少环境噪声：通过采用隔音施工技术和环境保护措施，减少高速铁路运行过程中产生的空气噪声和机械噪声。
例如，在高速铁路路段周围设置隔音围挡和隔音墙，采用隔音隔振的铁路桥梁和隧道设计，降低噪声对周边居民的影响。
4.智能化监测与控制技术：利用传感器和监测系统对高速铁路车辆振动和噪声进行实时监测和控制。
通过建立模型和算法，实现对振动和噪声的精确预测和控制，及时采取有效的措施进行调整和修正。
同时，通过智能化的调度和运行管理，优化列车行驶速度和车辆间距，减小振动和噪声的产生。
5.乘客保护与舒适性提升：通过改进车厢和座椅的设计，提高乘客座椅的减振和隔声性能，减少乘客在高速运行过程中的不适感。
高速列车轨道噪音控制技术的多源合成和传输
高速列车轨道噪音控制技术的多源合成和传输在现代社会快节奏的生活中，高速列车成为了人们出行的首选交通工具。
然而，高速列车在运行过程中产生的轨道噪音不可避免地给周围环境和乘客带来一定的干扰和不适。
因此，研究高速列车轨道噪音控制技术成为了热门的科研领域之一。
高速列车轨道噪音主要来源于列车运行时轮轨作用和大气声辐射两个方面。
为了有效控制高速列车轨道噪音，我们需要对这两个方面进行多源合成和传输。
以下将详细介绍高速列车轨道噪音控制技术的多源合成和传输的相关研究进展。
首先，噪音的多源合成是实现噪音控制的重要步骤。
通过研究轮轨作用和大气声辐射的噪音特性，可以确定噪音的主要源头和特征频率。
对于轮轨作用噪音，可以通过优化轮轨几何、材料和运行参数等方面来减少噪音的产生。
例如，在列车设计阶段就可以对列车的轮轨系统进行优化设计，减少轮轨作用噪音的产生。
而对于大气声辐射噪音，可以通过设计隔音设备和降低列车运行速度等方式来减少噪音的传播。
此外，利用先进的噪音控制技术，如主动降噪技术和声学屏障技术，也可以实现对高速列车轨道噪音的控制。
其次，传输是将合成的噪音传达到目标位置的过程。
高速列车轨道噪音传输的关键是控制噪音传播路径和传播距离。
传统的轨道噪音传输路径主要是通过空气介质传播，因此可以通过改变路径或者添加障碍物等方式来减少噪音的传播。
例如，在建造高速铁路时可以考虑在列车与沿线居民区之间建造隔音墙，以阻隔噪音的传播。
另外，近年来的研究表明，利用地面或土壤作为传导介质传播噪音可以有效降低噪音的传播距离。
因此，可以通过地下隔音层等方式来改变传播路径，减少噪音对周围环境和乘客的影响。
此外，多源合成和传输技术还需要考虑不同工况下的噪音控制要求。
高速列车在不同速度和运行状态下会产生不同频率和强度的噪音。
因此，针对不同工况下的噪音特点，需要制定相应的噪音控制策略。
例如，在列车高速运行时，噪音频率较高，可以采用主动降噪技术进行控制；而在列车减速或停车时，噪音频率较低，可以通过隔音层等被动控制技术进行控制。
高速列车噪音控制技术研究
高速列车噪音控制技术研究引言：随着高速列车的普及，高速铁路系统已成为现代交通网络中必不可少的一部分。
然而，高速列车在运行过程中产生的噪音会对周边环境和乘客的舒适度造成负面影响。
因此，研究高速列车噪音控制技术具有重要意义。
本文将探讨高速列车噪音控制技术的研究现状、挑战和未来发展方向。
一、研究现状目前，高速列车噪音控制技术的研究主要集中在以下几个方面：1.噪音源识别与分析：通过实际测量和数据分析，确定高速列车的噪音源，深入了解各种噪音源的特性。
这为后续的噪音控制提供了基础。
2.噪音传播模型研究：建立高速列车噪音传播的数学模型，预测噪音的传播路径和传播范围。
根据传播模型，可以制定相应的噪音控制策略。
3.声波隔离技术：通过闭合空间和合理布置的隔音材料，抑制高速列车噪音的穿透和传播。
这主要包括隔音窗、隔音材料、振动控制等技术。
4.声源控制技术：通过改进高速列车的设计和制造方式，减少噪音源的产生。
这涉及到减轻车辆振动、减少轮轨磨损和降低电机噪音等方面的研究。
二、挑战1.多个噪音源：高速列车的噪音主要来自轮轨接触噪声、空气动力噪声和机械噪声等。
这些噪音源的特性不同，噪音控制方案需要针对不同的噪音源制定。
2.高速运行环境：高速列车的运行速度较快，风阻和空气动力噪音成为主要问题。
此外，列车在隧道和桥梁等特殊环境中行驶，会对噪音的传播和控制产生影响。
3.乘客舒适度与噪音控制的平衡：高速列车噪音控制需要考虑到乘客的舒适度，同时也要满足列车的运行要求。
这需要在噪音控制策略中找到一个平衡点。
三、未来发展方向2.加强噪音传播模型的研究：建立更加准确和可靠的噪音传播模型，有助于预测和控制高速列车噪音的传播路径和范围。
3.探索新型隔音材料和隔音窗技术：新型隔音材料和隔音窗可以提供更好的隔音效果，减少高速列车噪音的传播。
4.强调整车与运维过程中的噪音控制：除了列车设计与制造阶段，还应加强整车的调试和运维过程中的噪音控制，减少运行中的噪音污染。
高铁列车加速噪声和振动评估与控制技术
高铁列车加速噪声和振动评估与控制技术随着我国高速铁路的建设不断加快，高铁列车作为一种全新的交通工具正在受到越来越多人的青睐。
然而，随着列车速度的不断提升，高铁列车的加速噪声和振动问题也越来越突出，给乘客带来了不小的困扰。
因此，研究高铁列车加速噪声和振动评估与控制技术成为了当下不可忽视的热门话题。
一、高铁列车加速噪声和振动的成因高铁列车加速过程中产生的噪声和振动主要与以下几个方面有关：1.机车设计机车的设计对高铁列车的性能和运行质量有着至关重要的作用。
其中，机车的动力性能和制动性能是产生加速噪声和振动的主要原因之一。
当高速列车启动时，高速电机开始工作，转动轮轴带动车轮转动，加速振动就在这个过程中产生了。
2.轨道设计轨道的设计也影响着高铁列车的噪声和振动。
对于平直路段，由于轨道条件优良，高铁列车的加速噪声和振动较小；而在弯道、坡度和道岔处，高铁列车的运动会受到轨道的限制，从而产生加速噪声和振动。
3.轮胎与轨道的摩擦高铁列车行驶过程中，轮胎与轨道的摩擦也是产生振动和噪声的主要原因之一。
轮胎与轨道接触面间的接触变形和滑移，以及负荷的变化，都会导致加速噪声和振动的产生。
二、高铁列车加速噪声和振动评估技术为了解决高铁列车加速噪声和振动问题，需要采用一系列评估技术对其进行分析。
目前，高铁列车加速噪声和振动评估技术主要包括以下几种：1.基于试验的评估技术针对高铁列车加速噪声和振动问题，可以采用试验台、悬挂振动台等装置进行试验评估。
通过对列车运行时产生的振动和噪声进行实测分析，可以了解加速噪声和振动的发生机理及特点，并为之后的改进和优化提供一定的参考。
2.基于模型的评估技术为了更好地理解高铁列车加速噪声和振动的原因，研究人员还采用了模型分析的方法。
通过建立高铁列车的模型，分析其加速过程中产生的振动和噪声，并结合试验数据，对其进行分析和优化。
3.基于仿真的评估技术高铁列车加速噪声和振动评估的另一种方法是采用仿真技术。
高速列车整车气动噪声声源特性分析及降噪研究
高速列车整车气动噪声声源特性分析及降噪研究张亚东;张继业;李田【摘要】针对高速列车气动噪声声源组成的复杂性和各部件对总噪声的贡献量问题,本文基于Lighthill声学理论,采用三维、宽频带噪声源模型、LES大涡模拟和FW-H声学模型对初期研制设计的某型高速列车气动噪声进行数值模拟,分析该型列车的主要气动噪声源特性及对整车的贡献量大小,并提出降噪改进意见.研究结果表明:高速列车气动噪声是宽频噪声,高速列车以350 km/h运行时,在20 Hz以下存在明显的主频率,整车主要能量集中在630～4 000 Hz范围内;距轨道中心线25 rn、头车鼻尖8 rn处的纵向噪声评估点,总声压级达到最大值95.9 dBA;离轨道中心线的距离越大,其横向噪声评估点的声压级衰减幅度越小;运行速度的大小不改变列车声功率和远场噪声评估点的分布规律,只改变其幅值,随着运行速度的增大其增加幅度越小.高速列车最主要噪声源为头车的鼻尖和排障器,其次是转向架,最后是车辆连接处;对整车总噪声的贡献量,800～1 600 Hz范围内主要是头车,630～4 000 Hz范围内主要是转向架,且中心频率为160 Hz的幅值远大于车体、头车、尾车和风挡区域的噪声,1 000～2 000 Hz范围内的噪声主要是车辆连接处,且中心频率为400 Hz和1 600 Hz时出现峰值;在车辆连接处设置全风挡及列车转向架部位设置全包裙板后,降噪效果明显.文中所得研究成果,可为高速列车气动噪声分布规律和结构优化、减阻降噪提供一定的科学依据.【期刊名称】《铁道学报》【年(卷),期】2016(038)007【总页数】10页(P40-49)【关键词】高速列车;气动噪声;大涡模拟;噪声贡献量;宽频带噪声源模型;Lighthill声学比拟理论【作者】张亚东;张继业;李田【作者单位】西南交通大学牵引动力国家重点实验室,四川成都610031;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,四川成都610031;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,四川成都610031【正文语种】中文【中图分类】TB535;TK83随着车辆运行速度的不断提高，高速列车的振动噪声问题变得日益突出。
高速列车轨道噪音控制技术的研究与应用
高速列车轨道噪音控制技术的研究与应用随着高速列车的快速发展，轨道噪音成为了一个日益突出的问题。
轨道噪音不仅对周边居民的生活造成了干扰，也给高速列车运行带来了一定的风险。
因此，研究和应用高效的轨道噪音控制技术变得尤为重要。
在进行高速列车轨道噪音控制技术研究与应用之前，我们首先需要了解轨道噪音的来源。
轨道噪音主要来自列车行驶时与轨道表面的摩擦产生的振动和由此产生的空气噪音。
因此，轨道噪音控制技术需要从减小列车与轨道表面的接触、减少振动传递和噪音扩散等方面入手。
一种常用的轨道噪音控制技术是减振技术。
减振技术通过安装减振器或减震材料来减小列车与轨道之间的接触，从而减少振动的传递。
减振器通常由弹性材料和阻尼材料构成，能够有效地吸收振动能量，并将其转化为热能。
此外，还可以在轨道床上铺设减震材料，如橡胶垫和复合材料，以进一步减小振动传递。
除了减振技术，降噪技术也是轨道噪音控制的重要手段。
降噪技术通过在高速列车与轨道交汇处铺设吸声材料来吸收噪音能量，减少噪音的扩散。
吸声材料通常由多孔状结构和吸声层构成，能够将声波能量转化为热能，从而实现噪音的消除。
同时，市区区段可以采用隔音墙等措施，阻挡噪音的传播。
此外，高速列车轨道噪音控制技术还可以通过改进列车和轨道的设计来实现。
例如，优化轮轨几何匹配可以减小列车与轨道之间的接触面积，降低摩擦产生的振动和噪音。
此外，优化轨道的材料与结构设计，选用低噪音、抗磨损和抗冲击的材料，可以有效降低轨道噪音的产生。
此外，高速列车轨道噪音控制技术的研究还需要考虑到环境保护和可持续发展的要求。
研究人员应当注重减少对环境的污染和生态系统的破坏。
可以考虑使用可再生材料和绿色建筑技术来减少噪音控制设施对环境的影响，并研究生态修复与保护技术，降低对生态系统的影响。
综上所述，高速列车轨道噪音控制技术的研究与应用对于保障高速列车的安全运行、减少噪音污染、提高周边居民的生活质量具有重要意义。
通过采用减振技术、降噪技术以及改进列车和轨道的设计，可以有效降低轨道噪音的产生。
高铁列车噪声与振动控制技术研究
高铁列车噪声与振动控制技术研究第一章绪论随着高铁的迅速发展，高速铁路列车噪声和振动问题日益严重。
高速铁路列车噪声污染给人们带来诸多问题，如影响周边居民的正常休息、增加交通事故率等。
高速铁路列车振动问题也同样受到重视，过度振动不仅会影响列车的安全性能，还会对列车的乘坐舒适性产生负面影响。
因此，如何控制高速铁路列车的噪声和振动问题是当前研究热点。
第二章高铁列车噪声控制技术研究2.1 噪声源分析高速铁路列车噪声源主要包括轮轨噪声、车体空气噪声、电气设备噪声等。
轮轨噪声是由列车行驶在铁轨上产生，车体空气噪声与列车速度有关，而电气设备噪声源主要来自高速铁路列车的牵引及制动系统。
2.2 噪声控制技术研究高速铁路列车噪声控制技术主要包括声波障板、隔声窗、隔声板、吸声材料等。
声波障板是指将铁路两侧的隔音板和地面隔音层组成围堰形式围住铁路，达到防隔声的目的；隔声窗是指将车体窗户改用透声率较低的透明材料，并增加两层之间的气室，通过这些气室的隔声板来达到吸音效果；隔声板是针对车体进行设计的，通过严密性及先进性，可有效防止车身内外噪声的互相传递；吸声材料则是针对隔声板、线缆井和电气设备室等部分进行设计，其主要作用是减少噪声的反射和吸收。
2.3 噪声控制效果评估高速铁路列车噪声治理效果需要进行评估，普通的评估方法有声压级、声谱分析、声特性分析等。
第三章高铁列车振动控制技术研究3.1 振动源分析高速铁路列车振动主要包括轮轨振动、车体自振动、受外部激励等。
3.2 振动控制技术研究高速铁路列车振动控制技术主要包括主动控制、被动控制和半主动控制等。
主动控制是指采用配备传感器和控制装置的列车，根据传感器反馈信息自主控制列车的振动行为。
被动控制是指通过加装减振器和减震降噪材料实现振动的消除。
半主动控制则是介于主动控制和被动控制之间的控制方法。
3.3 振动控制效果评估高速铁路列车振动治理效果需要进行评估，主要通过判断空气噪声、地面振动、车厢内振动等方式进行评估。
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第30卷,第1期 中国铁道科学Vol130No11
2009年1月 CHINARAILWAYSCIENCEJanuary,2009
文章编号:100124632(2009)0120086205
350km・h-1高速列车噪声机理、
声源识别及控制张 曙 光(铁道部运输局,北京 1000844) 摘 要:为了考察350km・h-1高速列车在运行状态下的车外噪声水平、主要声源及其源强分布特性,根据国内外高速列车噪声理论和试验研究经验,在列车和线路状况满足ISO3095—2005标准相关要求的前提下,在京津城际铁路选取现场测试工点,采用多通道阵列式噪声数据采集分析系统,对京津城际铁路高速列车噪声进行现场测试。测试数据分析结果表明:350km・h-1高速列车车外辐射噪声的主要声源为轮轨接触部位、转向架、受电弓及其底座以及车辆连接处的气动噪声;对车辆上不同位置测得的声暴露级按大小排序,前4名的依次为头车轮轨接触位置、第2节车辆受电弓位置、第2节车辆的轮轨接触位置、头车和第2节车辆上部的气动噪声。由此提出350km・h-1高速列车噪声的控制策略及措施。
关键词:高速列车;铁路噪声;噪声源;噪声机理;噪声控制 中图分类号:U260116;U270116 文献标识码:A
收稿日期:2008212203;修订日期:2008212203
基金项目:国家“九七三”计划项目(2007CB714701);国家自然科学基金资助项目(50525518) 作者简介:张曙光(1956—),男,江苏溧阳人,高级工程师。
高速列车对周边环境的影响主要有噪声、振动和电磁波干扰,其中噪声最受关注。掌握高速列车技术的法国、德国、日本、意大利和西班牙等国家都开展过一系列的高速列车噪声测试试验,尤其是最近10年,随着声阵列理论和测试技术的发展,多通道阵列式噪声数据采集分析系统被越来越广泛地应用于高速列车声源识别研究[129]。车辆参数、轨道参数以及列车与线路之间的匹配关系等,尤其是轮轨匹配关系,会对高速列车噪声产生很大的影响[5]。为了了解我国350km・h-1高速列车运行状态下车外噪声水平,明确噪声的主要来源、分布和源强特性,采用多通道阵列式噪声数据采集分析系统进行声源识别,通过声暴露级考察各个声源对总的车外噪声的贡献,找出高速列车噪声控制的切入点和控制目标值,为高效、准确地进行高速列车噪声控制提供理论指导。1 高速列车噪声主要声源和产生机理 根据国内外铁路噪声理论研究和试验测试[4,5]:铁路噪声主要由牵引噪声、轮轨噪声和空气动力噪声等组成,他们与列车运行速度的关系如图1所示。按照牵引噪声、轮轨噪声和空气动力噪声占主导所对应的列车运行速度范围,可以将列车运行速度分为3个区段,2个不同区段分界点的列车运行速度称之为声学转换速度(图1中vt1和vt2
)。列车的声学转换速度不是固定不变的,它与
列车和轨道的状态、所采取的减振降噪措施有关。例如,当轮轨噪声得到较好控制后,临界转换速度vt1将会更高而vt2
将会更低,换言之,牵引噪声在
低速区域占主导地位,而空气动力噪声会在更低的
图1 列车噪声源及其速度分区列车运行速度下占主导地位。反之,则临界转换速度vt1将会更低而vt2将更高。法国TGV高速试验结果表明[7]:列车运行速度达到380km・h-1时,轮轨噪声依然占主导地位。111 轮轨噪声传统的轮轨噪声包括轮轨滚动噪声、冲击噪声和曲线啸叫[10],但高速铁路由于曲线半径大,而且采用无缝钢轨,因此,高速铁路的轮轨噪声主要是轮轨滚动噪声。轮轨滚动噪声是由于轮轨表面粗糙度激发车轮、钢轨和轨枕结构振动,并通过周围空气向外传播而产生的。典型的轮轨滚动噪声频谱分析如图2所示[11]。其中,频率低于500Hz的轮轨滚动噪声主要来自轨枕;频率在500～1600Hz范围的,主要来自钢轨;频率大于1600Hz的,主要来自车轮。图2 轮轨噪声频谱分析112 气动噪声高速列车气动噪声主要产生于列车表面装置和特殊结构的特定位置。现有研究结论表明[2,429,12],不同位置的气动噪声,其产生机理也不相同,大致可归纳为由于气流流经结构部件表面产生的噪声和湍流流动产生的噪声两大类。气流流经结构部件表面产生气动噪声的来源包括:受电弓、受电弓底座、车辆连接处、车顶百叶窗、转向架和空调通风设备。在受电弓处产生气动噪声的机理是:构成受电弓的各种杆件引起非稳态气流,进而形成周期性的涡旋脱落,从而产生噪声。在高速列车的转向架处会产生较明显的气动噪声,尤其是在头车前转向架部位。转向架部位的气流非常复杂,对转向架部位气动噪声的产生机理至今还未有很合理的解释。湍流流动产生气动噪声的来源包括:车身表面、头车和尾车。由于高速列车车身表面存在湍流层,会在车身表面产生气动噪声。对于300km・h-1的列车运行速度,它是所有气动噪声中最低的,
对总的车外辐射噪声影响较小,但也是最难以抑制的。而且,随着列车速度的进一步提高,它会越来越显著甚至起主导作用。另外,车身表面湍流流动会对车体形成波动载荷,使其强迫振动,进而使车身结构产生振动声辐射,对车内噪声产生较大影响[13]。由于头车车头附近有很多集中的表面状态变化,另外沿表面的气流大,从而导致在该处产生剧烈的空气湍流并形成噪声,其噪声频谱呈连续分布特性。列车尾流不单对行车安全和周边环境带来不利影响,还会产生尾流气动噪声。高速列车尾流气动噪声相对其他气动声源所产生的不利影响要小,但作为高速列车气动噪声来源之一,须在设计阶段给予相应的重视。113 集电系统噪声高速列车集电系统在高速运行情况下会产生较剧烈的噪声,包含弓网滑动噪声、电弧噪声以及气动噪声。弓网滑动噪声是由于受电弓和接触网之间相对滑动、使周围空气产生高频振动而产生的,在高速列车发车、停车时的噪声中占重要比例。电弧噪声是由于受电弓与接触网发生瞬时脱离时产生的弧光噪声。在日本新干线高速列车噪声问题中电弧噪声一度非常突出,后来通过在受电弓与接触导线接触部分采用柔性结构,成功消除了电弧噪声。114 高架结构噪声当高速列车在高架结构上运行时,由于列车运行激发轨道结构振动并通过高架结构各个部件(如承重梁、墩台等)从地面向临近的建筑物传递,引起建筑物的墙壁、地板以及天花板振动而产生的低频噪声,称为“二次噪声”或结构噪声。高架结构噪声频率比较低,主要分布在几十赫兹到数百赫兹范围内,而且高架桥结构辐射面积大,用声屏障隔声的方法控制二次噪声几乎没有效果。控制高架结构噪声最有效的方法是阻止轨道振动的传递,即用隔振的方法降低轨道传递给结构的振动,从而降低结构的振动能量,减少结构的噪声辐射。
2 高速列车噪声水平和声源识别211 高速列车噪声水平经过多年的研究开发,相比高速铁路发展初
78第1期 350km・h
-1高速列车噪声机理、声源识别及控制期,高速铁路噪声得到了很好的控制,目前国内外高速铁路噪声情况如表1所示。噪声的测量位置为距轨道中心线2510m、距轨顶面315m高处(日本高速铁路为距地面112m高处)。表1 国内外高速列车噪声[7,8]
列车类型测试地点列车不同速度时的噪声/dB(A
)
250/(km・h-1)300/(km・h-1)320/(km・h-1)350/(km・h-1)
TGVDuplex法国8710911092109510TGVAtlantique法国90159417TGVReseau法国891091159410a9710
ICE3法国德国87158515901089109115
9210
AVE西班牙861090109110SHINKANSEN日本73107710FSATECH360日本7415
a
CRH中国8312b8711c9210
d
注:a—测试速度330km・h-1;b—测试速度258km・h-1;c—测试速度312km・h-1;d—测试速度347km・h-1。
由表1可见:我国高速列车的噪声水平优于欧洲高速列车的,但与日本相比还存在一定的差距。212 高速列车噪声声源识别根据国外高速列车运行噪声声源识别试验,在列车和线路状况满足ISO3095—2005标准[13]相关要求的前提下,在我国京津城际铁路选取了现场测试工点,安装多通道阵列式噪声数据采集分析系统,如图3所示。该阵列共78通道,为轮辐式阵列构型,直径410m,阵列中心距钢轨顶面211m
高,距轨道中心线1210m远,满足400～8000
Hz频率分析范围的要求。
图3 多通道阵列式声源识别系统 基于波束形成(Beamforming)声源识别原理,采用多通道阵列式噪声数据采集分析系统,测得我国CRH3高速列车以394km・h-1速度运行情况下的车外辐射噪声声强云图,如图4所示。由图4可见,我国高速列车以394km・h-1速度运行
时,车外辐射噪声的主要声源为转向架、轮轨接触位置、受电弓及其底座以及车辆连接处的气动噪声。与其他位置转向架处的气动噪声相比,头车转向架的气动噪声更大。
图4 车外辐射噪声声强云图213 高速列车车辆的声暴露级图5给出了高速列车各车对应声强云图平面处的声暴露级垂向分布情况,整个横轴对应的声暴露级范围为120～127dB(A)。图中,数字1～8表示高速列车的第1至第8节车辆。由图5可见:测得的最大声暴露级位于头车轮轨接触位置处,在车轮中心处达到最大,该处同时对应着声强云图中最
图5 高速列车(394km・h
-1)车辆的声暴露级
88中 国 铁 道 科 学 第30卷