高速铁路多跨桥梁低频结构噪声特性研究

随着高速铁路在城市地区的日益普及和运营速度的不断加快,桥梁噪声问题已经成为一个重要问题,因为桥梁区段的噪声占高速铁路噪声的80%以上。随着列车速度的不断加快,噪声预测模型中包含的桥梁跨径数成为影响准确预测桥梁噪声的主要因素。为了解决这一问题,本文以高速列车常用的32 m简支箱梁为例,采用傅里叶级数法和三维边界元法进行建模,研究桥梁跨数对高速铁路桥梁噪声的影响。结果表明,桥梁跨数对桥梁噪声的影响很大程度上取决于观测点相对于桥梁的位置和桥梁噪声的分布。具体来说,当超过54 m和部分近场区域时,至少需要5跨桥梁才能获得更精确的桥梁总噪声。该研究有助于桥梁噪声的控制,并可为在桥梁沿线不同位置实施不同长度的降噪措施提供参考。

欧洲铁路轮轨噪声研究概况

本文详细介绍了欧洲铁路轮轨噪声研究概况，分析、提出降低轮轨噪声的措施，并对在我国开展铁路噪声研究提出了建议。

欧洲铁路轮轨噪声研究方法和进展

综述了欧洲铁路轮轨噪声研究方法和进展 ,并对在我国开展轮轨噪声研究提出了建议 .

轨道结构的振动测试与分析初探

通过对实测数据的分析,初步得到轨道结构振动的频率结构和振幅范围,并与理论分析进行比较,为选择合理的模型提供参考.

拟对称振动系统特征问题的简易解法

指出了对称系统质量矩阵、刚度矩阵及它们的摄动矩阵的特殊性质，然后从对称系统的固有频率和振型出发，用摄动法推出了拟对称系统的固有频率和振型的计算公式。由于对称系统的特征问题可化为两个阶数要低得多的系统的特征问题来解，因此所建议的方法是有效的，算例表明，效果良好。

非完整力学系统不稳定性的充分条件

本文从非完整力学系统的Воронед方程出发,利用其能量积分讨论了平衡位置的不稳定性,得到了一个推广现有结果的充分性条件,最后举例说明该条件的应用。

关于线性陀螺保守系统的稳定性

如何判别陀螺保守系统x+GX+Kx=0的稳定性,是一个理论上和应用上都十分重要的问题,得到了广泛的研究.本文依据李亚普若夫稳定性定理建立了一个新的判别准则.算例表明,新的判别准则十分有效,能得到很大的稳定参数区,比现有准则优越.

城市轨道交通环境振动与振动噪声研究

论述了轨道交通环境振动与振动噪声研究中的波 频域法,数值法,实验法和统计能量分析法及其在该领域的研究进展,提出了需要进一步深入探讨的9个问题。

轮轨噪声预测与控制方法综述

通过建立轮轨噪声预测模型,给出了车轮、钢轨辐射噪声声压级谱计算式。利用有关文献中的数据,对轮轨噪声进行了预测。从轮轨接触表面的不平顺、车轮、钢轨和声源等角度讨论了轮轨噪声的控制。

转向架构架工作模态及其对车下振动传递影响初探

为进一步了解运行过程中转向架构架的真实动态特性,对实际线路运行的某高速列车进行工作模态测试,获取构架响应点之间的互谱信号并进行模态参数识别。模态参数识别方法采用最小二乘复频域法。根据其识别结果,剔除由轴箱传至构架且引起构架显著峰值的虚假模态,获得构架真实工作模态参数。结合轴箱、车体外地板振动实测频谱,找到车体外地板显著振动频率来源,进而分析转向架工作模态对车体外地板振动显著峰值的影响。本文的相关实测结果为了解运行过程中转向架构架真实动力学行为、研究车体外地板振动显著频率的产生、传递机理提供依据;同时,测试及模态参数识别方法为车体运行部件工作模态试验提供参考。

基于FE-SEA混合法的铝型材振动声辐射特性预测

基于FE-SEA混合法建立高速列车车体铝型材振动声辐射预测模型,并与FE-BEM模型的预测结果进行对比分析,验证模型的有效性,进而运用该模型分析黏弹性阻尼减振降噪技术对于抑制铝型材振动声辐射的效果。结果表明:在型材顶板、底板以及型材内表面敷设黏弹性阻尼可明显抑制500 Hz以上中高频频段的振动声辐射。在型材表面敷设黏弹性阻尼时,型材声辐射效率变化不大,型材振动被抑制导致其向半空间辐射声功率降低。对比顶板和型材内表面阻尼敷设形式,在型材底板敷设阻尼具有较高的经济性,更加有利于实现车体的轻量化设计。相关结果可为高速列车车体铝型材的减振降噪设计提供理论参考。

基于MATV的高速列车车体铝型材振动声辐射预测

运用模态声传递向量(MATV)方法预测现有高速列车车体铝型材在白噪声激励下的振动声辐射特性,分别对比阻尼损耗因子和铝型材结构截面三角形倾角对其振动声辐射的影响。结果显示现有高速列车车体铝型材结构在较宽频带范围内的声辐射效率随频率的提高整体呈上升趋势,最后基本趋近于1。240 Hz以下声辐射效率曲线呈近似线性递增的关系,240 Hz以上声辐射效率由于高阶模态的影响处于波动状态。铝型材阻尼损耗因子的增加可以减少铝型材结构向外辐射的噪声,阻尼损耗因子从0增加到1%,总声功率级急剧降低了约33.5 d B,随着阻尼损耗因子从3%增加到7%,总声功率级近似线性减小且降低速度放缓。铝型材截面三角形倾角越小,铝型材结构的声辐射效率越小,其辐射噪声的能力越弱,倾角从60°变化到30°,总声功率级降低了约27.9 d B。

对称系统的动力分析

不同的系统（如土木结构系统、机械振动系统、电力网络系统等）．其运动微分方程均可在为Ｍｘ＋Ｃｘ＋Ｋｘ＝０。工程中经常会碰到这样的系统，其参数具有对称性。这时矩阵Ｍ、Ｃ、Ｋ具有特定的性质。本文首先指出这种性质，然后利用这些性质讨论了微分方程动力分析（如运动稳定性分析）的简化。

刚体系统平面运动分析的计算机方法

借用树形结构的有关知识,讨论了加速度的计算机算法。

道碴厚度对轨道结构的影响

本文建立了车轮—轨道—道碴为一体的有限元动力计算模型。在这个计算模型中，钢轨被离散成平面梁单元，道碴是作为附加自由度包含在梁单元中。这种处理方法，使得作为附加自由度的道碴可在单元水平上进行刚度、阻尼和质量的迭加，从而极大地降低了总刚度矩阵的带宽。作为实际应用的例子，文章对不同道碴厚度条件下，轨道结构的动力响应进行了分析，获得了一些初步结论。

压剪复合型弹性车轮对市域桥梁结构噪声的影响

弹性车轮在地铁及城市轨道交通上的可应用性正在进行深入研究。我国市域线路也包括不少高架线路,因此有必要研究弹性车轮对高架桥梁结构噪声的影响。利用有限元-边界元法建立频域轮轨相互作用模型及桥梁振动声辐射模型,并利用文献测试结果对仿真模型进行验证。在此基础上,分析弹性车轮橡胶参数对桥梁结构噪声的影响,得到以下结论:弹性车轮橡胶弹性模量的变化对桥梁结构噪声辐射总声压级影响较大,当橡胶弹性模量取10 MPa时,桥梁结构噪声辐射总声压级较刚性车轮可降低4.56 dB,但随着橡胶弹性模量的增加,弹性车轮解耦频率也增加,桥梁结构噪声逐渐增大,并逐渐趋于刚性车轮情况下的桥梁噪声;弹性车轮橡胶结构阻尼比的变化对箱梁结构降噪量影响不明显,当橡胶阻尼比由0.1增至0.4时,桥梁结构噪声辐射总声压级只降低1.04 dB;弹性车轮橡胶泊松比的改变对桥梁结构噪声总声压级影响很小。研究成果对弹性车轮在城市轨道交通的推广应用提供一定的参考。

速度400 km/h轮对初始旋转惯性对滚动接触有限元模型的影响

基于显式动力学有限元方法所建立的三维轮轨滚动接触模型是研究高速铁路轮轨相互作用的有效工具。该模型既考虑轮轨的真实几何形状(包括不平顺)和材料非线性,又详细考虑轮轨间的几何接触关系和轮轨系统的纵向动力学性能,得到广泛的应用。在具体实现模型仿真时,采用隐式-显式相结合的办法。传统的做法是,隐式计算时不考虑车轮的旋转,只考虑重力作用下的静态位移场,然后将得到的静态结果作为显式计算的初始条件,同时对车轮施加前进速度和转动角速度以及转矩等条件,求解轮轨的相互作用。大量文献表明,用这种做法来启动显式动力学求解,会产生剧烈的初始瞬态响应,导致求解时间过长,甚至不收敛,尤其在速度高达400 km/h时。基于此,对上述模型进行了改进,在进行隐式计算时,首先考虑车轮的旋转,得到车轮在离心力作用下的位移,在此基础上再考虑车轮受重力作用与钢轨发生接触,得到接触斑、法向接触应力以及车轮的应力应变等,然后将更新后的结果作为显式计算的初始条件进行显式动力学求解。算例表明:改进后的模型可大大减小初始瞬态响应,减少有限元节点和网格数,从而加快计算的收敛过程,提高计算效率;轮轨力频谱存在无衰减频带,在该频带内轮轨力随着模型长度的增加几乎不衰减,传统方法难以通过增加求解区的方式得到稳态轮轨力。

高速列车复合板隔声性能的试验研究

基于室内隔声测试标准,通过试验方法,研究了多种高速列车复合板材的隔声性能。研究的板材包括:两块铝板板间夹不同厚度空气的复合板;板间夹不同密度的泡沫铝吸声材料的复合板;板间夹不同厚度的隔声垫的复合板。对以上复合板的综合研究明确了铝板夹层填充材料和厚度对隔声效果的作用。结果表明:含空气层复合铝板存在明显吻合谷,但其高频隔声性能好;泡沫铝吸声材料可有效抑制吻合谷,小的孔隙率(即增加密度)有利于提高隔声性能;隔音垫有助于提高复合板的隔声量,但是其厚度的选择要与关注的频率区段相匹配。研究结果系统地反映了复合板的影响因素,可为我国高速列车复合板隔声性能的优化提供参考依据。

高速列车噪声源声功率与速度的函数关系

为了解决既有对数经验公式无法拟合高速列车显著声源贡献率与速度的函数关系这一问题,使用轮辐声阵列进行高速列车车外声源识别试验;根据显著声源位置对列车表面进行区域划分,量化分析显著声源区域的声功率级和声功率贡献率与速度之间的关系;在既有对数经验公式的基础上,根据不同种类噪声声功率随速度的变化特性,建立新的拟合公式;结合列车噪声测试数据对新的拟合公式进行验证.研究结果表明:列车以350 km/h运行时,下部区域对列车总辐射噪声的贡献率占70%以上,升弓区域对局部区域声功率的影响最显著,超过50%;随着速度的增长,下部区域的贡献率逐渐减小,弓网区域逐渐增大,显著声源区域的贡献率变化先快后慢,最后趋于稳定;利用新的拟合方法得出,列车声源区域的声功率级和声功率贡献率与速度的拟合度基本都在0.9以上.

运用模态叠加法研究扩张式消声器的传递损失

采用声学模态叠加法建立单腔扩张式消声器传递损失计算模型,然后通过Matlab编程实现单腔扩张式消声器传递损失的数值计算。在此基础上,比较声学模态叠加法、有限元法和基于平面波假定的经典公式法在计算单腔扩张式消声器传递损失上的差别,研究单腔扩张式消声器膨胀段尺寸对传递损失的影响。结果表明,对于平面入射波,声学模态叠加法可用于单腔扩张式消声器各频段传递损失的计算;增大膨胀段的半径能有效提高低频段的传递损失,但对高频段的影响较小;随着膨胀段宽度的增大,传递损失的峰值向低频移动,传递损失最大的频段向高频移动。