轨道交通桥梁减振降噪2020年度研究进展

随着高速铁路与城市轨道交通的快速发展,振动与噪声问题愈发突出。传统直立式声屏障对轮轨噪声降噪效果明显,当列车运行速度超过250km/h时,其降噪量不足,为此,我国高速铁路正力推全封闭声屏障的建设。同时,随着钢桥或钢-混组合桥在我国高速铁路和城市轨道交通中逐步得到广泛应用,钢桥或钢-混组合桥的声辐射能力更强,具有频谱宽、幅值大和难控制等特点。因此,在环境敏感区域建造钢桥或钢-混组合桥时,亟待解决其噪声控制问题。围绕"高速铁路声屏障降噪性能与动力特性"和"钢桥减振降噪"两个研究方向,简要评述了该方向的研究动态及发展趋势。

轨道交通U形梁对轮轨噪声的遮蔽效应研究

轮轨噪声是列车在中低速运行时的主要噪声源之一。U形梁为下承式结构,其两侧的腹板可看作低矮的声屏障,能够对轮轨噪声起到一定的遮蔽效应,进而达到降噪效果。以箱形梁为对比,采用边界元分析方法就U形梁对轮轨噪声的遮蔽效应进行定量分析和影响因素研究。首先,对一简单障碍物的遮蔽效应进行分析,验证边界元仿真分析的精度。接着,采用类似的方法建立U形梁和箱形梁的二维边界元模型,以实测列车声源作为声源输入,并定义遮蔽损失为任意受声点在箱形梁和U形梁情况下的声级差。然后,讨论地面声反射和声源的频谱特性对模型计算结果的影响。最后,通过参数分析,研究U形梁的上翼缘宽度、腹板高度和腹板倾角对遮蔽损失的影响规律。结果表明:地面声反射效应对遮蔽损失指标的影响不大;距线路中心30m处,受声点在不高于轨面高程时,遮蔽损失可达8~10dB(A);腹板高度是影响遮蔽损失的首要因素。

钢箱梁的声振特性及影响因素研究

为分析钢箱梁的声振特性,联合锤击试验和统计能量分析(SEA)方法从统计能量分析参数和声振响应两方面进行研究。首先,以某钢箱梁节段[10.1 m(长)×4.8 m(宽)×3.1 m(高)]为对象,通过锤击激励获得顶板和底板不同位置的加速度频响函数。然后,建立SEA模型预测钢箱梁的振动声辐射,考察了各板件在100~5 000 Hz频段的模态数,并将加速度频响函数的仿真结果与实测值进行对比。最后,通过数值仿真分析,探讨了结构设计参数(加劲肋和横隔板)对统计能量分析参数和钢箱梁声振响应的影响规律。研究结果表明:除个别频带外,顶板和底板不同测点位置的加速度频响函数没有显著差异;SEA方法可较精确地预测钢箱梁的高频振动噪声,且相比有限元方法具有更高的计算效率;设置加劲肋后,板件的模态密度和输入功率均下降,子系统间的耦合程度降低,但板件的辐射效率增大;设置加劲肋后,顶板和底板的振动速度级在每个频带平均下降8.2 dB和6.7 dB,钢箱梁声功率级在每个频带平均减小3.1 dB(A);相比加劲肋厚度而言,加劲肋间距对钢箱梁声振响应的影响更大,应优先作为声学优化的主要参数;横隔板可在一定程度上降低板件的振动响应,取消横隔板将导致钢箱梁声功率级在每个频带平均增大1.3 dB(A)。