400 km/h高速铁路轮轨噪声与二次结构噪声预测及分析

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。

铁路连续槽形梁桥静力特性分析

为给铁路连续槽形梁桥结构简化计算和优化设计提供理论依据,以某(40+64+40) m箱形截面铁路连续槽形梁桥为背景,进行铁路连续槽形梁桥静力特性分析。采用ANSYS软件建立该桥空间实体有限元模型,分析桥梁变形、控制截面应力分布、边梁和道床板的受力特点以及边梁和道床板分担纵向弯矩的比例,并对不同截面槽形梁桥的边梁与道床板承担纵向弯矩比例进行对比。结果表明:在恒载及列车活载作用下,中支座附近边梁向槽内倾斜,槽口减小;主跨跨中和边支座附近边梁外斜,槽口略微扩大;全桥各截面边梁下缘最大压应力明显大于道床板下缘最大压应力,截面下缘应力分布不均匀现象显著,剪力滞效应突出;该桥边梁和道床板在主跨跨中截面分担纵向弯矩的比例为1.41∶1,在两中支座处截面的分担比例分别为3.78∶1和4.00∶1,主跨跨中截面边梁承担弯矩的比例较低;槽形梁桥边梁与道床板的弯矩分担比例与二者的竖向抗弯刚度比呈正相关;箱形截面槽形梁相较其它截面槽形梁具有更大的抗弯刚度,可实现更大的跨度。

基于迭代RMSE法的约束阻尼板动力特性分析

忽略约束阻尼结构阻尼层黏弹性材料虚刚度及参数频变特性会对计算该结构模态损耗因子带来误差.本文在修正模态应变能法(RMSE法)的基础上,结合迭代算法,分析了黏弹性材料虚刚度及参数频变特性对约束阻尼板的振型、固有频率和模态损耗因子的影响,探讨了约束阻尼板阻尼层厚度和约束层厚度对结构模态损耗因子的影响规律.分析结果表明:本文方法计算的固有频率和模态损耗因子与相关文献中的试验实测值吻合良好;不考虑黏弹性材料参数频变特性,各阶模态振型形状基本不变,但部分振型的相位相反;阻尼层剪切模量直接影响到结构固有频率,忽略其频变特性会导致在低阶时计算结果偏大17.2%,高阶时偏小7.6%;低阶模态时,忽略黏弹性材料频变特性的模态损耗因子误差最大可到56.0%;约束阻尼板模态损耗因子随阻尼层厚度增加而增大,随约束层厚度增加先增大后减小.

轨道交通桥梁低矮弧形声屏障降噪性能研究

以某城市轨道交通高架低矮弧形声屏障作为研究对象,分别选取有、无声屏障断面,开展列车通过时的噪声测试;基于有限元法、边界元法和统计能量分析法,建立轨道交通高架综合噪声预测模型并进行了试验验证。基于测试结果和预测结果,研究了城市轨道交通高架噪声的空间分布规律,分析了低矮弧形声屏障的降噪特性,探讨了低矮弧形声屏障对梁侧噪声分布的影响。研究结果表明:在无声屏障断面的情况下,轨面以下测点主要受低频桥梁结构噪声的影响,噪声随距离的衰减速度较慢,距离每增大一倍,噪声衰减约2.44 dB(A);轨面以上测点主要受高频轮轨噪声影响,噪声随距离的衰减速度较快,距离每增大一倍,噪声衰减约5.68 dB(A);低矮弧形声屏障对中高频噪声具有较好的降噪效果,但增大了低频噪声,这可能是由于声屏障的二次结构噪声辐射所导致的;低矮弧形声屏障在距离线路中心线7.5 m, 25 m处的插入损失分别约为5~8 dB(A)和2~6 dB(A);低矮弧形声屏障在梁侧插入损失约为4~6 dB(A),由于声屏障振动辐射二次结构噪声,桥梁跨中断面局部区域噪声增大。

基于响应面法的槽形梁结构噪声优化研究

轨道交通槽形梁结构在列车动载作用下会辐射低频噪声,这种低频噪声对人体健康危害很大。以轨道交通30 m简支槽形梁为研究对象,基于车桥耦合分析模型,利用有限元法和边界元法计算槽形梁结构辐射声功率。将响应面法与辐射声功率计算相结合,建立了以槽形梁辐射结构噪声在分析频率范围内的总声功率级为目标及以槽形梁质量为约束的声学优化模型,再利用序列二次规划法进行求解,最终找出了槽形梁结构声学最优的截面尺寸。优化后槽形梁底板厚度为0. 34 m,腹板厚度为0. 22 m。计算结果表明,利用响应面法可以有效的对槽形梁进行声学优化,而且优化后的降噪效果还是比较显著的。

地铁车辆段不同区域振动特性对比分析

基于广州某车辆段的现场实测,分析了列车运行引起试车线、咽喉区、检修线区域的振动特性差异,总结了三类区域振源的衰减规律,并用统计学方法对比各组测试数据的离散特性,最后对车辆段内各区域进行了环境影响评价。研究结果表明:试车线引起地面垂向振动的主要频率为60~80 Hz,咽喉区地面垂向振动主要频率为50~60 Hz,库内检修线地面垂向振动主要频率为20~40 Hz;从各工况Z振级拟合曲线可以得出,试车线列车荷载引起的近地点振源强度最大,咽喉区次之,检修线最小;在咽喉区,相对于采用混凝土轨枕的轨道,采用聚氨酯轨枕的轨道引起地面振动明显增大且衰减较慢,轨道结构及道床应进行减振优化。按照GB 10070-88标准,试车线距振源5 m内的振动超过限值,咽喉区距振源10 m内的振动超过限值,而检修线在2.5 m外区域的振动均满足限值要求。

基于声传递向量法的槽形梁结构低频噪声研究

轨道交通槽形梁结构在列车动载作用下会辐射低频噪声,这种低频噪声对人体健康危害很大。以轨道交通30 m的简支槽形梁为研究对象,基于车辆-轨道耦合动力学模型,利用有限元法计算了列车荷载作用下槽形梁的振动响应,再利用声传递向量法分析了槽形梁结构辐射噪声及其特性,最后对槽形梁结构各板件的噪声辐射贡献进行了研究。分析结果表明:轨道交通槽形梁底板的垂向振动速度振级和腹板的横向振动速度振级的峰值频率均为63 Hz,且底板的垂向振动响应是最大的。槽形梁结构噪声的线性声压级的峰值频率在63 Hz附近,且当频率为63 Hz时,槽形梁结构噪声的辐射范围最广,衰减得最慢。槽形梁结构噪声辐射的主要区域在梁体的正上方和梁体的正下方,且梁体正上方的结构噪声要大于正下方。槽形梁底板对结构噪声的贡献量是最大的,其次是腹板,翼缘板对槽形梁结构噪声的影响很小。

轨道交通槽形梁结构低频噪声预测与优化

为降低轨道交通槽形梁在列车动荷载作用下辐射的低频噪声,以轨道交通30m简支槽形梁为研究对象,基于车桥耦合分析模型,利用有限元法和声传递向量法计算分析槽形梁辐射的结构噪声及其特性。利用中心组合试验设计方法,建立槽形梁结构低频噪声优化的响应面模型,利用序列二次算法求出槽形梁结构声学最优的截面尺寸。结果表明:槽形梁结构振动与噪声的峰值频率在63 Hz附近,其与轮轨耦合振动的峰值频率有关,当频率为63Hz时,槽形梁结构噪声的辐射范围最广,衰减最慢。槽形梁结构噪声辐射的主要区域为槽形梁的上部和下部,且槽形梁上部区域的结构噪声大于下部区域。优化后的槽形梁底板厚度为0.294m,腹板厚度为0.244m。优化后槽形梁声场场点的总声压级可降低3dB左右,且面声场的整体降噪效果也较好。

横风作用对重载铁路桥上列车脱轨全过程的影响

基于货物列车-轨道-桥梁系统(FTTB系统)空间振动计算模型,将横风作用转化为构架蛇行波,建立横风作用下FTTB系统空间振动计算模型;根据列车脱轨能量随机分析方法,提出横风作用下重载铁路桥上列车脱轨全过程计算方法及列车脱轨预警原理;实现不同风速、车速下桥上列车脱轨全过程计算,分析横风对列车脱轨全过程的影响。结果表明:车速60~80 km/h、风速20.7~28.4 m/s时,车轮悬浮量均达到25 mm,列车脱轨;随着风速及车速的增大,脱轨系数、轮重减载率、转向架与钢轨横向相对位移、梁跨跨中及墩顶横向位移均增大明显;考虑安全系数1.25,得到不同车速、风速下转向架与钢轨横向相对位移预警阈值。上述结论可为研发横风作用下桥上列车脱轨预警装置提供理论依据和基础数据。

基于FE-SEA混合法的列车结构噪声降噪研究

基于声固耦合理论,采用有限元-统计能量(FE-SEA)混合法,建立高速列车车体-车内声腔耦合系统结构噪声预测模型,预测了20~500 Hz频段内垂向二系悬挂力激励下的车内结构噪声,并且分析了矿棉、毛毡和玻璃棉三种吸声材料对车内噪声的降噪特性;同时,分别分析了玻璃棉厚度、微穿孔板的孔径和穿孔率对车内噪声的影响。结果表明:在低频段内,微穿孔板对噪声有明显的降噪效果,且孔径小、穿孔率大的微穿孔板对车内噪声的降噪效果更明显;在高频段内,多孔吸声材料对噪声有明显的降噪效果,玻璃棉作为多孔吸声材料时,其厚度越大,降低车内噪声的幅值也越大。

基于动柔度法的轨道高架桥橡胶垫减振性能研究

为探讨下橡胶垫对桥梁减振效果,基于动柔度法建立车辆-轨道-桥梁耦合的垂向动力学模型,车辆考虑1/8轮对系统,只考虑一系弹簧阻尼计算车轮动柔度,钢轨看作无限长Timoshenko梁,桥梁简化为简支的Euler梁,扣件系统、橡胶垫用线性弹簧阻尼单元模拟,联合车轮动柔度、钢轨动柔度和线性接触动柔度计算频域轮轨力并施加到钢轨上,计算钢轨、道床板、桥梁的动力响应。采用振动加速度级、加速度级插入损失和Z振级插入损失评价橡胶垫的减振效果,结果表明,采用橡胶垫后钢轨振动响应略有增大,Z振级插入损失为–0.81 d B,道床板振动响应大幅增加,Z振级插入损失为–10.3 d B,桥梁的振动响应减小明显,Z振级插入损失为:15.6 d B,计算结果表明橡胶垫能有效的降低桥梁结构振动,相关的研究为桥梁的减振降噪提供了一定参考。

基于波数有限元-边界元法的无砟轨道声辐射特性分析

为研究无砟轨道声辐射特性,建立了CRTSⅠ型板式无砟轨道的波数有限元振动模型。在钢轨顶部施加单位谐荷载,以求出的钢轨及轨道板的振动速度响应为边界条件,再采用声学波数边界元法计算出钢轨、轨道板及轨道整体结构的声辐射特性。分析结果表明:钢轨、轨道板及轨道整体结构的声功率级在一阶峰值频率前随频率增大而近似线性增加,在一阶峰值频率后,声功率级波动较大且出现多个峰值。在轨道整体结构一阶峰值频率前轨道板的声辐射贡献量占主导,而在该峰值频率后钢轨声辐射的贡献量逐渐占主导作用。扣件刚度主要影响一阶峰值频率前轨道整体辐射声功率,随着扣件刚度的增加,轨道整体结构声功率级幅值明显降低。CA砂浆层弹性模量的变化对轨道板辐射声功率级影响较大,但对轨道整体结构辐射声功率级的影响较小。

铁路结合梁桥结构噪声的数值预测与试验验证

基于车-线-桥耦合振动和统计能量分析,提出铁路钢-混结合梁桥车致振动与结构噪声的理论计算方法。车-线-桥耦合振动分析中,采用有限元方法建立梁-板混合模型,计算桥面板的振动能量,代入并求解统计能量平衡方程,得到桥梁各子系统间的振动能量传递,根据桥梁各构件的振动响应计算桥梁辐射的结构噪声。通过对某三跨钢-混结合梁桥辐射噪声进行现场实测,验证了理论预测模型。分析结果表明:结合梁桥结构噪声主要位于20~1 000Hz频段,计算此类桥梁结构噪声时截止频率可以取1 000Hz;计算主跨跨中断面距近轨不超过25m场点的结构噪声时,可忽略邻跨的影响;全频段内下翼缘辐射噪声最小,315 Hz以上频段以腹板辐射噪声为主,315Hz以下频段以桥面板和钢梁腹板辐射噪声为主。

钢桁结合梁桥约束阻尼层减振降噪方法研究

结合模态应变能法和统计能量分析,提出约束阻尼层桥梁车致振动与结构噪声理论计算方法,探讨约束阻尼层参数对高速铁路钢桁结合梁桥噪声的影响规律。分析结果表明:高速铁路钢桁结合梁桥辐射结构噪声问题突出,亟需减振降噪处理;钢桁梁主要构件中腹板辐射噪声大于翼缘板,对腹板敷设约束阻尼层进行减振降噪更有效;阻尼层剪切模量增大对高频降噪有利;相同的约束阻尼层构造对厚度越小的基层,减振能力越强;约束阻尼层可明显降低钢梁的局部振动,并能降低全频段的桥梁噪声;约束阻尼层对高频段噪声的降低量大于低频;敷设约束阻尼层使场点M(水平距近轨中心线25m、竖向高出轨面3.5m)的声压级降低5.1dB(A),其质量仅为结构恒载的0.15%。

地铁环境振动源强测试与评价标准分析

实测南昌地铁1号线隧道内约200趟列车通过邻近非减振与减振断面的振动响应。基于不同振动评价标准,从统计角度分析了不同车次列车运行对时域和频域的影响、测点位于隧道壁不同高度对振动源强值及钢弹簧浮置板减振量评价的影响。分析结果表明:钢弹簧浮置板隧道壁上的减振效果明显,但浮置板本身的振动响应大幅增加。不同车次对各测点低频段及隧道壁高测点影响较大,但对Z振级影响较小。振动在隧道壁上低频段有所放大。由隧道壁低测点测得的最大Z振级最适合评价地铁源强值,南昌地铁实测源强值为76.66 d B。不同高度测点及不同评价标准对浮置板减振量评价有较大影响,建议采用低测点最大Z振级评价浮置板减振量。

轨下胶垫频变黏弹性对轨道交通箱型梁动力响应影响分析

为探讨轨下胶垫频变黏弹性对轨道交通箱型梁动力响应影响规律,以WJ-7B型轨下胶垫(URRP)为研究对象,采用FVMP参数模型表征其频变黏弹性,建立考虑轨下胶垫频变黏弹性的车−轨−桥垂向耦合频域分析模型,运用虚拟激励法计算轨道交通箱型梁随机动力响应。研究结果表明:轨下胶垫的频变黏弹性表现为模量与损耗因子均随频率增大而增大,且增大幅度逐渐变缓;轨下胶垫频变黏弹性对[0,20)Hz频段的车−轨−桥耦合动力响应影响较小;刚度频变导致总动柔度及其相位在较高频段向高频迁移;损耗因子频变仅会降低较高频段固有频率附近的动柔度和相位角幅值;箱型梁各输出点在不同工况下的动力响应规律一致,刚度频变导致动力响应主频向高频迁移,损耗因子频变导致动力响应在固有频段附近有所降低;与轨下胶垫力学性能参数(刚度、损耗因子)取定值相比,考虑轨下胶垫频变黏弹性会导致箱型梁动力响应在[20,54)Hz与[177,200)Hz频段偏低,在[54,137)Hz频段偏高。

轨道交通噪声评价与控制标准探讨

轨道交通噪声问题日益突出,相关的标准是评价和控制轨道交通噪声的关键。我国当前现行的轨道交通噪声标准缺乏系统性,相互之间不成体系,甚至存在互相矛盾的情况。另外,涉及轨道交通噪声的标准的目的和适用范围有所不同,在理解和应用中仍然存在一些误区。这些都给轨道交通噪声评价和控制的实施带来一定困难。对现行轨道交通噪声标准的分析表明,现行的部分标准等同采用或修改采用已被替代的ISO标准,已不适应当前社会对噪声控制的要求,又由于标准之间存在矛盾,因此需要对现行部分标准进行修订。评价轨道交通车外噪声需同时考虑每列车经过时的噪声水平和车流密度因素,宜采用特定时间间隔内的等效连续A声级作为噪声评价指标。轨道交通噪声测试和评价时的频率范围应根据各声源的特点作明确规定。高速铁路高架车站站房的噪声问题已十分突出,亟需制定相应噪声限值和测量方法标准,改善乘客候车舒适性,避免站内工作人员健康受到噪声危害。

不同轨道结构形式下地铁隧道振动传递特性试验研究

为探明不同轨道结构形式下地铁隧道的振动传递特性及减振效果,以南昌地铁3号线为工程背景,分别选取普通板式轨道地段、双层非线性减振扣件轨道地段、隔离式减振垫轨道地段,开展现场锤击试验。基于现场测试结果,研究不同轨道结构形式下地铁隧道的振动传递特性,并分析不同轨道结构的减振效果。结果表明:隔离式减振垫轨道的减振效果最佳,其次是双层非线性减振扣件轨道,普通板式轨道减振效果最差;双层非线性减振扣件轨道在80 Hz~170 Hz范围内表现出良好的减振特性,隔离式减振垫轨道则在30 Hz以上频段均表现出显著的减振特性;与普通板式轨道相比,双层非线性减振扣件轨道和隔离式减振垫轨道的减振效果分别约为5.6 dB和10 dB。

高校科研绩效融合评价模型的构建及应用研究

以高等院校科研绩效评价为研究主题,基于"投入—产出"理论并适当延伸,建立三个层级的高校科研绩效评价指标体系;运用层次分析法,对各个指标的权重进行分析并进行一致性检验,确定其权重值;以反映高校科研水平的定量数据分析和行业代表性专家研究的定性评价相融合的评价方法对高校进行科研绩效融合评价;分别以对江西省五所高校的科研数据和其中一所高校的I学科的科研数据为样本,利用建立的科研绩效融合评价模型进行绩效分析,揭示了高校科研绩效的特点和差异,为"破五唯"背景下高校科研绩效评价、学科评估以及高质量教育体系的建设提供参考。

铁路钢板结合梁桥约束阻尼层减振降噪分析

约束阻尼层通过剪切变形耗散振动能量,能在较宽的频率范围内达到减振降噪的目的.本文基于模态应变能法,车-线-桥耦合振动和统计能量分析,提出了约束阻尼层铁路结合梁桥的振动与噪声理论计算模型.对某(32+40+32) m连续板梁钢-混结合梁桥敷设约束阻尼层后的振动与噪声进行了仿真分析和现场测试.分析结果表明:敷设约束阻尼层后该桥振动与噪声理论计算与现场实测结果吻合良好,本文提出的约束阻尼桥梁振动与噪声计算方法可行;全桥在钢梁的腹板敷设约束阻尼层328.23 m^2后,振动加速度在整个分析频段内都得到了有效的降低,腹板和下翼缘振动加速度级分别降低8.1和4.4 dB;场点S1和S2噪声值分别降低4.2 dB(A)和4.3 dB(A);阻尼层剪切模量和厚度存在一个最优值;当约束层厚度过大时,低频段的降噪能力逐步退化.