高速列车车轮隔声裙对轮轨噪声的影响研究
发布时间：2021-11-11 17:48
近年来我国高速铁路的快速发展在一定程度上推动了中国经济水平的迅速增长。高速铁路在满足更高速度等级要求的同时,轮轨间的冲击和振动将会增强,噪声水平随之迅速上升,高速铁路发展所引发的噪声污染问题也将愈发严峻。高速铁路噪声不仅严重干扰人们的正常作息,还会对其身心健康造成不可逆的损伤;除此之外,列车运行产生的剧烈振动会导致沿线建筑物的受迫振动以及相关设备使用寿命的减少。因此,开展高速铁路噪声的预测及控制具有不可忽视的重要意义。轮轨噪声在高速铁路噪声中占比极大,而车轮噪声又是轮轨噪声的重要组成,所以本文针对车轮隔声裙对轮轨噪声的屏蔽和控制进行了系统的研究。首先选取高速列车车轮作为研究对象,基于结构振动理论和声学理论,采用有限元和边界元分析法,以自振特性、位移导纳、声辐射效率和声辐射指向性作为评价指标,对车轮的振动与噪声辐射特性进行了一系列的研究,为车轮噪声辐射的预测与控制提供一定的理论基础。其次利用车轮隔声裙对轮轨噪声进行控制,在结构隔声理论的基础上,采用统计能量分析法,以传递损失作为评价指标,系统分析了车轮隔声裙相关参数对其降噪性能的影响,为车轮隔声裙的优化设计与选取提供一定的理论参考。最后使...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中国高速铁路网规划图
高速列车车轮隔声裙对轮轨噪声的影响研究-2-健康造成不可逆的损害，例如噪声对人体的听力、心脏血液循环、呼吸系统和情绪等都会产生严重的损伤。另外，列车运行产生的剧烈振动也会导致沿线建筑物的受迫振动以及相关设备使用寿命的减少[3]。高速列车速度越高，其运行产生的噪声污染就越严重。与此同时，人们开始重视声环境对健康的影响，并对高速铁路的发展质量提出了更高的要求：不但要延续铁路运输一直以来的高速性，更要满足新时期绿色、环保等社会经济发展理念下的安全性、舒适性和环保性。因此，如何控制高速铁路噪声辐射，减少其对人们工作和生活的影响，避免铁路沿线声环境的严重污染，是高速铁路发展所面临的重大挑战。积极开展高速铁路噪声的预测和控制研究，旨在了解高速铁路噪声的产生机理，为高速铁路噪声的控制提供理论基础，为噪声控制措施及结构的选取提供依据，为高速铁路减振降噪措施的优化提供参考。1.2高速铁路噪声的组成及降噪措施1.2.1高速铁路噪声的组成高速铁路噪声是列车在运行过程中，由各个结构的振动产生并向外辐射的，相比其他类型的环境污染来说有以下特点：(1)物理性，高速铁路噪声不会产生可见可触的污染物，声能会以热量的形式散逸；(2)即时性，高速铁路噪声污染随声源振动而产生，不会长期留存；(3)流动性，高速铁路噪声相对于固定监测点是流动的，噪声污染随声源的迁移而移动[4]。高速列车车外噪声声源识别所采用的噪声测试系统如图1.2所示，进行现场测试时该系统能够检测到高速列车周围声环境中不同测点的声能量[5]。图1.2高速列车车外噪声测试系统[5]
高速列车车轮隔声裙对轮轨噪声的影响研究-24-3车轮振动及噪声辐射仿真研究3.1车轮声辐射预测模型本文对车轮的振动特性研究采用了有限元分析法。利用三维设计软件SolidWorks和有限元分析软件ANSYS建立了车轮有限元模型。铁路所用车轮的辐板型式可以分为S型、直板型和波浪形，已有的研究结果表明：车轮的辐板型式不同，车轮的振动和声辐射的分析结果都会不同[57]。本文根据CRH3(ChinaRailwaysHigh-speed)型车所用的S型车轮的尺寸参数，在SolidWorks中完成车轮的三维实体模型，车轮的基本尺寸见表3.1。表3.1车轮的基本结构参数项目数据单位车轮外径785mm车轮内径273mm轮毂孔径170mm轮毂孔厚度178mm将车轮实体模型以x-t格式导入ANSYS中进行有限元分析，采用实体单元进行网格划分得到有限元模型。车轮有限元模型如图3.1所示。图3.1车轮有限元模型利用VAOne噪声计算软件，建立车轮边界元模型，填充轮毂孔以防止声泄露，车轮边界元模型如图3.2所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速铁路矮屏障降噪性能测试与优化分析[J]. 何宾. 铁道工程学报. 2019(02)
[2]现代轨道交通工程科技前沿与挑战[J]. 翟婉明,赵春发. 西南交通大学学报. 2016(02)
[3]高速铁路噪声源区划及各区域声源贡献量分析[J]. 胡文林,胡叙洪,齐春雨,王少林. 铁道标准设计. 2016(03)
[4]滚动噪声的预测方法及对降噪措施效果的评价[J]. 长仓清,彭惠民. 国外铁道车辆. 2014(05)
[5]车轮辐板开孔对车轮振动噪声辐射特性的影响[J]. 杨新文,石广田,杨建近. 中国铁道科学. 2014(02)
[6]传递矩阵法分析复合材料层合板的传声损失[J]. 万翾,吴锦武. 噪声与振动控制. 2013(01)
[7]高速铁路声屏障声学计算模式研究[J]. 苏卫青,潘晓岩,叶平. 中国铁道科学. 2013(01)
[8]高速列车运行产生的轮轨噪声预测[J]. 杨新文,翟婉明,和振兴. 噪声与振动控制. 2011(03)
[9]高速铁路噪声影响评价研究[J]. 苏卫青. 铁道标准设计. 2011(05)
[10]轨道交通轮轨噪声预测模型[J]. 徐志胜,翟婉明. 交通运输工程学报. 2005(03)
博士论文
[1]轨道交通高架箱梁桥结构声辐射的发声机理与特性研究[D]. 张小安.兰州交通大学 2019
[2]高速铁路声屏障声学设计、优化及试验研究[D]. 何宾.西南交通大学 2017
[3]高速铁路轮轨噪声理论计算与控制研究[D]. 杨新文.西南交通大学 2010
[4]轮轨滚动噪声预测与控制研究[D]. 马心坦.北京交通大学 2007
硕士论文
[1]高速铁路无砟轨道振噪特性时频域分析[D]. 肖慧娟.北京交通大学 2019
[2]列车车轮噪声控制及降噪块设计研究[D]. 杨帆.湘潭大学 2019
[3]高速铁路轮轨粗糙度噪声影响特性研究[D]. 徐俊杰.华东交通大学 2018
[4]高速铁路板式轨道轮轨振动噪声预测[D]. 钟庭生.西南交通大学 2018
[5]层合式动力吸振器在高铁车轮减振降噪的应用研究[D]. 李成斐.哈尔滨工业大学 2017
[6]轮轨滚动噪声的预测及控制研究[D]. 陈靖.华东交通大学 2016
[7]驻波管中隔声量测试方法的改进研究[D]. 赵阳.贵州大学 2016
[8]阻尼环车轮振动声辐射特性试验研究[D]. 刘玉霞.西南交通大学 2016
[9]生态敏感区铁路沿线噪声防控的运输组织措施研究[D]. 曹瑞.北京交通大学 2015
[10]高速铁路噪声源识别—津秦铁路客专试验研究[D]. 马森月.北京交通大学 2014
本文编号：3489259
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中国高速铁路网规划图
高速列车车轮隔声裙对轮轨噪声的影响研究-2-健康造成不可逆的损害，例如噪声对人体的听力、心脏血液循环、呼吸系统和情绪等都会产生严重的损伤。另外，列车运行产生的剧烈振动也会导致沿线建筑物的受迫振动以及相关设备使用寿命的减少[3]。高速列车速度越高，其运行产生的噪声污染就越严重。与此同时，人们开始重视声环境对健康的影响，并对高速铁路的发展质量提出了更高的要求：不但要延续铁路运输一直以来的高速性，更要满足新时期绿色、环保等社会经济发展理念下的安全性、舒适性和环保性。因此，如何控制高速铁路噪声辐射，减少其对人们工作和生活的影响，避免铁路沿线声环境的严重污染，是高速铁路发展所面临的重大挑战。积极开展高速铁路噪声的预测和控制研究，旨在了解高速铁路噪声的产生机理，为高速铁路噪声的控制提供理论基础，为噪声控制措施及结构的选取提供依据，为高速铁路减振降噪措施的优化提供参考。1.2高速铁路噪声的组成及降噪措施1.2.1高速铁路噪声的组成高速铁路噪声是列车在运行过程中，由各个结构的振动产生并向外辐射的，相比其他类型的环境污染来说有以下特点：(1)物理性，高速铁路噪声不会产生可见可触的污染物，声能会以热量的形式散逸；(2)即时性，高速铁路噪声污染随声源振动而产生，不会长期留存；(3)流动性，高速铁路噪声相对于固定监测点是流动的，噪声污染随声源的迁移而移动[4]。高速列车车外噪声声源识别所采用的噪声测试系统如图1.2所示，进行现场测试时该系统能够检测到高速列车周围声环境中不同测点的声能量[5]。图1.2高速列车车外噪声测试系统[5]
高速列车车轮隔声裙对轮轨噪声的影响研究-24-3车轮振动及噪声辐射仿真研究3.1车轮声辐射预测模型本文对车轮的振动特性研究采用了有限元分析法。利用三维设计软件SolidWorks和有限元分析软件ANSYS建立了车轮有限元模型。铁路所用车轮的辐板型式可以分为S型、直板型和波浪形，已有的研究结果表明：车轮的辐板型式不同，车轮的振动和声辐射的分析结果都会不同[57]。本文根据CRH3(ChinaRailwaysHigh-speed)型车所用的S型车轮的尺寸参数，在SolidWorks中完成车轮的三维实体模型，车轮的基本尺寸见表3.1。表3.1车轮的基本结构参数项目数据单位车轮外径785mm车轮内径273mm轮毂孔径170mm轮毂孔厚度178mm将车轮实体模型以x-t格式导入ANSYS中进行有限元分析，采用实体单元进行网格划分得到有限元模型。车轮有限元模型如图3.1所示。图3.1车轮有限元模型利用VAOne噪声计算软件，建立车轮边界元模型，填充轮毂孔以防止声泄露，车轮边界元模型如图3.2所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速铁路矮屏障降噪性能测试与优化分析[J]. 何宾. 铁道工程学报. 2019(02)
[2]现代轨道交通工程科技前沿与挑战[J]. 翟婉明,赵春发. 西南交通大学学报. 2016(02)
[3]高速铁路噪声源区划及各区域声源贡献量分析[J]. 胡文林,胡叙洪,齐春雨,王少林. 铁道标准设计. 2016(03)
[4]滚动噪声的预测方法及对降噪措施效果的评价[J]. 长仓清,彭惠民. 国外铁道车辆. 2014(05)
[5]车轮辐板开孔对车轮振动噪声辐射特性的影响[J]. 杨新文,石广田,杨建近. 中国铁道科学. 2014(02)
[6]传递矩阵法分析复合材料层合板的传声损失[J]. 万翾,吴锦武. 噪声与振动控制. 2013(01)
[7]高速铁路声屏障声学计算模式研究[J]. 苏卫青,潘晓岩,叶平. 中国铁道科学. 2013(01)
[8]高速列车运行产生的轮轨噪声预测[J]. 杨新文,翟婉明,和振兴. 噪声与振动控制. 2011(03)
[9]高速铁路噪声影响评价研究[J]. 苏卫青. 铁道标准设计. 2011(05)
[10]轨道交通轮轨噪声预测模型[J]. 徐志胜,翟婉明. 交通运输工程学报. 2005(03)
博士论文
[1]轨道交通高架箱梁桥结构声辐射的发声机理与特性研究[D]. 张小安.兰州交通大学 2019
[2]高速铁路声屏障声学设计、优化及试验研究[D]. 何宾.西南交通大学 2017
[3]高速铁路轮轨噪声理论计算与控制研究[D]. 杨新文.西南交通大学 2010
[4]轮轨滚动噪声预测与控制研究[D]. 马心坦.北京交通大学 2007
硕士论文
[1]高速铁路无砟轨道振噪特性时频域分析[D]. 肖慧娟.北京交通大学 2019
[2]列车车轮噪声控制及降噪块设计研究[D]. 杨帆.湘潭大学 2019
[3]高速铁路轮轨粗糙度噪声影响特性研究[D]. 徐俊杰.华东交通大学 2018
[4]高速铁路板式轨道轮轨振动噪声预测[D]. 钟庭生.西南交通大学 2018
[5]层合式动力吸振器在高铁车轮减振降噪的应用研究[D]. 李成斐.哈尔滨工业大学 2017
[6]轮轨滚动噪声的预测及控制研究[D]. 陈靖.华东交通大学 2016
[7]驻波管中隔声量测试方法的改进研究[D]. 赵阳.贵州大学 2016
[8]阻尼环车轮振动声辐射特性试验研究[D]. 刘玉霞.西南交通大学 2016
[9]生态敏感区铁路沿线噪声防控的运输组织措施研究[D]. 曹瑞.北京交通大学 2015
[10]高速铁路噪声源识别—津秦铁路客专试验研究[D]. 马森月.北京交通大学 2014
本文编号：3489259
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