1. 上海工程技术大学 城市轨道交通学院,上海 201620;
2. 上海市轨道交通振动与噪声控制技术工程研究中心,上海 201620;
3. 山东职业学院 铁道机车车辆学院,济南 250104;
4. 西南交通大学 轨道交通运载系统全国重点实验室,成都 610031;
5. 南安普顿大学 声与振动研究所,南安普顿 SO17 1BJ;
截至2022年底,中国的高铁运营里程已达4.2万公里,最高运行时速达350公里。此外,时速400公里的高速列车也在研发中。为了控制高铁的通过噪声和车内噪声,本文作者及团队承担了多项国家重点项目,在高速铁路的振动噪声领域进行了系统深入的研究。本文主要介绍通过这些项目所取得的部分成果和进展,包括:高速铁路通过噪声测试结果和特征;基于麦克风阵列技术的高速铁路噪声源对通过噪声的贡献量分析;高速铁路轮轨噪声、气动噪声和高架桥梁结构噪声的建模预测;考虑多孔弹性介质的车体复合结构的声振特性研究;运行工况下高速列车转向架振动传递特性分析;基于SEA的车内噪声预测。此外,还讨论了高速铁路噪声有待进一步研究的问题及潜在的控制技术。
https://academic.oup.com/iti/advance-article/doi/10.1093/iti/liad015
介绍了基于麦克风阵列技术的通过噪声声源贡献量分析方法;
介绍了考虑轮对高速旋转和移动,以及轨道结构的无限长和周期性的轮轨噪声预测方法;
综述了高速列车气动噪声的风洞试验、受电弓和转向架区域的预测方法研究现状;
介绍了基于周期结构理论和2.5D声学边界元的高速高架桥梁噪声的建模和预测方法;
介绍了基于Biot理论和2.5D有限元/边界元的高速列车车体多介质复合结构的声振特性研究;
介绍了转向架悬挂系统振动路径分析研究;
阐述了基于SEA的车内噪声预测方法。
图1 350 km/h运行时通过噪声声源贡献量分析:(a) 时域;(b) 频域;(c)总值
(a)旋转轮对;(b)分析旋转轮对动态特性的二维有限元模型;(c) 轮轨接触点的原点导纳(实线表示不旋转,虚线表示以300公里/小时旋转)
图4 距离轨道中心线25m、钢轨顶部3.5m处的通过噪声测试值(三角形)和轮轨噪声预测值(圆形)对比:
(a)160 km/h~350km/h的总声压;
(b)350 km/h运行时的1/3倍频程频谱
图5 头车转向架区域的气动噪声:
(a)偶极子源强度;
(b)距转向架中心20m处
的1/3倍频噪声谱(400km/h)
图6 不考虑木骨结构的多层复合结构的隔声量:(a)入射角度示意图;
(b)不同多孔吸声层对隔声量的影响
图7 基于时域响应重构的运行工况下高速列车转向架构架荷载识别流程图