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高速列车头车轮轨激励噪声预测及贡献度分析

作　者: 伊飞
导　师: 谭建平；肖友刚
学　校: 中南大学
专　业: 机械工程
关键词: 高速列车 轮轨激励 车内噪声 声学贡献度
分类号: TB535
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 103次
引　用: 1次
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内容摘要


高速列车过量的噪声将严重影响乘客和轨道沿线人们的心理、生理和正常的生活,噪声污染成了制约高速铁路发展的一个瓶颈,控制高速铁路噪声也就自然成了实现铁路可持续协调发展的必然要求。论文以控制轮轨激励下高速列车的车内噪声为目标,对轮轨激励下高速列车的噪声进行了系统研究。通过将车体、构架、轮对模化为多刚体系统,钢轨处理成由有限间隔的离散轨枕支承的无限长Timoshenko梁,建立了高速列车头车—轨道耦合动力学模型,以轮轨不平顺作为激扰谱,计算了整车的振动响应,获取了二系空气弹簧与车体接触处在三维空间内的振动载荷,结果表明：轨道不平顺在垂向和横向引起的激励载荷幅值较大,而在纵向引起的激励载荷幅值较少。建立了高速列车车身结构的有限元模型、司机室及乘客室的声学边界元模型,计算出了由轨道不平顺引起的乘客室及司机室的室内、室外噪声分布规律,探明了乘客室、司机室各面板对室内、外噪声的影响情况,得出了如下结论：司机室内的A声级在64.6-71.6dBA之间变化,司机室外的A声压级在45.7-57.8dBA变化。乘客室内的A声级在61.9-69.6dBA之间变化,乘客室外的A声压级在45.1-56.8dBA之间变化；司机室、乘客室内A声级较大的场点在40Hz、200Hz频率处的声压级较大；在激励频率40Hz时,司机室底板对主驾驶员右耳处噪声的贡献最大,声学贡献系数为47.3%,车底第三块板对乘客室内A声级最大的场点E(距走行轨中心线0.5m,车底0.05m,车头鼻锥处18.8m)噪声的贡献最大,声学贡献系数为42.4%。在激励频率200Hz时,司机室右侧墙对驾驶员右耳处噪声的贡献最大,声学贡献系数为51.8%。右侧墙第三块板对E点噪声的贡献最大,声学贡献系数为40.9%。要降低驾驶员右耳处或乘客室内的最大噪声,必须对总声级起决定作用的频率段(40Hz、200Hz)采取措施。针对40Hz的低频噪声,最好在声学贡献最大的面板上采取阻尼降噪措施；针对200Hz的中频噪声,则宜在声学贡献最大的面板上敷设一层在该频率上吸声性能好的吸声材料。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-15
  1.1 课题的研究意义  8
  1.2 高速列车噪声的产生原因  8-10
  1.3 高速列车噪声的控制措施  10-11
  1.4 轮轨噪声预测的研究进展及缺陷  11-12
  1.5 列车车内噪声计算方法概况  12-13
  1.6 本课题的主要研究工作及研究思路  13-15
    1.6.1 本课题的提出  13
    1.6.2 本课题的主要研究工作及研究思路  13-15
第二章 高速列车车头曲面造型  15-19
  2.1 高速列车车头曲面的几何表达  15-16
  2.2 CATIA曲面造型的主要方法  16-17
  2.3 高速列车头部曲面造型设计流程  17-18
  2.4 结论  18-19
第三章 高速列车头车的有限元模型  19-28
  3.1 头车车身的结构描述  19-20
  3.2 材料参数的设定及梁结构的处理  20-22
  3.3 对中空铝型材的处理  22-23
  3.4 头车车身有限元模型的建立  23-26
    3.4.1 头车背景网格向参数空间的映射  24
    3.4.2 参数域上的网格生成  24-25
    3.4.3 参数网格向物理空间的映射  25-26
  3.5 高速列车头车的有限元模型  26-27
  3.6 结论  27-28
第四章 高速列车-轨道耦合动力学仿真  28-36
  4.1 车辆系统的动力学理论  28-29
  4.2 高速列车—轨道耦合动力学仿真  29-35
    4.2.1 Simpack的动力学仿真环境  29-30
    4.2.2 高速列车头车—轨道耦合系统的动力学模型  30-32
    4.2.3 轨道激励  32-33
    4.2.4 计算结果讨论及分析  33-35
  4.3 结论  35-36
第五章 轮轨激励下头车司机室的声学响应分析  36-57
  5.1 声学边界元方程  36-42
    5.1.1 齐次的Helmholtz方程  36-37
    5.1.2 边界条件  37-38
    5.1.3 齐次Helmholtz方程的基本解  38-39
    5.1.4 声场边界积分方程  39-42
  5.2 高速列车头车司机室声学边界元模型  42-43
  5.3 激励载荷  43
  5.4 高速列车头车司机室室内声学响应结果分析  43-48
    5.4.1 声压最大点位置的确定及声级变化规律  43-46
    5.4.2 距地板面1.2m高处司机室中心线的声级变化规律  46-48
  5.5 高速列车头车司机室室外声学响应结果分析  48-52
    5.5.1 司机室室外声压最大点位置的确定及声级变化规律  48-50
    5.5.2 距轨道中心线3.5m处司机室外噪声的变化规律  50-52
  5.6 高速列车头车司机室声学贡献度分析  52-55
  5.7 小结  55-57
第六章 轮轨激励下头车乘客室的声学响应分析  57-69
  6.1 头车乘客室室内声学响应结果分析  58-61
    6.1.1 头车乘客室声压最大点位置的确定及声级变化规律  58-60
    6.1.2 距地板面1.2m高处乘客室中心线的声级变化规律  60-61
  6.2 头车乘客室室外声学响应结果分析  61-66
    6.2.1 乘客室室外声压最大点位置的确定及声级变化规律  61-64
    6.2.2 距轨道中心线3.5m处乘客室外噪声的变化规律  64-66
  6.3 头车乘客室声学贡献度分析  66-68
  6.4 小结  68-69
第七章 高速列车头车车内噪声测试  69-72
  7.1 测试仪器及测点布置  69
  7.2 测试结果分析  69-71
  7.3 本章小结  71-72
研究结论  72-73
参考文献  73-77
致谢  77-78
攻读硕士学位期间发表的论文  78

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 声学工程 > 振动、噪声及其控制 > 振动和噪声的控制及其利用
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