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原文传递高架轨道轮轨噪声预测模型及分析

论文题名：	高架轨道轮轨噪声预测模型及分析
关键词：	高架轨道;轮轨噪声;预测模型
摘要：	随着我国城市轨道交通的迅速发展，出于对路基工后沉降控制、地基条件、节约土地、工程造价、环境保护等多种因素的考虑，高速铁路和城市轨道大多采用“以桥代路”的策略，高架轨道所占的比例越来越大。与路面线路相比，列车驶经高架线路时道路两侧噪声级增加2~20dBA。由于高架轨道交通作为城市交通的重要枢纽，大多穿越或位于城市中心地区，轮轨噪声、车辆噪声及桥梁结构产生的振动噪声对人们生活的影响也越来越大，引起人们和各研究学者的重视。高架轨道轮轨噪声作为高架轨道的主要噪声源，因此有必要对高架轨道轮轨噪声进行研究。　　轮轨系统结构的振动特性产生噪声的直接原因，分析轨道结构的振动是预测轮轨噪声的前提，本文以轨道结构的速度导纳作为分析结构振动的指标，采用解析法和有限元法两种方法对比计算分析了高架轨道轮轨系统的导纳特性，在此基础上建立轮轨噪声预测模型进行高架轨道轮轨噪声预测。本文的研究内容及获得的主要结论如下：　　（1）建立高架桥解析梁模型和有限元模型，分析两种模型的可靠性，在13Hz以下，梁模型的幅值比有限元模型的稍大，趋势基本一致，在13Hz以上，有限元模型的振动幅值明显大于梁模型，梁模型的幅值迅速衰减，而有限元模型衰减不明显，箱梁不再表现为简单的梁模型。由此可见，采用有限元法更合适。　　（2）通过对比分析箱型梁和U型梁的振动特性，得出在低频段桥梁的垂向振动受截面形状的影响，U型截面梁的振动明显大于箱型截面梁，在几十赫兹到几百赫兹频段内，桥梁截面形状的变化对桥梁的振动影响较小；桥梁支座刚度主要影响频率在200Hz以下桥梁结构的振动。　　（3）建立高架轨道系统有限元模型，分析了高架轨道系统的振动特性，分析结果表明，高架轨道结构的振动在6Hz出现一阶峰值，对应为高架桥的固有频率；在200Hz处出现了二阶峰值，对应为钢轨-扣件的固有频率。　　（4）高架桥基础结构形式对高架轨道结构振动的影响主要在20Hz以下，此频段内高架基础结构的振动明显大于刚性基础结构；在20Hz以上，高架基础结构对高架轨道结构的振动无影响。　　（5）分析轨道和高架桥梁参数对高架轨道振动特性的影响，主要包括钢轨扣件刚度、桥梁截面形式、桥梁结构阻尼、桥梁支座刚度。　　（6）采用ANSYS软件建立轮对系统模型，采用模态分析法分析车轮的自振频率，在车轮踏面施加谐荷载，计算车轮的径向位移导纳值。　　（7）以车轮和钢轨的振动特性为基础，结合噪声理论知识，对高架轨道轮轨噪声进行预测，预测结果表明：中心频率在250Hz以下及2000Hz以上，车轮噪声起主导作用，在3150处出现峰值；在250~2000Hz，钢轨噪声占主导地位。其中车轮噪声出现了较多的峰值，在1000Hz出现了最低值，这主要是由于在1000Hz处车轮的导纳值最小。　　（8）分析高架轮轨噪声的运行速度特性，速度分别取60km/h80km/hV V=、=、V=120km/h、160km/h200km/hV V=、=，随着列车运行速度的增大，各个频率的轮轨噪声、钢轨振动噪声和车轮振动噪声均相应增大，且随着列车运行速度的增大，各频率的轮轨噪声增加的幅度趋缓。　　（9）钢轨扣件刚度、桥梁截面形式对高架轨道结构轮轨噪声的影响主要集中在低频处，在高频段内，两者无影响；桥梁结构阻尼主要影响高架轨道结构固有频率处的噪声幅值，其他频率处不产生影响；一定范围内桥梁支座刚度的变化对高架轨道结构的轮轨噪声无影响。
作者：	曾钦娥
专业：	道路与铁道工程
导师：	雷晓燕
授予学位：	硕士
授予学位单位：	华东交通大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文