详情

原文传递山地城市地铁高架线路轮轨振动声辐射分析及控制

论文题名：	山地城市地铁高架线路轮轨振动声辐射分析及控制
关键词：	城市轨道交通;轮轨噪声;空间分布;弹性车轮;阻尼钢轨;全封闭声屏障;建筑布局
摘要：	近年来，城市轨道交通因其运量庞大、安全可靠、运行准时、无交通堵塞等优势，在我国迅速崛起，且发展迅猛。其中，高架线路施工周期短、维修养护方便、线路布置灵活，是城市轨道交通中重要的线路敷设形式。随着城市轨道交通的发展，它虽然有效地减轻了城市的交通负担，但是给周边的居民、工厂和学术机构造成了严重的噪音污染。为了缓解轨道交通带来的噪音污染，我们需要对其产生的轮轨振动声辐射进行精确的预测，从而确保在城市轨道交通在建设运营的全过程中，能够采取有效的减振降噪措施。　　本文以重庆轨道交通1号线石井坡-双碑段地铁高架线为工程背景，针对山地城市噪声空间分布展开预测研究，主要研究内容及成果如下：　　(1)山地城市地铁高架沿线声辐射实测特性分析。对沿线噪声进行了监测，包括桥梁结构噪声、轮轨噪声和敏感点噪声，得到了各测点的1/3倍频程声压级，为声学模型的验证提供参考依据；借助各测点1/3倍频程声压级进行能量分析，比较低频、中频和中高频声能量占比，得出中高频噪声占比最大，轮轨噪声是主要噪声贡献源；对沿线声环境进行评价，分析得出山地城市地铁高架线噪声超过规范限值10dB。　　(2)山地城市地铁高架线路耦合振动与声辐射模型建立。首先建立车辆子模型、轨道子模型和桥梁子模型，并利用轮轨关系、桥轨关系建立车-轨-桥耦合振动模型，其次以轮轨响应数据作为声学边界，建立声辐射模型，最后验证模型的准确性，通过桥梁主要模态频率验证桥梁子模型，通过非线性临界速度验证车辆子模型，以实测噪声数据验证轮轨耦合声辐射模型，声辐射模型数据得出的1/3倍频程数据与实测数据误差在4%以内，本文建立的模型能较好预测轮轨噪声。　　(3)山地城市地铁高架线路轮轨系统声振特性分析。首先对车轮和钢轨子系统分别进行模态、谐响应、声辐射效率、声功率、声指向性和声贡献率进行分析，其次分析了山地城市轮轨耦合系统的空间声场分布，得出山地城市条件下的最大声压级分区域均匀分布，最后分析了速度对轮轨动力特性和声辐射影响，得出降低速度能够优化动力特性和声环境。　　(4)山地城市地铁高架线路声辐射控制措施。依据第四章建立的山地城市轮轨耦合系统提出了四种噪声控制措施：弹性车轮、阻尼钢轨、全封闭声屏障和建筑布局。首先分析了弹性车轮和阻尼钢轨的声辐射特性和动力特性，发现两类指标均得到优化，能降低噪声 2~3dB，其次研究了全封闭声屏障的降噪效果和它对桥梁的影响，得出该措施能降噪10dB，但是它使桥梁挠度增加了一倍，最后对建筑布局进行优化，改变建筑朝向与线路呈45°角，能降噪3.3dB左右，让建筑远离声源，在50m之后声压级变化变得极小。
作者：	黄政东
专业：	交通运输
导师：	尚婷
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2023