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原文传递轮轨系统振动-声辐射特性研究

论文题名：	轮轨系统振动-声辐射特性研究
关键词：	轮轨系统振动;轨道声辐射;辐射噪声;有限元模型
摘要：	铁路运输网密度、运量和运输速度迅速增长导致一系列环境问题。这些问题之一是铁路环境噪声问题，它引起了人们的广泛关注。而目前铁路噪声的主要成份是轮轨噪声，它是将成为制约高速铁路和城市轨道交通发展的核心问题之一。本文的工作从研究轮轨振动入手，预测轮轨辐射噪声，从噪声源头考察降低噪声的可行性，是从根本上解决噪声问题的唯一方法。由于轮轨噪声问题涉及的学科领域非常广，其中牵涉的问题非常多，很多相关问题在世界范围内也还没有达到完全共识。为了满足我国轨道交通事业快速发展和国产化需求，本文对轮轨系统的振动-声辐射特性进行探索性的理论研究。论文的主要研究工作有： (1)以服役在我国线路上的车轮为研究对象，建立车轮三维实体有限元模型，详细分析了车轮的自由振动和频率响应特性；然后以振动响应的结果作为速度边界条件，利用声学边界元法计算车轮的辐射噪声。数值计算中，考虑了S型、直型和波浪型三种辐板型式车轮，比较了它们轮缘、名义滚动圆和车轮外侧三个接触点位置的振动一声辐射特性。结果表明，辐板型式和轮轨接触点位置对车轮声辐射具有较明显的影响。而且，不同辐板型式车轮在不同轮轨接触点位置下的声辐射特性也不相同。 (2)根据我国实际轨道结构，建立轨道系统的三维实体有限元模型，包括钢轨、轨下垫层、轨枕和道床。分析比较了本文轨道实体模型与已有轨道简化模型的数值结果，发现本文模型的数值结果在高频部分更加合理。利用该模型，研究了轨道系统的振动响应特性，并讨论不同轨道结构参数对轨道系统振动响应特性的影响。 (3)建立轮轨耦合系统三维边界元声辐射模型。考虑轮轨表面粗糙度激励和轮轨相互作用的影响，利用有限元-边界元相结合的方法，以有限元振动响应的结果作为速度边界条件，利用边界元法预测声辐射。与既有理论研究结果进行比较，验证了本文所建立的轮轨噪声模型的合理性。 (4)讨论了不同轨道结构参数、轮轨表面粗糙度、接触刚度以及列车运行速度对轨道声辐射的影响，以探求从声源上降低噪声的可行性。
作者：	方锐
专业：	载运工具运用工程
导师：	金学松
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2008
正文语种：	中文