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原文传递轮轨滚动噪声预测与控制研究

论文题名：	轮轨滚动噪声预测与控制研究
关键词：	高速铁路;火车噪声;噪声控制;轮轨关系;降噪屏障
摘要：	随着高速铁路和城市轨道交通的快速发展，铁路噪声污染引起日益人们的关注。本文基于Remington滚动噪声模型、轮对和轨道系统的有限元模型，建立了轮轨滚动噪声预测模型。该模型能够预测轮对径向和轴向滚动噪声以及轨道垂向滚动噪声；对轮对和轨道系统的动力分析则采用有限元方法。通过与实测数据比较，发现近场噪声频谱和铁路边界处的最大声级均吻合较好，近场测点的预测声级与实测值相差2～3dBA，边界测点相差1dBA。基于此模型，本文还对影响滚动噪声的多种参数进行了仿真研究。本研究在刚性车轮滚动噪声预测方法的基础上，采用有限元法计算弹性车轮模态损失因子和平均振动响应，预测了弹性车轮的轮轨滚动噪声。通过比较，本文预测的弹性车轮相对刚性车轮滚动噪声频谱的变化、橡胶层弹性模量和损失因子对滚动噪声的影响，均与文献一致，验证了本文弹性车轮滚动噪声模型的正确性；通过研究约束阻尼层对车轮结构阻尼的影响，预测了阻尼车轮的轮轨滚动噪声。阻尼车轮能够有效降低车轮滚动噪声，因而当车轮滚动噪声对总噪声的贡献较大时，则能够取得较好的降噪效果。本文对刚性车轮和钢轨的截面形状进行了探讨，研究表明，车轮和钢轨的优化均可有效降低各自的滚动噪声，对对方噪声的影响较小，因而分别对车轮和钢轨进行优化降噪是合理的。车轮优化是以轮轨总噪声为目标函数，对车轮的形状，包括轮毂厚度、轮辋和辐板的形状以及各过渡圆角等分别进行了研究。通过车轮优化，其滚动噪声及其峰值均有显著降低，但由于钢轨滚动噪声对总噪声贡献较大且降噪非常有限，则总噪声降低不明显，最大仅为1.31dBA。钢轨优化以其噪声峰值为目标函数，结果表明，对未经优化的车轮，总噪声降低了1.48dBA，而对于优化后的车轮，降噪效果比较明显，轮轨滚动噪声降低达到4.15dBA。因此，车轮和钢轨的初始滚动噪声频谱对优化效果影响较大。本文以降低其成本为目标，将降噪要求作为声学约束，对设置位置、高度、长度和项部折角等进行了优化设计。对多种截面形状的声屏障和轨边矮墙的研究表明，声屏障的各参数对其经济性和降噪性能的提高都是重要的，整体优化设计方法能够使设计参数更加合理，较目前多种设计方法有更好的经济性和降噪性能；通过轨边矮墙与声屏障的比较和折角声屏障的效费研究，发现两者相比直立声屏障均可大幅降低降噪成本。
作者：	马心坦
专业：	车辆工程
导师：	杨绍普
授予学位：	博士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2007
正文语种：	中文