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原文传递高架轨道交通环境振动与噪声关键技术研究

论文题名：	高架轨道交通环境振动与噪声关键技术研究
关键词：	高架轨道交通;城市地铁;环境振动;噪声控制
摘要：	我国高速铁路的大量兴建和城市轨道交通的蓬勃发展，带来了交通的便利，加速了经济的发展，但与此同时由之引起的环境振动与噪声问题对人们的日常生活和工作带来了越来越严重的影响。高架线路是轨道交通系统重要的组成部分，控制其对周围环境的振动与噪声影响已迫在眉睫、势在必行。　　本文以高架轨道交通环境振动与噪声为主线，围绕高架轨道交通环境振动与噪声关键技术的三个方面，即理论预测、控制措施以及评价管理展开研究，三者相互关联、相辅相成。　　首先运用车辆-轨道耦合动力学理论，建立了列车荷载作用下高架轨道环境振动大系统的时程分析模型，模型中将整个振动大耦合系统分为两个分系统，其中分系统一包括了车辆系统、轨道系统、桥梁-桩基系统，分系统二包括环境土体系统，并基于MATLAB编程语言编制了高架轨道交通环境振动预测软件VTBS-1。并通过现场试验，验证了本文所建立的高架轨道环境交通振动预测模型及预测软件编制的合理性。结合VTBS-1软件的计算结果和净化后的实测数据，研究了高架轨道交通引发的环境振动的特征和规律。　　接着综合运用阻尼减振技术和优化理论，提出了带槽扩展层静音钢轨和交叉式静音钢轨两种全新的减振降噪措施，从源头降低轮轨噪声。首先通过理论分析得到了两种静音钢轨相应的最优材料和结构匹配，然后按照这些匹配制作了试验样品，通过室内试验发现:在0～4000Hz全频段内，相对标准钢轨，垂向激励下，带槽扩展层静音钢轨声辐射能降低8.2dB，交叉式静音钢轨能降低10.4dB;横向激励下，带槽扩展层静音钢轨能降低9.4dB，交叉式静音钢轨降低13.2dB。表明两者降噪措施效果显著。　　然后将波导吸振技术应用于轨道板减振，以CRTSⅡ型板为基体，提出了一种吸振频带宽和安装拆卸方便的板上波导吸振器。基于波导吸振机理对吸振器进行多尺度的优化，得到了吸振器最优参数匹配和安装方式。并以振动功率流为评价指标，对有无安装最优波导吸振器的轨道板进行研究分析发现，在0～1000Hz频段内，波导吸振器能有效地吸收并耗散掉轨道板以及由轨道板向底座板传递的多个频带处的振动能量，表明板上波导吸振器是一个非常有应用前景的减振降噪措施。　　最后以高架轨道环境噪声为例，提出基于轮轨耦合振动的噪声地图计算方法以及利用这种噪声地图来评价和管理高架轨道交通环境噪声。噪声地图计算按以下三个步骤进行:第一步从高架轨道噪声源的特点出发，采用车辆-轨道-桥梁-桩土大耦合模型计算高架轨道噪声源中的轮轨噪声和桥梁结构二次噪声，采用经验法进行估算集电系统噪声和空气动力噪声，四者求和从而得到高架轨道交通噪声源强;第二步通过结合德国schall03模式理念修正我国声导则的预测模式，采用Cadna/A软件来计算大区域噪声问题;第三步结合GIS技术，综合计算二、三维噪声地图。为了便于理解，结合深圳地铁6号线，详细地介绍了噪声地图的计算步骤以及如何利用噪声地图来评估减振降噪措施，展示了以噪声地图作为高架轨道交通环境噪声评价管理方法的优越性。
作者：	赵才友
专业：	道路与铁道工程
导师：	朱颖;王平
授予学位：	博士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文