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原文传递高速列车车轮非圆化对振动噪声的影响及演变规律研究

论文题名：	高速列车车轮非圆化对振动噪声的影响及演变规律研究
关键词：	高速列车;车轮非圆化;振动噪声;演变规律
摘要：	随着高速铁路的快速发展，过高的车内外振动噪声水平成为制约高速铁路发展的因素之一，因此，对高速列车振动噪声问题的研究现已成为轨道交通振动噪声研究中的热点。已有研究结果表明，轮轨系统的振动及噪声是轨道车辆振动噪声的重要来源之一。轮轨振动受轮轨表面状态影响较大，车轮表面严重的非圆化磨耗将会加剧轮轨滚动冲击，对高速列车振动及噪声产生不利影响。本文通过大量现场对比试验，研究了高速列车振动噪声和车轮表面非圆化特性，确定了振动噪声的总水平及频谱分布规律，并研究了车轮非圆化与振动噪声间的相互作用及影响关系。研究结果可为高速列车低噪声设计以及改进车轮镟修手段提供参考。　　首先，本文选定随车司乘人员反映的出现异常噪声的车厢（下文用车厢A表示）及与之临近的无异常噪声车厢（下文用车厢B表示）进行对比测试，测试了两节车厢车轮镟修前后的振动噪声特性及车轮表面非圆化状态。由两车厢试验结果可知，司乘人员所反映的车厢的振动噪声水平确实存在异常偏大情况，同时通过分析该型号高速列车振动噪声的水平及频谱分布，得到异常车厢的振动噪声主频。　　以车内声源识别手段，确定了车厢A的主要声源位置C，通过对比在车厢A和车厢B的C处的振动频谱，同时考虑车内、外振动频谱特性的传递特性，最终确定车厢A的车内噪声来源为结构振动辐射噪声。　　其次，通过对比车轮镟修前后，车厢A的噪声、车轮非圆化特性的变化，得知，异常的噪声是由严重的车轮非圆化磨耗造成。结合车轮镟修前后车厢A内噪声频谱的变化以及车轮非圆化阶次的变化，得知，车轮非圆化磨耗中的高阶成分，尤其是第20阶多边形磨耗，对高速列车振动噪声的影响很大。　　最后，试验选定与上述车厢所在列车同型号新运营的列车进行长期跟踪测试，研究高速列车在不同运行时期内，车轮非圆化、振动噪声的发展变化规律以及两者之间的相互影响。研究发现，随着列车运行里程增加、车轮磨耗加剧，在一个车轮镟修周期内，大部分车厢的车轮径跳值都满足运营要求，振动噪声总水平会随运行里程增加而缓慢增大，总水平始终满足限值标准。　　跟踪测试阶段内，有个别车厢出现异常振动噪声问题，对应车厢的车轮也出现异常的非圆化特性，二者在总值及频率、特别是车轮的高阶非圆化频率上均存在对应关系。研究发现，初始状态的新车轮会存在高阶非圆化特性，造成初始状态的车内振动噪声总水平偏大。随着运行里程的增加，车轮非圆化会按照原有的外形轮廓特征继续发展，车内振动噪声水平也会继续恶化。　　虽然已经对高阶非圆化比较严重的车轮进行过镟修，却不能完全消除车轮非圆化磨耗的再次形成和发展，即镟修后的车轮会继承部分或者全部镟修前的非圆化特性。有时，部分出厂时不存在高阶非圆化特性的车轮，在经过车轮镟修之后，至列车运行一段时间，可能会出现高阶车轮非圆化特征，同时期的振动噪声频谱会对高阶非圆化阶次所在的频率有所反映。　　最终，通过分析不同时期车轮圆周外形轮廓的发展变化，以及高速列车车辆系统的固有特性，在考虑车轮镟修对车轮圆周硬度的改变这一因素下，分析了车轮高阶非圆化的可能成因，并讨论了目前可以采取的缓解高阶车轮非圆化进而降低车内振动噪声的方法。
作者：	韩光旭
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：	2015
正文语种：	中文