【博士】高速鐵路輪軌噪聲理論計(jì)算與控制研究【2010】

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內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：車輛工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：西南交通大學(xué)　　學(xué)位年度： 2010年　　高速鐵路在世界范圍內(nèi)得到廣泛的發(fā)展。在我國，高速鐵路發(fā)展是當(dāng)代鐵路運(yùn)輸?shù)谋厝贿x擇。在保證軌道結(jié)構(gòu)安全性、穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)平順性的前提下，研發(fā)適合不同環(huán)境要求、不同運(yùn)營條件的減振降噪型軌道結(jié)構(gòu)是目前正在開展研究的攻關(guān)課題。因此，有必要對(duì)高速鐵路噪聲污染問題進(jìn)行更全面和更深入的理論分析研究?！　「咚勹F路環(huán)境噪聲污染制約著列車速度的進(jìn)一步提高，輪軌噪聲是高速列車運(yùn)行產(chǎn)生的非常重要的噪聲源，深入研究輪軌噪聲的產(chǎn)生機(jī)理和控制技術(shù)是高速鐵路發(fā)展中必須面臨的任務(wù)之一?！　≥嗆壪到y(tǒng)結(jié)構(gòu)導(dǎo)納和聲輻射效率是預(yù)測輪軌噪聲非常重要的兩個(gè)基礎(chǔ)性問題，本文運(yùn)用有限元方法計(jì)算分析了輪軌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)導(dǎo)納特性，在此基礎(chǔ)上運(yùn)用邊界元方法計(jì)算分析了輪軌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的聲輻射效率，這些工作是準(zhǔn)確預(yù)測輪軌噪聲的基礎(chǔ)。　　本文針對(duì)高速鐵路輪軌噪聲輻射問題，從車輛．軌道動(dòng)態(tài)相互作用出發(fā)，綜合運(yùn)用車輛．軌道耦合動(dòng)力學(xué)理論與噪聲輻射理論，建立了高速鐵路輪軌噪聲預(yù)測模型，應(yīng)用數(shù)值仿真的方法研究了高速列車運(yùn)行的輪軌噪聲產(chǎn)生機(jī)理、輻射特性、傳播規(guī)律以及控制技術(shù)，并從輪軌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)低噪聲化的設(shè)計(jì)角度提出了一些合理化建議，為我國新建高速鐵路的減振降噪設(shè)計(jì)、環(huán)境影響評(píng)價(jià)及環(huán)境管理提供依據(jù)。本文模型能充分地考慮車輛和軌道各部分振動(dòng)的相互耦合影響，考慮了車輪徑向和軸向振動(dòng)、鋼軌垂向和橫向振動(dòng)對(duì)輪軌噪聲的貢獻(xiàn)；模型能同時(shí)預(yù)測輪軌滾動(dòng)噪聲和輪軌沖擊噪聲，能計(jì)算分析有砟和無砟軌道結(jié)構(gòu)的噪聲輻射：模型可用于高速鐵路輪軌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行低噪聲化設(shè)計(jì)?！　∮肍ORTRAN95編制了輪軌噪聲預(yù)測分析系統(tǒng)WRNOISE(Wheel／RailNoise)，通過與已有的輪軌噪聲預(yù)測模型TWINS、STTIN及實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，充分地驗(yàn)證了本文模型的有效性?！　±幂嗆壴肼曨A(yù)測系統(tǒng)對(duì)高速列車通過路基區(qū)段無砟軌道產(chǎn)生的輪軌沖擊噪聲和滾動(dòng)噪聲進(jìn)行了理論分析，探明了車輪扁疤、鋼軌焊縫接頭產(chǎn)生的輪軌沖擊噪聲的機(jī)理以及輪軌表面粗糙度激發(fā)的輪軌滾動(dòng)噪聲的頻譜特性、時(shí)程特性和聲傳播規(guī)律?！　榱俗畲笙薅鹊亟档洼嗆壴肼?，應(yīng)該用低噪盧化的思想來指導(dǎo)高速輪軌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和建設(shè)。影響輪軌噪聲的不是單純某一個(gè)因素，而是綜合因素的結(jié)果。文中通過數(shù)值仿真研究了輪軌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)低噪聲化的影響因素?！　∥暫透袈暭夹g(shù)是高速鐵路的常用噪聲控制方式。利用高速鐵路輪軌噪聲預(yù)測模型分析了軌道吸聲板的降噪效果，探明了多孔吸聲板的材料參數(shù)對(duì)降低輪軌噪聲的影響規(guī)律。運(yùn)用邊界元法分析了聲屏障結(jié)構(gòu)型式、聲屏障安裝位置、聲源的頻率以及聲屏障表面敷設(shè)吸聲材料等因素對(duì)降噪的影響。研究結(jié)果可為工程設(shè)計(jì)提供有益參考?！　?

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