【博士】高速鐵路輪軌噪聲理論計算與控制研究【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)定性和動態(tài)平順性的前提下，研發(fā)適合不同環(huán)境要求、不同運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，有必要對高速鐵路噪聲污染問題進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一步提高，輪軌噪聲是高速列車運行產(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基礎(chǔ)性問題，本文運用有限元方法計算分析了輪軌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)導(dǎo)納特性，在此基礎(chǔ)上運用邊界元方法計算分析了輪軌系統(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)?！　”疚尼槍Ω咚勹F路輪軌噪聲輻射問題，從車輛．軌道動態(tài)相互作用出發(fā)，綜合運用車輛．軌道耦合動力學(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行的輪軌噪聲產(chǎn)生機理、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、環(huán)境影響評價及環(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的相互耦合影響，考慮了車輪徑向和軸向振動、鋼軌垂向和橫向振動對輪軌噪聲的貢獻；模型能同時預(yù)測輪軌滾動噪聲和輪軌沖擊噪聲，能計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)進行低噪聲化設(shè)計。　　用FORTRAN95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及實測數(shù)據(jù)進行比較，充分地驗證了本文模型的有效性?！　±幂嗆壴肼曨A(yù)測系統(tǒng)對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噪聲進行了理論分析，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理以及輪軌表面粗糙度激發(fā)的輪軌滾動噪聲的頻譜特性、時程特性和聲傳播規(guī)律。　　為了最大限度地降低輪軌噪聲，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)計和建設(shè)。影響輪軌噪聲的不是單純某一個因素，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)對降低輪軌噪聲的影響規(guī)律。運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)吸聲材料等因素對降噪的影響。研究結(jié)果可為工程設(shè)計提供有益參考?！　?

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