轨道交通混凝土U梁减振降噪措施数值分析

为了研究减振降噪措施对轨道交通U梁的振动噪声影响,利用车辆-轨道-桥梁耦合振动模型和声学有限元/无限元方法,分析了采用3种降噪措施(设置声屏障、采用高弹性扣件和铺设梯形轨枕)后轨道交通U梁、轨枕和钢轨的噪声.研究结果表明,声屏障能有效降低离U梁轨道中心线5 m以外场点的钢轨噪声,但是对桥梁结构噪声影响很小;低刚度扣件能有效降低桥梁的振动和结构噪声,而钢轨振动和辐射噪声则略微增加;梯形轨枕能显著降低传入桥梁的振动能量,进而大幅度降低桥梁结构噪声,但是梯形轨枕自身的振动较大,可能会成为主要的噪声源之一,梯形轨枕对钢轨辐射噪声则影响很小.在进行减振降噪分析时,需根据噪声源的贡献大小选择合理的降噪措施.     

一种轨道交通高架线路噪声衰减规律的预测方法

提出了一种基于二维振动声辐射模型预测轨道交通高架线路钢轨和桥梁辐射噪声衰减规律的简化方法.首先,通过精细化的2.5维声学计算方法探究了传统线声源简化模型在预测桥梁噪声和钢轨噪声时的适用性.然后,结合板的理论模型和三维车辆-轨道-桥梁耦合振动模型探讨了采用二维模型来模拟桥梁和钢轨振动的可行性.最后,基于二维振动声辐射模型分别预测了钢轨和桥梁的远场噪声衰减值,并与2.5维声学模型的计算结果进行了对比验证.研究表明,在振动频率100 Hz以上,钢轨和桥梁的振动沿线路方向分布较为均匀时,基于二维模型预测高架线路噪声衰减规律的简化方法具有一定的精度,该方法可用于预测远场A声级噪声.     

快速列车对长沙高架车站的振动与噪声模拟分析

列车运行产生的二次噪声与振动已经成为轨道交通系统所面临的主要环境问题,而目前相关研究主要集中于民用建筑与桥梁结构,对火车站等大型结构的研究鲜见于文献.本文针对快速列车运行时对长沙高架车站候车厅内产生的振动与二次结构噪声问题,提出了一种整合预测分析方法.该方法基于高架车站振源—传播—响应的有限元模型,通过谱有限元法来实现对二次噪声的精确预测.分析结果表明了该整合预测分析方法的有效性.     

高速铁路无砟轨道区段轮轨滚动噪声特性分析

为了预测与控制高速铁路无砟轨道区段轮轨表面粗糙度激扰的轮轨滚动噪声,应用车辆-轨道耦合动力学理论和声辐射理论建立了轮轨滚动噪声预测模型,计算分析了无砟轨道结构对轮轨滚动噪声的影响,研究了高速车辆运行于无砟轨道时产生的轮轨滚动噪声的特性,研究结果表明,①在无砟轨道路基区段高速列车运行产生的轮轨滚动噪声中,钢轨辐射的主要是500~2 000Hz的中、高频噪声,车轮辐射的主要是1 600~4 000Hz的高频噪声,轨道板或道床板辐射的主要是125~500Hz频段的噪声;②随着车速增加,轮轨噪声辐射的最大声级相应增加;③轮轨路旁瞬时声压级以钢轨最大,轨道板最小,车轮处于两者之间;④在距线路中心线5~50m范围内,随着水平距离加倍,高速列车轮轨噪声辐射声级相应地衰减3~6dB.     

高速列车车内“声振”特性试验

为分析高速列车车内低频噪声主要来源,利用振动声辐射理论研究了车内声场特性与内饰板振动的关系.实验室半实物试验结果表明,内饰板振动和车内声场耦合响应特性在空气声和结构声传播过程中具有普遍适用性.应用该方法对某高速列车不同速度级、明线和隧道运行条件下的车内噪声特性进行分析.结果表明,列车运行速度越高,内饰板低频振动幅值增加越显著,这导致车内低频噪声的峰值更加突出.对于350km·h~(-1)速度工况,明线工况的低频噪声峰值主要来源于地板结构声辐射,而隧道环境下的噪声增加主要来源于侧墙和车顶结构的声辐射,并对各面板贡献度进行了定量化计算.最后,用工况噪声传递路径分析(OTPA)方法开展了噪声源贡献度定量化计算,结果表明,气动噪声所占比重最大,但振动激励的总和达60%,尤其是160Hz的峰值频率处,风机振动激励的贡献度最大.     

离心风机蜗壳振动声辐射的定量预测

针对离心风机蜗壳振动产生的声辐射,提出了一种基于边界元分析的声辐射定量预测方法:根据蜗壳声辐射的边界元模型布置振动测点,测量其法向振动的加速度谱;提取加速度谱中峰值较高的基频和旋转频率分量,并将其转换成速度谱后加栽于数值模型的对应节点上,作为声辐射问题的速度边界条件;利用边界元法计算声场及声功率,预测蜗壳振动产生的噪声.结果表明:结构振动声比气动声小很多,相对于风机进出口的气动噪声而言,蜗壳因振动辐射的噪声可以忽略不计;当风机进出口安装消声器后,蜗壳振动的辐射噪声可能成为主要噪声源.基于边界元分析的蜗壳振动辐射噪声定量预测方法也可以应用到其他壳体振动辐射噪声的预测中.     

不同线路条件及运行速度下高速列车振动性能分析

高速列车的振动特性直接影响旅客乘坐的舒适性和列车运行的安全性.为了分析不同线路条件和运行速度对高速列车振动特性的影响,建立了车辆-轨道耦合系统模型,并以德国高速轨道谱和我国干线轨道谱产生的轨道随机不平顺作为耦合系统的激励,通过Newmark数值积分和Matlab仿真,计算了高速车辆在高速线路和提速干线条件下车体、构架、轮对等车辆各部件和轨道部件的振动响应.研究结果表明,随着列车运行速度的提高,高速车辆各部件振动响应均显著增大;线路条件对高速列车轮对及轨道系统振动的影响较对车体系统振动的影响明显.     

高架钢弹簧浮置板轨道减振特性分析

分别采用有限元和现场试验方法从时频域角度对高架钢弹簧浮置板轨道结构的减振特性进行了分析.研究结果表明,减振器刚度和间距的改变对浮置板前10阶振动频率分布影响较大,减振器刚度和间距的变化是通过改变浮置板单位长度刚度来达到控制减振效果的目的,浮置板顶升后高架箱梁结构顶板、翼缘、腹板和底板的振动水平在25～100 Hz范围内分别减小11～22 dB,12～20 dB,20～30 dB和12～21dB,减振效果随减振器刚度的增大而减小,随减振器间距的增大而增大,箱梁结构的位移受减振器刚度和间距变化的影响较小;浮置板轨道在63～2 000 Hz范围对轮轨噪声具有一定的降噪效果.     

减载式声屏障对高速列车气动阻力影响分析

针对采用声屏障时,高速列车运行过程中表面气动阻力较大的问题,提出利用减载式声屏障降低列车运行过程中受到的气动阻力.采用数值模拟方法,对采用不同孔隙率声屏障时高速列车运行过程中表面的气动阻力及其影响因素进行研究.利用Gambit软件建立了声屏障与高速列车相对运动计算模型;在声屏障孔隙率不同时,采用Fluent软件对350 km/h速度行驶的高速列车表面压强分布和气动阻力进行了数值模拟与分析研究.研究结果表明:与普通声屏障相比,随着减载式声屏障孔隙率的增加,列车头车高压区和尾车低压区的面积减小,列车行驶的压差阻力降低,而摩擦阻力变化不大;减载式声屏障具有一定的节能效果,并且随着减载式声屏障孔隙率的增大,节能效果更加明显.     

轴承力作用下船舶尾部声振特性研究

利用有限元(FEM)/边界元法(BEM),建立了桨-轴-船尾部结构耦合振动模型,以实效伴流场下的螺旋桨轴承力作为激励源,分析了螺旋桨不同方向轴承力对尾部结构声振特性的影响.研究结果表明:在螺旋桨轴承力的作用下,船体结构振动响应峰值与螺旋桨倍叶频(BPF)或尾部结构固有频率相近;尾部结构水下辐射噪声特性随频率变化明显,当频率较低时,尾部结构的辐射噪声沿船长的分布相对均匀;随着频率升高,尾部结构的局部声辐射特性增强;水平力为引起船体结构振动并向外辐射噪声的主要分量.     

铁路声屏障插入损失分析计算

通过对高速铁路声屏障进行现场声学测试,发现声屏障的实际降噪效果低于传统理论计算值。分析了列车运行时间间隔对这种偏差的影响,提出了运用等效时间模型对无限长线声源、有限长声屏障绕射损失计算公式进行修正的方法。     

京沪高速铁路高中速列车到发时间域的计算方法

在影响旅客列车运行图编制质量的因素中,列车的始发、终到时间范围是最重要的因素之一,该时间确定的合理与否,直接影响到旅客列车的上座率和服务质量.对于以提高旅客列车服务质量为目标的高速铁路运输组织,合理计算跨线中速列车始发、终到时间范围显得更为重要.论文以基于网状线路高速铁路高中速列车行车组织模式为前提,研究了跨线中速列车在既有线始发、终到时间范围的计算方法.该方法已经应用于计算机编制京沪高速铁路列车运行图系统中,仿真结果证明了计算方法的正确性和实用性.     

焦柳线酉水大桥上货物列车脱轨分析

结合自动控制理论，研究了桥上列车脱轨的力学机理，发现桥上列车脱轨是列车-桥梁时变系统横向振动丧失稳定的结果。根据桥上列车脱轨能量随机分析理论，对焦柳线酉水大桥上货物列车是否脱轨进行了计算和分析，并得到了列车脱轨时此系统振动响应的时程曲线；同时，提出了该桥在不采取加固措施的条件下预防列车脱轨的限速建议值，该值与该桥实车振动试验所确定的限速值一致。最后，指出我国《铁路桥梁钢结构设计规范》中制订连续钢桁梁桥横向刚度限值时存在的问题，论证了按列车脱轨能量随机分析理论重新制订桥梁横向刚度限值的必要性。     

列车模拟驾驶系统中列车的运行控制仿真与实现

以改进的多质点动力学模型为基础,构建了列车动力学模型,控制列车运行,同时为满足工程分析的需求,加入了改进的混合运行控制策略,优化列车运行。通过对不同列车控制策略进行分析对比,并建立HX3DB型列车实体仿真模型对多质点动力学模型下的列车运行控制策略进行分析验证。结果表明模拟列车运行速度变化平稳,没有明显的速度跳变,所采用改进的混合控制策略节能效果良好,经济适用性高,满足铁路培训和工程分析的要求。     

青藏线上集装箱平车在强横风下的稳定性

采用数值模拟计算的方法,对青藏线上10 m高桥梁上集装箱本身和集装箱车整车在强横风下的气动性能进行研究,得到气动力系数与侧滑角之间的关系:在此基础上,根据静力矩平衡原理建立车辆在轨道上倾覆及集装箱在车体上倾覆的数学模型,得到车辆和集装箱在直线和曲线上运行时车速和临界倾覆风速的关系.研究结果表明:桥梁卜集装箱车整车和集装箱自身的横向力系数以及倾覆力矩系数均随着侧滑角的增大而增大;当侧滑角为75°时达到最大值,之后稍微降低;在低速时,车辆向曲线内侧倾覆的临界风速较低;在高速时,车辆向曲线外侧倾覆的临界风速较低;总体上,集装箱整车和集装箱自身的临界倾覆风速均随着车速的提高而降低,但集装箱在车体上倾覆的临界风速小于车辆整体在轨道上倾覆的临界风速,车辆的限速应当是以集装箱在车体上的倾覆为标准;对于集装箱车整车,当车速分别为0,40,60,80和100 km/h时,整车的临界倾覆风速分别为23.1,20.6,18.5,16.3和14.7 m/s.     

京沪高速铁路列车运行图编制基本理论的研究

以京沪高速铁路初期高中速列车运营组织模式为前提,分析、比较了高速铁路和既有线列车运行图的共性和不同,阐述了基于网状线路京沪高速铁路列车运行图编制的主要思想、运行图结构以及高中速列车运行图编制和优化理论.     

城际列车的概念及其开行条件

城际列车是在世界铁路客运发展趋势的宏观背景下 ,结合我国铁路客运改革的需要 ,推出的更能适应市场、满足经济和社会发展的旅客列车新品种 .分析了国内外城际列车运行状况 ,并根据我国铁路客运现状 ,提出了城际列车的概念 ,着重分析了城际列车的开行在区域范围、运输能力以及车底设备 (包括车门数量及宽度、车底板高度等 )方面的条件 ,探讨了城际列车在运行距离、列对密度、旅行速度以及服务质量方面的要求 .最后 ,指出了城际列车的发展需要经历 2个时期 (即既有线运行时期和未来客运专线运行时期 )、5个阶段 (起步阶段、初级阶段、中级阶段、高级阶段以及理想阶段 ) .从而为优化沪宁杭城际列车既有运行方案奠定了理论基础     

新郑大桥改建新桥横向刚度分析

针对新郑大桥改建后提速列车通过时，墩顶横向振幅超过《铁路桥梁检定规范》规定的通常值，建立列车一桥梁系统振动计算模型，运用列车脱轨能量随机分析理论，对该桥上列车走行安全性进行计算分析；在列车不脱轨的条件下，对桥上列车正常运行的平稳性进行研究；对墩顶横向振幅超《铁路桥梁检定规范》规定的通常值与行车安全的关系进行分析。研究结果表明：在车速不超过80km／h时，列车可以安全运行，平稳性也基本满足要求；将墩顶横向振幅通常值当成行车安全限值是不合理的。     

铁路货物周转量的多因素分析和预测

提出了铁路货物周转量同营业里程、列车牵引净重和货物列车密度间的数学表达式，利用由此建立的货物周转量指数体系，研究了营业里程、列车牵引净重和货物列车密度变动引起的货物周转量的变化量；分析说明，４０多年来货物列车密度的快速增长是货物周转量大幅度增加的主要原因；通过本文所建立的一组回归方程，得出了营业里程、列车牵引净重、货物列车密度和货物周转量的２０００年预测值     

遗传算法在铁路客车横向稳定性多参数优化中的应用

以典型铁路客车的动力学模型为研究对象,以车辆最大可行速度为目标函数,采用遗传算法对其横向稳定性参数进行了最优化的计算研究．结果表明：遗传算法在求解车辆动力学系统的参数优化问题中具有很好的适用性．尤其是对于多参数、多峰的非线性问题,该法提供了求解问题全局最优解的可能性．