摘　要: 在(zai)(zai)已(yi)建立的(de)輪軌(gui)(gui)滾(gun)動(dong)噪(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)預(yu)(yu)測(ce)模型的(de)基礎上(shang)(shang),對(dui)“中(zhong)華之星(xing)”高速列(lie)車在(zai)(zai)板(ban)式軌(gui)(gui)道(dao)(dao)(dao)(dao)上(shang)(shang)運(yun)行(xing)時的(de)輪軌(gui)(gui)滾(gun)動(dong)噪(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)進行(xing)了預(yu)(yu)測(ce)分(fen)析,結果(guo)表(biao)明(ming):鋼(gang)軌(gui)(gui)輻射(she)(she)的(de)主要(yao)是中(zhong)、高頻噪(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng),車輪輻射(she)(she)的(de)主要(yao)是中(zhong)頻噪(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng),而軌(gui)(gui)道(dao)(dao)(dao)(dao)板(ban)則輻射(she)(she)高、中(zhong)和低頻噪(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng);鋼(gang)軌(gui)(gui)噪(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)最大,車輪次之,軌(gui)(gui)道(dao)(dao)(dao)(dao)板(ban)最小。通(tong)過對(dui)高速列(lie)車在(zai)(zai)板(ban)式軌(gui)(gui)道(dao)(dao)(dao)(dao)上(shang)(shang)運(yun)行(xing)時產生的(de)輪軌(gui)(gui)滾(gun)動(dong)噪(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)與在(zai)(zai)有碴軌(gui)(gui)道(dao)(dao)(dao)(dao)上(shang)(shang)運(yun)行(xing)時的(de)輪軌(gui)(gui)滾(gun)動(dong)噪(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)比較(jiao),發現板(ban)式軌(gui)(gui)道(dao)(dao)(dao)(dao)噪(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)輻射(she)(she)比有碴軌(gui)(gui)道(dao)(dao)(dao)(dao)大4. 0 dB(A) 左(zuo)右。

關鍵詞: 滾動噪(zao)聲(sheng); 輪/ 軌; 高速(su)列車; 板式軌道; 噪(zao)聲(sheng)污染

作(zuo)為無(wu)碴(cha)軌(gui)道的重要類型之一,板式軌(gui)道廣泛應用(yong)于(yu)各(ge)國(guo)高(gao)速(su)鐵(tie)(tie)路[1 ] 。我(wo)國(guo)也(ye)已(yi)在(zai)秦沈快速(su)客(ke)運專線(xian)上(shang)成功鋪設(she)了普通板式軌(gui)道,并擬在(zai)京(jing)滬(hu)高(gao)速(su)鐵(tie)(tie)路上(shang)推(tui)廣使用(yong)。

板式軌(gui)(gui)(gui)道(dao)的(de)主要優點是結構(gou)穩(wen)定性好,不(bu)易(yi)變(bian)形,維(wei)修(xiu)工作量少(shao)。然(ran)而,板式軌(gui)(gui)(gui)道(dao)對環境(jing)的(de)噪(zao)聲污染比有碴軌(gui)(gui)(gui)道(dao)嚴(yan)重(zhong),因(yin)此(ci),防治(zhi)板式軌(gui)(gui)(gui)道(dao)噪(zao)聲,是今后(hou)我國高速鐵(tie)路建設中的(de)一項(xiang)重(zhong)要課題(ti)。

國內外研究(jiu)表明,在(zai)(zai)無縫線路直線軌(gui)(gui)道(dao)上(shang),輪(lun)(lun)軌(gui)(gui)滾(gun)(gun)動(dong)噪(zao)(zao)聲是列車運(yun)行(xing)時的主要噪(zao)(zao)聲源之(zhi)一[2～4 ] 。作者在(zai)(zai)文(wen)獻[5 ]中曾建立了(le)輪(lun)(lun)軌(gui)(gui)滾(gun)(gun)動(dong)噪(zao)(zao)聲預測模型,并(bing)對高速(su)(su)列車在(zai)(zai)有碴(cha)軌(gui)(gui)道(dao)上(shang)運(yun)行(xing)時的輪(lun)(lun)軌(gui)(gui)滾(gun)(gun)動(dong)噪(zao)(zao)聲的基本(ben)特點及傳播規(gui)律進行(xing)了(le)研究(jiu)。本(ben)文(wen)將在(zai)(zai)此(ci)基礎上(shang),對高速(su)(su)列車在(zai)(zai)板(ban)式軌(gui)(gui)道(dao)上(shang)運(yun)行(xing)時的滾(gun)(gun)動(dong)噪(zao)(zao)聲進行(xing)預測分析,并(bing)討論(lun)與(yu)有碴(cha)軌(gui)(gui)道(dao)的異同,為板(ban)式軌(gui)(gui)道(dao)噪(zao)(zao)聲控(kong)制(zhi)提供必要的理(li)論(lun)基礎。

1 　輪軌滾動噪聲輻射預測模型

輪(lun)軌(gui)滾動噪聲產生(sheng)機理可以解析為:由于輪(lun)軌(gui)表面(mian)粗糙度(微小的(de)凹凸不平) 激發輪(lun)軌(gui)系統產生(sheng)振動,從而(er)向周(zhou)圍環(huan)境輻射噪聲。解析流程見圖1。

文獻[5 ]基于(yu)輪(lun)(lun)軌滾(gun)動(dong)(dong)噪(zao)聲的產生機理,建(jian)立了輪(lun)(lun)軌滾(gun)動(dong)(dong)噪(zao)聲預測模型(xing)(xing),并用Fortran95 編制了相應的計算(suan)程序。模型(xing)(xing)主要(yao)由列車(che)2軌道系(xi)統的振(zhen)動(dong)(dong)、輪(lun)(lun)軌系(xi)統聲輻射與傳播(bo)兩部分組成:

(1) 列(lie)車2軌道系統(tong)的振(zhen)動

分(fen)(fen)(fen)析在輪(lun)軌表面(mian)粗糙度激勵下的(de)輪(lun)軌系(xi)(xi)統(tong)(tong)振(zhen)動(dong)是預測輪(lun)軌滾動(dong)噪聲的(de)必要前提,基(ji)于輪(lun)軌系(xi)(xi)統(tong)(tong)統(tong)(tong)一模型的(de)思想[6 ] ,本研究建立了列車2軌道(dao)(dao)耦合(he)振(zhen)動(dong)模型,用以分(fen)(fen)(fen)析輪(lun)軌系(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)耦合(he)振(zhen)動(dong)。采用數值積分(fen)(fen)(fen)方(fang)法獲得(de)列車2軌道(dao)(dao)系(xi)(xi)統(tong)(tong)振(zhen)動(dong)微分(fen)(fen)(fen)方(fang)程數值解(jie),采用基(ji)于FFT技術(shu)的(de)周期圖法獲得(de)輪(lun)軌系(xi)(xi)統(tong)(tong)振(zhen)動(dong)速度響(xiang)應(ying)的(de)功率譜及1/ 3 倍頻程振(zhen)動(dong)速度均方(fang)值,這是計算輪(lun)軌滾動(dong)噪聲輻射的(de)必要條件(jian)。

(2) 輪軌系統聲輻射與傳播

車輪聲輻射視為一系列簡單點聲源的疊加,而鋼軌、軌道板等則被視為一有限長通過受聲點的線聲源。噪聲傳播過程中會受到很多因素的影響,考慮各種因素對聲傳播的影響是必要的,例如,反射面的反射、障礙物的衍射、空氣及植被的吸收等。其中,障礙物的衍射及反射面的反射常常對聲場的分布起著重要作用[5 , 7 ,8 ] 。本文在預測輪軌滾動噪聲時,考慮了障礙物的衍射及反射面的反射兩個因素。通過輪軌系統的振
動速度、輪(lun)軌系統(tong)聲(sheng)輻射(she)比、輪(lun)軌系統(tong)聲(sheng)輻射(she)面積(ji)等參數與(yu)聲(sheng)輻射(she)聲(sheng)壓的(de)關系,并(bing)考慮障(zhang)礙物的(de)衍射(she)及反(fan)射(she)面的(de)反(fan)射(she),推導(dao)出了線路旁某受聲(sheng)點的(de)聲(sheng)壓級計算(suan)式。

2 　機車車輛、軌道選型及聲環境設置

本文在輪軌滾動噪聲預測中,選用由我國自主開發的“中華之星”動力集中式電動車組,采用1 動4 拖列車編組。軌道參數選用秦沈快速客運專線板式軌道及有碴軌道的參數[9 ] 。由于板式軌道通常建在橋上,故假定板式軌道與有碴軌道均在混凝土高架橋上。高架橋外形尺寸為:橋面距地面高8. 0 m ,橋面邊緣到近側軌道中心線水平距離3. 8 m。作為聲源的車輪、鋼軌及軌道板,雖然在高度上是不同的,但對噪聲結果影
響不大。為(wei)簡化計算(suan)程序,通常(chang)將(jiang)它們設(she)(she)定(ding)在(zai)同一個(ge)高度(du)上,本(ben)文將(jiang)聲源高度(du)設(she)(she)定(ding)為(wei)高于軌頂(ding)0. 5 m處(chu)[7 ] 。

本文依(yi)據GB/ T511121995《聲學:鐵路機(ji)車(che)車(che)輛輻射的噪聲測(ce)量》規(gui)定(ding)的聲學環(huan)境對鐵路輪軌(gui)滾動噪聲進(jin)行(xing)預測(ce)。

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