高速列车受电弓气动噪声降噪

基于Lighthill声学理论,采用宽频带噪声源模型、大涡模拟和Ffowcs Williams-Hawkings声学模型对某型高速列车气动噪声进行数值模拟,建立3节编组高速列车整车气动噪声模型,分析该型高速列车的主要气动噪声声源及远场气动噪声特性,并以受电弓为主要气动噪声源进行降噪研究,主要考虑受电弓的开/闭口方式、不同受电弓导流罩结构、受电弓导流罩不同安装位置等主要噪声源部位处的低噪声设计。基于以上分析,得到低噪声的高速列车受电弓结构,较原始高速列车其最大声压级减小3.1 dBA,达到低噪声设计目标。且通过风洞试验验证了所提出的高速列车气动噪声计算方法的有效性和正确性。     

低温环境下高速列车车内噪声问题及控制方案

对低温环境下(-30℃)的250km/h高速列车车内客室端部噪声进行测试,深入分析了运行环境温度对车内噪声的影响。通过对比夏季、冬季两种季节因素,掌握了不同环境下高速列车的车内振动噪声特性、车下声源特性和声振传递路径,研究了低温环境下的高速列车减振降噪技术,以提高低温环境下高速列车的车内噪声性能。研究结果表明,车内客室端部噪声异常问题是由于受到列车250km/h匀速运行时的过枕垮频率激励,而冬季运行时转向架区域减振性能下降,使得该频率更容易传递至车内所致,并激发车内客室空腔的声学模态。通过从传递路径上进行控制,使用一种金属减振器代替原有地板的支撑结构,优化车体内地板和外地板之间的弹性支撑,能够有效改善低温环境下高速列车车内客室端部异常噪声问题。     

高速列车不同位置受电弓非定常气动特性研究

为研究高速列车不同位置受电弓的非定常气动特性,基于计算流体动力学理论,建立高速列车空气动力学模型。列车模型采用八节编组,包括头车、六节中间车和尾车。受电弓为双弓模型,包括一个升弓和一个降弓,安装于第一节中间车的前端或后端,或者安装于第六节中间车的前端或后端。采用分离涡模拟(Detached eddy simulation,DES)方法对明线无横风环境下运行的高速列车周围流场进行数值模拟,列车运行速度为350 km/h,得到高速列车不同位置受电弓受到非定常气动力的时域特性、频域特性以及受电弓周围非定常流场结构。结果表明:受电弓安装位置沿列车纵向向后,受电弓气动阻力和升力的时域均值都呈减小的趋势;升弓开口运行时,受电弓气动升力时域均值都小于闭口运行时,升弓滑板气动升力和侧力的波动幅值也都小于闭口运行时;升弓滑板的升力和侧力波动呈现典型的宽频分布特性,其主要频率位于0~300 Hz范围内。     

基于试验测试的桥梁与路堤区段高速列车车外噪声特性分析

高铁因线路形式不同使得其车外噪声特性有差异。为研究桥梁和路堤两种主要线路形式处的高速列车车外噪声特性,参考ISO 3095标准,使用78通道轮辐式声阵列、基于反卷积波束形成算法,对高速列车进行车外声源识别测试,使用自由场麦克风,对高速列车进行通过噪声测试,对比研究不同行车速度下两种线路形式处的高速列车车外噪声特性。结果表明,相同运行情况下,路堤段的通过噪声要比桥梁段的高0.1 dBA到1.8 dBA,且此差值会随列车运行速度的增加而增长。从车外声源分布特性来看,无论是桥梁段还是路堤段,300 km/h匀速运行时,高速列车的受电弓区域噪声均是最为显著的,其次是转向架区域。在桥梁段运行时,转向架区域噪声要略高于路堤段,这可能与桥梁段轨道整体刚度有关。在路堤段运行时,列车车身表面的噪声更大,这可能和路堤段的声音的地面反射有关。随列车运行速度的提高,两种线路对应的受电弓噪声差值逐渐减小,而转向架区域噪声的差值基本不随速度变化。     

高速列车转向架上方客室噪声传递路径分析

为实现列车低噪声设计,给乘客营造良好的乘车环境,需要对列车车内噪声贡献来源进行探究,而目前对于各个速度下高速列车车内噪声贡献来源的研究还不够全面,全面分析列车车内噪声贡献来源对于实现高速列车噪声与振动控制具有重大意义。基于工况传递路径分析(Operational transfer path analysis,OTPA)方法,以带有受电弓的拖车端部(转向架上方)客室内距离地板1.2 m处噪声作为目标响应点,建立列车客室内噪声的传递路径分析模型,详细分析车内噪声的传递路径贡献量以及声源贡献量。结果表明,列车低速运行时转向架区域贡献占主导地位,当高速列车速度高于300 km/h时主要贡献位置变为受电弓与顶板区域。车外噪声激励以结构传声的形式传播为主,空气传声对车内噪声影响不大。牵引拉杆振动在160～315 Hz的1/3倍频程频带内贡献量较大,受电弓区域振动在250Hz的1/3倍频程频带处贡献量最大,抗侧滚扭杆振动在630Hz的1/3倍频程频带处是主要贡献量。研究结果可为轨道交通车辆噪声与振动控制措施提供指导方向。     

高速列车受电弓导流罩气动噪声特性分析

针对高速列车受电弓区域气动噪声问题,采用大涡模拟和FW-H声学模型重点对列车在250 km/h、350 km/h运行时受电弓导流罩气动噪声进行数值模拟,建立了车体+受电弓导流罩的计算模型,分析导流罩表面偶极子声源分布和气动噪声频谱特性。研究结果表明：350 km/h下导流罩表面气动噪声整体大于250 km/h;两种速度下导流罩表面偶极子声源分布规律在频域表现一致：在高频阶段声压级明显低于低频阶段,5 000 Hz下最大声压级仅为20 Hz下的40%;导流罩表面最大声压级都诱发于凹腔与后引导面的过渡处,20 Hz下分别可达136 dB、143 dB。此外,导流罩近场和远场气动噪声频谱曲线相似,均是一种宽频噪声,且能量主要集中在150～950 Hz,对后续更高速级列车受电弓导流罩降噪结构设计和隔声材料的选取有一定实际参考意义。     

高速列车室内噪声模拟试验方法与系统

高速列车室内噪声模拟系统完成了声频范围20～20kHz和声压级范围20～120dB噪声的编辑、播放、调控与采集记录,分时模拟试验中声压测量值与实测线路信号误差在允许范围内,验证了该噪声模拟试验系统的有效性与实用性,目前已成功应用到用于评价高速列车听觉舒适性试验中.该系统实现了静态列车模拟动态行驶列车噪声的功能,对后期列车噪声舒适度模拟试验台的优化是一种实践借鉴.     

基于ADAMS的主动齿轮轴承安装距的振动性能研究

以某微车后桥主减速器主、被动齿轴承安装距引起后桥振动为研究对象,为了优化主、被动齿轴承安装距对振动噪声的影响和提高主、被动齿轴承使用寿命。通过三维建模和ADAMS动力学仿真,将不同安装距在不同转速下分别进行仿真分析,得到最佳安装距,并通过试验验证了在该安装距下,主减速器减振降噪得到很大的改善,而且轴承寿命也得到很大的提高,同时也为该微车主减速器的结构设计和减振降噪提供方法指导。     

隧道内高速列车车内噪声特性及声源识别试验分析

与明线运行相比,隧道内的高速列车车内噪声将明显增加。通过线路试验,对我国某型高速列车以160～350 km/h速度在明线和隧道运行时的车内振动噪声进行测试分析。掌握两种线路下的车内振动和噪声、车身表面气动噪声、转向架区域振动和噪声特性及其随速度的变化规律;采用50通道球形声阵列,识别两种线路下的车内主要噪声源,并分析噪声源的车内区域贡献率,进而在此基础上研究两种线路下的车内声振传递特性。结果表明,两种线路下车内噪声频谱差异主要体现在315～2 000 Hz,各测点不同线路的声压级差值与运行速度相关性较小,车内噪声受轮轨噪声激励影响相对明显。对于客室中部,列车350 km/h匀速运行时,隧道段列车顶板和客室后方贡献率分别增加4.0%和3.0%,地板贡献率降低8.6%,差异频段主要体现在63～160 Hz。对于侧墙区域,明线段车内低频噪声主要来自侧墙的振动,而在隧道时,车内低频噪声则主要来自于侧墙车身表面的气动激励。客室内噪声总值和频谱分布的差异在隧道运行情况下会减小,现有更关注客室端部噪声控制的传统认识,在列车隧道运行下,需要同样重要地关注和对待客室中部区域。     

动车组受电弓安装结构可靠性研究

随着国民经济的发展,越来越多的公民把动车组作为交通出行的首选方式。而作为连接动车组车体和接触网的受电弓,顺其自然地成为了动车组列车最关键的子系统之一。目前所有动车组受电弓均开放式地安装在动车组顶部,其安装结构的可靠性是动车组安全运行的前提保证。因此本文着重对动车组受电弓的安装结构进行了分析研究:选取了受电弓安装采用的典型安装结构形式并结合受电弓典型运营环境时受力进行仿真分析,更进一步的采用VDI 2230螺栓计算体系和现场试验验证等方式对受电弓安装结构进行了细致深入研究,分析了固定座和钢螺套连接形式的可靠性。本文研究成果对轨道交通行业从业人员和学校科研机构的教研人员具有重要的实际指导和应用意义。     

基于减振器设计的高速列车地板降噪特性研究

为解决铁路列车在轻量化、高速化的过程中带来的一系列车辆振动和噪声问题,针对已有车体结构,重点研究了地板减振器参数变化对改善车辆隔声性能的影响。首先,开展车内噪声特性及车内噪声源识别测试,探明车内噪声的显著频段、主要声源源强及分布特性;其次,对比分析地板内部安装减振器前后车辆噪声特性的变化,明确地板减振器的降噪效果;最后,运用基于声学实验室测试的方法对地板减振器各类参数开展研究和优化设计。研究表明:地板结构为车内噪声主要传声结构和声源分布区域;安装地板减振器可以有效提高地板结构的隔声量,从而达到抑制车内噪声的目的;改变地板减振器刚度、邵氏A硬度、阻尼、载重及数量均对地板结构隔声性能有一定影响。本研究可为轨道车辆减振降噪设计提供依据。     

受电弓下沉对其气动和声学行为的影响

为研究受电弓下沉对其气动行为和声学行为的影响,建立了考虑安装平台的高速受电弓计算模型,基于计算流体力学和声学类比理论,对受电弓的气动和声学行为展开数值模拟。受电弓下沉高度分别设为100、200、300、400和500 mm,通过风洞试验验证了数值计算方法的合理性。仿真结果表明：随着受电弓安装平台下沉高度的增大,绝缘子和底架迎风面正压减小,受电弓气动阻力减小;安装平台气动阻力先增大后减小,通过优化腔体过渡倾角可显著减小安装平台所产生的气动阻力;当安装平台下沉高度为300 mm、腔体倾角为30°时,受电弓开口、闭口运行时其气动阻力分别减小2.0%、1.8%,整车阻力分别减小1.4%和1.1%;受电弓气动噪声具有明显的主频特性,主要频率约为330 Hz,能量主要集中在400~2500 Hz范围内;安装平台下沉后,绝缘子和底架周围流体流速减小,绝缘子和底座的表面声功率显著降低;安装平台下沉300 mm时,受电弓远场气动噪声最大声压级减小2.02 dBA,平均声压级减小1.31 dBA;受电弓下沉可改善其气动和声学性能。     

基于传递路径改进的车用电池包减振降噪

针对车用电池包内由继电器振动所引发的噪声问题,首先,通过电池包的声振试验并结合频率响应函数和电池包壳体振动频谱特性的分析,找出了电池包的噪声源;其次,基于继电器振动的传递路径改进设计了一款低刚度隔振垫,用于过滤继电器中的低频振动,从而实现电池包的降噪。结果表明：电池包内继电器的振动主要是由刚性连接的螺栓直接传递给继电器附近的电池包壳体,从而引发壳体共振并向外辐射噪声;所设计的隔振垫可很好地过滤继电器中低频的振动且达到了较好的降噪效果;在电池包上盖板打开的状态下,总声压级下降了约6dB;在电池包上盖板密封的状态下,总声压级降低了将近11dB。     

轿车后滑柱总成随机谱疲劳试验

根据轿车在道路上采集的目标载荷谱,对其进行编辑处理,得到试验的期望载荷谱,把后滑柱总成安装在试验台上,在试验室内模拟后滑柱总成在道路上垂向运动情况,再现后滑柱总成道路载荷,考核后滑柱总成的疲劳寿命,探究后滑柱总成台架试验和整车道路试验的相关性,达到快速验证后滑柱总成的疲劳寿命,加快产品开发步伐,提升和改进产品质量的目的。     

Optimization Design and Performance Analysis of Vehicle Powertrain Mounting System

The design strategies for powertrain mounting systems play an important role in the reduction of vehicular vibration and noise. As stiffness and damping elements connecting the transmission system and vehicle body, the rubber mount exhibits better vibration isolation performance than the rigid connection. This paper presents a complete design process of the mounting system, including the vibration decoupling, vibration simulation analysis, topology optimization, and experimental verification. Based on the 6?degrees?of?freedom vibration coupling model of the powertrain mounting system, an optimization algorithm is used to extract the best design parameters of each mount, thus rendering the mounting system fully decoupled and the natural frequency well configured, and the optimal parameters are used to design the mounting system. Subsequently, vibration simulation analysis is applied to the mounting system, considering both transmission and road excitations. According to the results of finite element analysis, the topological structure of the metal frame of the front mount is optimized to improve the strength and dynamic characteristics of the mounting system. Finally, the vibration bench test is used to verify the availability of the optimization design with the analysis of acceleration response and vibration transmissibility of the mounting system. The results show that the vibration isolation performance of the mounting system can be improved effectively using the vibration optimal decoupling method, and the structural modification of the metal frame can well promote the dynamic characteristics of the mounting system.     

阻尼吸振器原理在惯性振动机噪声控制中的应用

对阻尼吸振器原理进行了拓展 ,发现当激振力作用于附加质量上时 ,通过合理选择附加系统的弹簧刚度和阻尼系数可以使附加质量在某一频率附近的响应幅值很小 ,使主质量在该频域内的响应幅值保持稳定 ,而此时主质量的高频响应却明显减弱。将这一原理应用于惯性振动机的噪声控制当中 ,试验表明其降噪效果十分显著     

随机振动下隔振器中圆锥螺旋弹簧的疲劳分析

文中针对某电子设备上隔振器中圆锥螺旋弹簧在耐久试验中发生多次断裂的问题展开了研究。由于圆锥螺旋弹簧的非线性,无法进行模态分析和随机振动分析,因而依据加速度等效的原则将随机振动分析等效成静力分析,用有限元分析软件ANSYS Workbench得出圆锥螺旋弹簧的应力值。利用PSD频域分析法和"高斯三区间法"进行疲劳计算,经过几次迭代计算得出最优的弹簧材料参数和直径尺寸。按照仿真分析和疲劳计算结果设计的隔振器目前已顺利通过了耐久试验。     

Sound Source Localisation for a High-Speed Train and Its Transfer Path to Interior Noise

Noise is one of the key issues in the operation of high-speed railways, with sound source localisation and its transfer path as the two major aspects. This study investigates both the exterior and interior sound source distribution of a high-speed train and presents a method for performing the contribution analysis of airborne sound with regard to the interior noise. First, both exterior and interior sound source locations of the high-speed train are identified through in-situ measurements. Second, the sound source contribution for di erent regions of the train and the relationships between the exterior and interior noises are analysed. Third, a method for conducting the contribution analysis of airborne sound with regard to the interior noise of the high-speed train is described. Lastly, a case study on the sidewall area is carried out, and the contribution of airborne sound to the interior noise of this area is obtained. The results show that, when the high-speed train runs at 310 km/h, dominant exterior sound sources are located in the bogie and pantograph regions, while main interior sound sources are located at the sidewall and roof. The interior noise, the bogie area noise and the sound source at the middle of the coach exhibit very similar rates of increase with increasing train speed. For the selected sidewall area, structure-borne sound dominates in most of the 1/3 octave bands.     

[轮轨磨耗及预测]高速列车制动摩擦块切入端特征对制动界面特性的影响

在自行研制的高速列车制动缩比试验台上，对四种不同安装方向下的三角形摩擦块进行拖曳制动试验，研究了摩擦块的切入端特征对制动界面特性的影响,并采用有限元方法分析不同摩擦切入端特征下摩擦块的接触压力分布特点，探讨了摩擦块表面接触压力分布与其表面热分布、振动噪声特性的内在关联。结果表明：在摩擦制动过程中，摩擦块的切入端存在应力集中现象，尤其是当摩擦切入端是一个角的两条边时，摩擦切入端的角附近区域应力集中更为明显，从而引起制动系统产生高强度的振动噪声并导致摩擦块表面局部高温现象。