城市高架轨道交通噪声辐射预测与实验研究

城市交通拥堵问题日益成为影响城市运转的重大问题,高架轨道交通是解决该问题的重要方式。高架轨道交通的运行过程中产生的噪声影响沿线居民的正常工作和休息,降低高架轨道交通噪声污染成为建造高架轨道交通必须解决的问题。建立一套适用于高架轨道交通噪声辐射的模型,有助于在建造轨道交通线之前合理的预估由于轨道交通造成的噪声辐射影响及传播特性,能使轨道线路设计初期就预先获知可能产生的噪声影响,从而改进设计方案。将列车视作一个线声源,各处声功率强度相等,采用单极子和偶极子传播模型拟合轻轨列车的通过噪声,建立了一种较为简单实用的预测模型,并通过高架轨道交通线附近的测量数据,分析了不同测点情形下模型的适用性,为今后预测高架轨道交通线的噪声辐射提供了参考。     

高架轨道交通噪声的分析与控制技术研究

轨道交通是大城市公共交通方式的首选,其产生的噪声可能污染沿线地区的环境,高架轨道交通噪声的分析、预测和控制成为建造高架轨道交通必须解决的问题。首先用传声器阵列分析了上海轨道交通9号线列车噪声级沿高度的指向性,研究了各1/3倍频程对总噪声的贡献量,归纳了列车等效声功率级与列车速度的关系。然后建立了一套适用于高架轨道交通噪声辐射的预测模型,将列车视作一个移动的均匀线声源,采用单极子和偶极子传播模型拟合轻轨列车的通过噪声,并用高架轨道交通线附近的测量数据,验证了不同测点情形下模型的适用性,为预测高架轨道交通线的噪声辐射提供了一种实用方法。最后,介绍了新开发的道间声屏障和动力吸振阻尼钢轨技术,以及工程应用效果。     

城市轨道列车噪声辐射特性的试验研究

城市轨道交通噪声是环境污染的重要组成部分,会严重影响沿线居民的工作和生活。掌握列车辐射噪声的特性将有助于轨道交通管理部门采取合理的治理措施,既经济又高效地降低噪声产生的影响。采用阵列测量方式的试验在上海某高架城市轨道交通线上进行,分析了列车噪声级在距离轨面不同高度的空间分布及其变化趋势,研究了各1/3倍频程谱对噪声的贡献量,归纳了列车辐射等效声功率级与列车速度的关系。该研究可以为建立城市列车噪声辐射模型提供参考和帮助。     

列车通过高架桥结构时的运行噪声统计能量分析(SEA)研究

以列车在高架桥上运行的工况为例,简化高架结构,建立了统计能量分析（SEA）模型,利用统计能量分析软件对列车通过高架桥时的振动噪声进行了计算分析。理论分析结果表明采用该种方法分析列车通过高架结构时辐射的噪声是可行的。     

市域轨道交通高架列车车外噪声源识别试验

基于波束形成技术，利用市域轨道交通D型车实车声源成像数据，研究市域列车整车车外噪声源频谱特性，分析受电弓、转向架等局部区域噪声源对辐射噪声的贡献特点，并评估局部噪声特性变化对总噪声特性的影响，得到以下结论：局部噪声源的贡献方面，市域轨道交通D型车转向架区域是主要辐射噪声贡献区，其贡献所占比重超过63%,100 km/h以上运行时其贡献所占比重超过80%；受电弓区域是次级辐射噪声贡献区；其他区域的噪声贡献相对较小。试验研究成果可为市域轨道交通列车减振降噪优化设计提供有力的技术指导。     

不同行驶条件下轨道交通噪声频率特性比较研究

选取上海轨道交通1号线和明珠线,分别对地面段和高架段列车加速出站、站间匀速以及减速进站时的噪声进行了多次采样分析,结果表明：在不同行驶条件下,轨道交通辐射噪声的频率特性会有显著差异,在列车加速出站、站间匀速和减速进站时,地面段轨道交通辐射噪声1/3倍频程谱主峰频率分别为200Hz、125Hz和200Hz,次峰频率则分别为2500Hz、250Hz和3150Hz;高架段主峰频率均为63Hz,次峰频率则分别为630Hz、630Hz和2000Hz。为提高轨道交通两侧声屏障的降噪效果,应视其辐射噪声频率特性不同分路段进行设计。     

基于车桥耦合的高架槽形梁结构噪声影响分析

为了探讨列车通过轨道交通高架槽形梁时诱发的结构噪声,以某拟建30 m轨道交通槽形梁为研究对象,建立车桥耦合系统振动分析模型以及槽形梁结构声辐射有限元/边界元模型。采用多体动力学软件Simpack建立列车的空间动力学模型,采用有限元软件Ansys建立槽形梁有限元模型,基于Simpack和Ansys相结合的联合仿真方法,获取轮轨激振力。在计算列车荷载作用下槽形梁结构振动响应的基础上,采用有限元-间接边界元耦合声学分析法,探讨底板厚度以及腹板高度对槽形梁结构噪声的影响。研究结果表明:底板厚度的增加可以降低槽形梁梁体正下方的结构噪声,但并非越厚越好,底板厚度对结构远声场有一定程度的影响,但降噪效果不明显;腹板高度的变化使槽形梁结构噪声辐射衰减方向有所改变,桥梁腹板两侧噪声辐射衰减速度较快;桥梁底板正上方的结构辐射噪声最强区域有缩小趋势;分析结果可为轨道交通槽形梁结构减振降噪优化设计提供一定的理论参考依据。     

轨道交通地下站台低频结构噪声预测及其传播特性研究

该研究在对地下车站站台噪声现场试验及分析的基础上,通过对站台结构的精细化模拟,建立适用于站台结构振动辐射噪声分析的声场有限元模型,对轨道交通列车荷载作用下站台内低频结构噪声进行预测,分析了站台空间内低频结构噪声的声场分布特性,并从声模态的角度揭示了低频噪声传播机理。研究结果表明:地下站台低频噪声在50 Hz~85 Hz内存在显著峰值,主要来源于站台板的结构振动;低频结构噪声在站台不同平面位置的声压级水平表现出显著波动性,声压级大小在68.6 dB~80.4 dB,波动范围为12 dB;站台声腔敏感共振频率对低频结构噪声的影响显著,会显著放大车站低频结构噪声,改变声腔的高度可有效改善低频结构噪声对乘客的影响。     

城市轨道交通车内噪声特性及贡献率分析

以某城市轨道交通B型车为研究对象,通过现场实测分析不同速度条件下司机室内和客室内噪声时域变化规律和频谱特性。基于统计能量分析理论建立B型车车内噪声预测模型,通过实测结果对比验证模型的准确性,最后研究车体结构及轮轨噪声源对车内总声压级的贡献率。结果表明：所建立的车内噪声预测模型可以较为准确地预测城市轨道交通车内噪声,且计算效率高。列车速度从75 km/h增大到115 km/h,司机室内噪声增大3.9 dB(A)～5.2 dB(A),客室声压级增大3.6 dB(A)～5.2 dB(A);列车车速每增大10 km/h,司机室内声压级增大约1.36 dB(A),客室内声压级增大约0.9 dB(A)～1.0 dB(A);车内转向架上方测点声压级大于车厢中部噪声,差值为0.3 dB(A)～1.7 dB(A)。车内噪声源主要来自于轮轨噪声和车体底板声辐射,车体侧墙、车门和车窗对车内声压级的贡献整体较小。     

高架轨道交通噪声垂直分布特征的实测分析

我国城市轨道交通发展迅速,但是列车运行产生的噪声极易对沿线居民造成干扰。因此,研究高架轨道交通噪声的分布特征,可以更有针对性地对其进行控制,并且为建设项目的环境影响评价提供参考。通过分析现场实测数据,归纳高架轨道交通噪声的垂直分布特征。现场采集两栋楼多个楼层室外的噪声样本,一栋楼外的轨道近轨侧安装了声屏障,另一栋楼则无。噪声样本中均包含近、远轨列车通过时段,与轨道等高的7层室外设24小时监测点。根据声能量叠加原理,可将测得的列车噪声中其他声源的贡献剔除,然后分析列车噪声的垂直分布特征。结果显示,远轨列车噪声的A声级1/3倍频程频谱峰值均出现在630 Hz,近轨列车噪声的频谱峰值不显著,声能量主要集中在400Hz~1 600 Hz;有屏障时,近轨列车噪声的垂向峰值在轨道高度附近;其他3种情况的垂向峰值均出现在更高楼层。     

轨道交通桥梁低矮弧形声屏障降噪性能研究

以某城市轨道交通高架低矮弧形声屏障作为研究对象,分别选取有、无声屏障断面,开展列车通过时的噪声测试;基于有限元法、边界元法和统计能量分析法,建立轨道交通高架综合噪声预测模型并进行了试验验证。基于测试结果和预测结果,研究了城市轨道交通高架噪声的空间分布规律,分析了低矮弧形声屏障的降噪特性,探讨了低矮弧形声屏障对梁侧噪声分布的影响。研究结果表明：在无声屏障断面的情况下,轨面以下测点主要受低频桥梁结构噪声的影响,噪声随距离的衰减速度较慢,距离每增大一倍,噪声衰减约2.44 dB(A);轨面以上测点主要受高频轮轨噪声影响,噪声随距离的衰减速度较快,距离每增大一倍,噪声衰减约5.68 dB(A);低矮弧形声屏障对中高频噪声具有较好的降噪效果,但增大了低频噪声,这可能是由于声屏障的二次结构噪声辐射所导致的;低矮弧形声屏障在距离线路中心线7.5 m, 25 m处的插入损失分别约为5～8 dB(A)和2～6 dB(A);低矮弧形声屏障在梁侧插入损失约为4～6 dB(A),由于声屏障振动辐射二次结构噪声,桥梁跨中断面局部区域噪声增大。     

基于声传递向量法的槽形梁结构低频噪声研究

轨道交通槽形梁结构在列车动载作用下会辐射低频噪声,这种低频噪声对人体健康危害很大。以轨道交通30 m的简支槽形梁为研究对象,基于车辆-轨道耦合动力学模型,利用有限元法计算了列车荷载作用下槽形梁的振动响应,再利用声传递向量法分析了槽形梁结构辐射噪声及其特性,最后对槽形梁结构各板件的噪声辐射贡献进行了研究。分析结果表明:轨道交通槽形梁底板的垂向振动速度振级和腹板的横向振动速度振级的峰值频率均为63 Hz,且底板的垂向振动响应是最大的。槽形梁结构噪声的线性声压级的峰值频率在63 Hz附近,且当频率为63 Hz时,槽形梁结构噪声的辐射范围最广,衰减得最慢。槽形梁结构噪声辐射的主要区域在梁体的正上方和梁体的正下方,且梁体正上方的结构噪声要大于正下方。槽形梁底板对结构噪声的贡献量是最大的,其次是腹板,翼缘板对槽形梁结构噪声的影响很小。     

船舶近场声辐射特性初探

为了修正目前国内所普遍采用的船舶辐射噪声测量方法,建立了一个具有一定空间分布的船舶辐射噪声源模型。利用渡数积分方法仿真计算了该模型在自由场条件下的近程声场,并分析了近场辐射噪声的基本规律。仿真结果与国外文献提供的船舶水下辐射噪声近场特性吻合,验证了所建模型的正确性。     

基于神经网络模型的高架轨道噪声烦恼度预测

为了准确高效预测高架轨道噪声居民主观烦恼度,建立BP神经网络模型并对其进行优化,并对BP神经网络模型的训练和检验结果进行相关性分析,结果表明该模型具有很好泛化能力和学习能力。相较于多元线性回归,BP神经网络模型更适合应用于高架轨道交通噪声的烦恼度预测。将建立的烦恼度预测模型与通过仿真得到的噪声数据结合,可以为高架轨道交通噪声居民主观烦恼度的评估提供新的方法。     

某地铁U型梁结构辐射噪声分析预测及其降噪研究

城市轨道交通成为人们出行的主要交通方式,轨道交通噪声产生的问题有待解决。文章以某城市地铁线路为研究对象,现场实测列车经过时产生的振动和噪声,主要分析U型梁振动产生的低频结构辐射噪声并建立声学预测模型。在分析实测数据同时对减振降噪措施效果进行了分析,由于结构辐射噪声主要在低频段,故振动分析频段为 4~200Hz,结构辐射噪声分析频段为20~200 Hz。结果表明,梁体振动与辐射噪声有很强的关联性,变化规律基本一致;安装钢轨波导消振吸声器前后,底板振级和辐射声压级都降低5~8 dB左右,有明显减振降噪作用;U型梁结构振动的辐射噪声在梁体周围的传播有很强的指向性,梁体正上方与正下方声压级最大,但腹板外侧声压级相对较小。     

支座刚度对高铁箱梁结构声辐射影响分析

随着箱梁结构在高速铁路中的广泛应用,其引起的结构振动和噪声问题日益受到关注。本文以京沪高速铁路32m简支箱梁为研究对象,首先建立高架轨道箱梁结构声学计算模型,该模型利用一1/10缩尺模型的仿真与实测结果验证,再通过建立高速列车-轨道耦合动力学模型计算作用箱梁结构上的作用力,并以此作为荷载边界条件施加于箱梁有限元模型上,计算箱梁结构的振动响应。最后,将箱梁结构振动响应作为声学边界条件,采用间接边界元法分析支座刚度对箱梁结构声辐射衰减规律的影响。研究结果表明：在3种不同刚度支座条件下,梁体声功率辐射影响主要集中在1～48Hz,支座刚度越大,声功率辐射值及峰值越小。箱梁最大声压级主要集中在1～20Hz;各场点声压级变化与声功率变化趋势较为接近;三种支座在相同场点的声压级变化趋势较为接近,但支座刚度越大,声压级越小;在同一场点,支座刚度越大,声压级峰值越小。在48～100Hz内,支座刚度值对梁体的声功率辐射及场点声压级大小影响不大。     

高铁板式轨道区段箱梁结构噪声辐射分析

利用Simpack软件建立高速列车-轨道耦合动力学模型,计算在轨道不平顺谱激励下的轮轨垂向力,以此作为载荷边界条件施加到高架箱梁结构的有限元模型。计算了高架箱梁表面的振动响应,并利用箱梁结构振动响应作为声学边界条件。进而又采用间接边界元法对其进行声辐射分析。研究结果表明,利用板壳单元,采用有限元—边界元方法能够有效计算混凝土简支箱梁结构的振动噪声,主要集中在0~200Hz的低频段,峰值主要出现在中心频率16Hz、25Hz与80 Hz~100Hz;横向声场的声压级随着距离的增加而减小,频率越低越明显;垂向声场的声压级整体上随离地面距离的增加而增大,其中远场区域的声压级在低于31.5Hz的频段内变化不大,在80 Hz~100Hz频段内箱梁结构对其附近及上方区域的结构噪声大于其它区域,尤其是箱梁正上方。     

类高尔夫球表面处理对受电弓气动噪声的影响

针对高速列车弓网噪声,为降低主要由细长圆柱杆件构成的受电弓的气动噪声,建立三维圆柱绕流气动噪声分析模型,基于大涡模拟方法、声类比理论模拟圆柱杆件的流场特征,分析远场气动噪声频谱特性与分布规律,并对圆柱杆件表面作球缺型凹坑处理,分析表面处理方案的降噪效果。数值结果表明,来流与圆柱轴向所在平面法向的气动噪声受升力波动影响,声压级最大;圆柱来流方向前后气动噪声受阻力波动影响,声压级最小。圆柱表面球缺型凹坑处理方式可以有效降低圆柱杆件远场R=5 m处最大声压级,凹坑加密,降噪效果更好,优化模型II-1、II-2和II-3在R=5 m处最大声压级分别降低1.5 d B、1.9 d B和2.4 d B。相关结果可为高速列车噪声控制提供参考。     

城市高架轨道交通噪声预测研究进展

随着高架线路在城市轨道交通中的广泛运用,噪声污染问题越来越严重,受到社会各界的广泛关注。为此介绍高架轨道交通的发展情况,分析高架轨道交通噪声的主要类型以及基本特性,并对高架轨道交通噪声的预测的不同数学模型法进行综述,最后展望未来高架轨道交通噪声预测方法的发展趋势。     

支座刚度对高铁箱梁结构声辐射影响分析

随着箱梁结构在高速铁路中的广泛应用,其引起的结构振动和噪声问题日益受到关注。以京沪高速铁路32m简支箱梁为研究对象,首先建立高架轨道箱梁结构声学计算模型,通过仿真与实测一1/10缩尺模型对该模型进行验证,再通过建立高速列车-轨道耦合动力学模型计算作用在箱梁结构上的作用力,并以此作为荷载边界条件施加于箱梁有限元模型上,计算箱梁结构的振动响应。最后,将箱梁结构振动响应作为声学边界条件,采用间接边界元法分析支座刚度对箱梁结构声辐射衰减规律的影响。研究结果表明:在3种不同刚度支座条件下,梁体声功率辐射影响主要集中在1 Hz至48 Hz,支座刚度越大,声功率辐射值及峰值越小。箱梁最大声压级主要集中在1 Hz至20 Hz;各场点声压级变化与声功率变化趋势较为接近;3种支座在相同场点的声压级变化趋势较为接近,但支座刚度越大,声压级越小;在同一场点,支座刚度越大,声压级峰值越小。在48 Hz至100 Hz内,支座刚度值对梁体的声功率辐射及场点声压级大小影响不大。