高速铁路桥梁振动噪声影响参数研究

为了探究桥梁结构的振动噪声,以24 m简支箱梁为研究对象进行车桥耦合动力分析,求解轨道不平顺作用下的竖向轮轨力。利用有限元与边界元结合方法,建立桥梁结构声场分析模型,此模型将竖向轮轨力作为激励,以桥梁结构的动力响应作为边界条件,分析噪声声压级的频率分布特性和传播规律。研究表明,桥梁结构噪声最大值位于列车加载位置附近,声波能量由桥梁结构向外部空间辐射,其频段主要在100 Hz以下,分布于桥梁结构正上方与正下方。桥梁结构噪声在传播过程中,其衰减性随着传播距离增大而逐渐增加;噪声声压随车辆速度增加而增大,随桥梁刚度和腹板厚度的增大而减小。     

高速铁路简支梁桥声辐射特性研究

为研究非标准跨度简支梁耦合振动下声场中的噪声辐射特性,建立了车-线-桥耦合动力学模型,求解出CRH2列车经过桥梁时的竖向轮轨力,将竖向轮轨力作为外部激励加载至简支箱梁声学分析软件中,以桥梁动力响应为声学边界条件,运用边界元法求解频域内桥梁结构声辐射特性。研究表明,结构噪声主要分布于梁体上方和梁体下方,梁体上方声压级大于梁体下方;随着车速增加,各场点声压级表现为增大趋势;在翼缘板下设置肋板对声场部分区域降噪效果明显;在全封闭声屏障振动噪声影响下,各场点声压级均有所增大。在不考虑声屏障振动噪声前提下,直立式声屏障对高频噪声的降噪效果较低频噪声更加明显。     

钢板结合连续梁桥结构噪声分析

为了探究钢板结合梁桥的振动噪声,建立车-轨-桥耦合动力分析模型,获得了列车与桥梁的动力反应,后将此动力反应作为声学边界条件求解得到了钢板结合梁桥的结构噪声辐射,并对噪声辐射影响参数进行了探究。研究表明,列车过桥时,桥梁的结构位移呈现出周期性变化,各测点的竖向加速度均大于横向加速度;全桥结构噪声表现为全频段内均有衰减,高频区段衰减速率较低频段快;当车速提高时,各场点的总体声压级逐渐变大,车速从200 km/h升至260 km/h时,各场点声压级的上升幅度更大;双向行车时总体声压级显著增加,但各板件在峰值声压级时的贡献量比例无显著变化;有板肋时,顶板声压级贡献量较上翼缘板的更大,无板肋时则相反。添加板肋能够对局部结构进行优化,但对于整体的降噪效果影响不大。本桥板肋布置间距宜在5.2 m左右。     

轮对-曲线轨道非线性接触系统垂向振动分析

轨道超高是高速列车曲线行驶的主要参数之一,直接影响到车辆的安全性和轨道的耐久性。为研究轮轨垂向振动状态下曲线轨道超高的影响规律,基于动力学理论建立轮轨三维实体非线性接触的有限元模型,采用瞬态动力学分析方法,在曲线轨道高低不平顺激励下研究曲线轨道超高对轮对-曲线轨道非线性接触系统的动力影响。研究结果:低速在较大超高的轨道上行驶会增大车体横向振动,不同超高的舒适速度为190 km/h;车体垂向振动随着速度的增大受超高的影响逐渐减小;倾覆系数随着速度的增大呈非线性增大,内外侧轮轨脱轨系数差异在低速较大超高轨道中最大,且随着超高的增大差异逐渐减小;速度超过160 km/h时,轨距动态扩大量会迅速增大,超高会增加轨距动态扩大量,建议采取拉杆等措施予以加固;钢轨、轨枕及道床垂向振动随着车速增大而增大,超高影响较小,可忽略;超高引起内外侧轮轨接触应力完全不一致,法向接触应力以内侧轮轨较大,切向接触应力以外侧轮轨较大;速度超过160 km/h时,轮轨接触斑动态总滑动量会迅速增大,轨道超高会引起内侧轮轨接触斑动态滑动量大于外侧,其差值随着超高的增大而增大。     

轮轨噪声的产生机理及其治理措施

根据国外对轮轨噪声机理研究和实验成果及技术应用实例，分别从轮轨粗糙度激励、车轮振动、钢轨振动、轨枕振动和声辐射等五个主要方面对轮轨噪声的产生机理进行分析和讨论，注重研究轨道交通的噪声源——轮轨噪声，找到轮轨噪声的产生根源，为轮轨噪声的治理提供可靠的理论依据，然后以此机理为着眼点，再结合国外对机理的研究和试验成果及其技术和产品的应用实践，分别从以上提到的轮轨噪声产生机理的五个主要方面，并结合我国轨道交通轮轨噪声的实际情况，提出控制轮轨噪声的治理措施，为我国城市轨道交通轮轨噪声治理提出参考性建议。     

高速行车条件下3种轨道结构的轮轨动力性能对比分析

针对某时速400 km宽轨距高速铁路,选取了有砟轨道、减振型和非减振型CRTSⅢ型板式无砟轨道3种轨道类型,基于车辆-轨道耦合动力学理论,对比分析了高速行车条件下3种轨道结构的轮轨动力性能。研究结果表明:高速列车通过3种轨道时具有良好的安全性和平稳性,轨道的动态变形满足要求;2种无砟轨道的钢轨横向振动位移基本相同,且明显小于有砟轨道的钢轨横向振动位移,减小约30%,3种轨道的轨距动态扩大量差异很小;3种轨道的钢轨垂向振动位移差异明显,减振型无砟轨道的钢轨垂向振动位移最大,最大值为1.86 mm,非减振型无砟轨道的钢轨垂向振动位移最小,仅为减振型无砟轨道位移的一半左右。     

基于仿真的铁路车轮不圆度安全限值研究

为了研究高速列车车轮踏面不圆度的安全限值,基于车辆轨道垂横向耦合动力学理论,采用车辆动力学仿真分析软件ADAMS/Rail,建立了考虑车轮非圆化状态下的整车车辆/轨道空间耦合动力学模型。分析计算高速运行状态下常见车轮踏面不圆顺问题所导致的车辆轨道系统轮轨冲击振动特征,及其随列车运行速度的变化规律,给出了车速200～350 km/h 时轮轨作用力响应峰值与车轮不圆度之间的关系,确定了高速行车条件下车轮不圆度的临界范围。该研究可为基于轮轨作用力监测的车轮不圆顺状态识别提供理论指导。     

套靴刚度和阻尼对高速列车-弹性支承块式无砟轨道系统竖向振动的影响

采用轨段单元模拟弹性支承块式无砟轨道结构。钢轨模拟为弹性点支承Euler梁；钢轨下面的支承块视为刚体；道床板视为弹性薄板，并且采用横向有限条与板段单元法对其进行位移插值；钢轨扣件和支承块下胶垫和套靴模拟为线性弹簧和阻尼器；道床板与混凝土底座下的路基模拟为连续分布面弹簧和阻尼器。基于弹性系统动力学总势能不变值原理和形成系统矩阵的“对号入座”法则，建立了高速列车-弹性支承块式无砟轨道系统竖向振动矩阵方程，得到了系统振动响应，进一步分析了套靴刚度和阻尼对此系统竖向振动响应的影响规律。     

基于车致振动响应的无缝线路温度力识别研究

无缝线路温度力过大会导致胀轨或断轨，现场需实时监测钢轨温度力。以钢轨在温度力作用下受到的车致振动加速度为研究对象，提出一种利用多元回归算法拟合温度力特征指标反向识别钢轨温度力的新方法。通过对温度力作用下车致钢轨振动加速度进行希尔伯特黄变换，提取钢轨加速度的HHT灰度时频直方图方差和边际谱在1 300～1 500 Hz内的瞬时幅值变化率作为温度力特征指标，将2指标分别输入到回归算法和灰色算法中，对比钢轨温度力识别误差。结果表明，钢轨所受温度力越大，识别结果的相对误差越小；利用多元回归算法识别温度力的平均识别误差可达到3.24%,相比于灰色预测模型降低了3.54%,为现场实时监测钢轨温度力提供借鉴。     

路基沉降对低地板有轨电车动力学性能的影响

路基沉降会导致轨道变形,进而改变轨面的几何平顺性,并最终影响车辆动力学性能。基于车辆-轨道耦合动力学理论,详细考虑各车辆之间的耦合作用,建立了考虑路基沉降的低地板有轨电车-轨道垂向耦合动力学模型,研究了路基沉降对低地板有轨电车动力学性能的影响。研究结果表明:路基沉降会明显增大低地板有轨电车系统的振动;车体垂向振动加速度、钢轨位移、轮轨垂向力受沉降波深和波长的影响,增大沉降幅值或减小波长均会加剧车辆系统的动力学响应。     

修复材料性能对框架板式无砟轨道板角离缝的影响研究

分析了框架板式无砟轨道板角离缝原因，建立了含维修材料的框架板式无砟轨道有限元模型，研究了维修材料弹性模量对无砟轨道受力和变形的影响规律，提出了板角离缝维修材料建议。研究结果表明，施工因素、服役环境和长期列车荷载作用是导致单元框架板式无砟轨道发生板角离缝的主要原因；钢轨和轨道板的垂向位移、CA砂浆层压应力随板角离缝面积的增大而增大，轨道板的拉应力则先增大后减小；正温度梯度作用下轨道板的拉应力随维修材料弹性模量的增大而增大，轨道结构位移则随维修材料弹性模量的增大而减小；当维修材料弹性模量从50 MPa增加至1 000 MPa时，列车荷载作用下维修材料的压应力增大了3.25倍；从维修材料受力角度考虑，建议框架板式无砟轨道板角离缝维修材料采用树脂材料，且弹性模量宜为100～300 MPa。     

考虑车身侧倾的三轴汽车三自由度操纵模型

城市轨道交通轮轨表面短波不平顺是激发线路沿线振动与噪声的主要原因，准确而高效的测量轮轨表面短波不平顺是振动噪声预测、评估及源头控制的重要条件。通过对上海城市轨道交通２号线部分车辆轮踏面不平顺进行现场测试，利用统计分析、1/3倍频和功率谱分析研究了轮踏面不平顺时、频域组成特性。结果表明所测试的轨道交通车辆轮踏面不平顺水平是比较低的，大部分不平顺幅值积聚在3～13 μm ；在短波范围内，波长大于4.0 cm时不平顺状态比ISO3095标准要好，小于2.5 cm时不平顺状态较标准差；主要波长分布在57.7～95.2 cm，且大部分集中在70～80 cm，平均值为72.1 cm。     

公平视角下的国有企业红利分配制度改革

以某铁路车站站场下地下结构盖挖逆作法施工为工程背景，首先现场测试分析了城际铁路列车通过时地下结构的振动响应，其后建立了动车组 轨道结构 地下结构系统耦合动力分析模型，仿真分析了城际铁路列车通过地下结构的全过程，系统探讨了地下结构的车致振动响应及其空间传播规律，揭示了地下结构车致振动机理。研究结果表明，地下结构车致振动随着与运营线路的距离加大而逐渐衰减，且衰减速度逐渐减小；结构动力响应随列车运行时速的提高而增大。     

个体社会资本与职业收入因果效应的实证分析——基于CGSS2008数据

以某重载铁路上跨引黄隧洞项目为研究对象，建立了重载货车 轨道模型和隧道 围岩 引黄隧洞有限元模型，提取了精确的横、竖向轮轨力，并提出了简化的加载方式；分析了有无道床橡胶减振垫情况下的隧道结构与引黄隧洞的动力响应。分析结果表明：在平底板底部和侧边施加橡胶垫层后，结构位移变化不大，铁路隧道的加速度衰减量最大为49.17%，发生在隧道拱顶位置，最大衰减量为6.8 dB；引黄隧洞交叉断面的最大衰减量为28.79%，发生在边墙位置,衰减最大为5 dB。该研究为类似隧道设计提供理论参考。     

汽车车内中高频噪声模拟仿真分析

建立了某国产乘用车的SEA模型,对乘用车驾驶室中高频噪声进行了仿真。将理论计算和试验测量相结合得到了模型的模态密度、内损耗因子和耦合损耗因子等参数。进行了发动机空挡5 000 r/min试验,测得发动机舱声辐射激励和动力总成悬置振动激励;完成了驾驶室头部声腔噪声仿真计算和试验验证,检验了SEA模型的可靠性。利用此模型,针对底盘噪声输入进行了车内中高频噪声仿真分析,得到了驾驶室头部声腔的噪声响应特性曲线。     

疏水进入除氧器水箱喷注噪声的实验研究

通过实验探索了蒸汽在水下有限空间喷注时喷注噪声的辐射规律，发现其Ａ声压级同水的过冷度有直接关系；喷头孔径对最大喷注噪声Ａ声压级的影响不大，但较大的孔径可以使最大Ａ声压级出现的位置向低温处移动，而较小的孔间距可降低喷注噪声。同时发现，蒸汽水下喷注噪声的产生机理和空气动力性噪声的产生机理是不完全相同的，因此对小孔喷注噪声的研究结果不能直接应用于蒸汽水下喷注噪声的预测。     

CRTSⅡ型板式无砟轨道抬轨更换轨道板施工参数研究

在CRTSⅡ型板式无砟轨道进行抬轨更换轨道板施工过程中，需选择合理的作业轨温、抬升方式、扣件松开范围等施工参数，以避免施工中钢轨失稳和弯折及扣件损伤。针对该问题，建立钢轨抬升模型，计算分析钢轨抬升过程中不同施工参数对钢轨失稳、钢轨及钢轨扣件受力与变形的影响，总结相关规律并提出合理的施工参数。结果表明，钢轨抬升施工时，抬升间距建议为7.2 m;温差超过20℃可适当增大两抬升点间距。钢轨的抬升量为10 cm时，扣件的松开范围宜为51组扣件，抬轨量每增加1 cm,扣件松开范围宜增加1组扣件；当温差超过20℃时，可适当按照温差每增加1℃,扣件松开数量减少2组扣件进行施工。     

小型双缸往复式压缩机噪声模拟与实验

针对制氧机用小型双缸往复式压缩机噪声过大的问题,通过Fluent气动仿真与LMS Virtual.Lab多体动力学仿真模块联合模拟仿真,求解出压缩机压力脉动和轴承激励。以结构自由模态为基础,添加压力脉动和轴承激励为边界条件,并结合声振耦合理论,得到双缸压缩机的离散噪声分布及声压级云图。研究结果表明：决定压缩机噪声值的波峰频率为800、2 500和3 100 Hz,与固体模态频率相近;通过改变结构刚度可降低压缩机波峰噪声。研究结果可为小型往复式压缩机的噪声控制提供参考。     

城市轨道交通轨道减振降噪设计研究

城市轨道交通的快速发展在创造良好的经济、社会和环境效益的同时,也不可避免地给城市带来了振动和噪声问题。通过对噪声源进行分析,得出轮轨噪声是城市轨道交通的主要噪声源。因此,合理选择轨道结构的型式是最为有效的减振降噪措施。通过对各种轨道结构减振型式的分析比选,得出轨道减振设计中合理、有效的减振降噪措施。     

基于响应面法的螺纹接头快速连接器分瓣内螺纹片优化设计

螺纹接头快速连接器在工作过程中，分瓣内螺纹片结构的变形会使O形圈密封端面间隙增大，降低连接器的密封性能。课题组提出了以减小分瓣内螺纹片的最大变形量和等效应力的同时最小化结构质量为优化目标的结构优化设计方法，通过拉丁超立方试验设计方法选取试验设计点，建立分瓣内螺纹片设计变量与质量、最大变形量和最大应力的二阶响应面模型；采用多目标遗传算法优化求解出Pareto最优解集，并通过设计变量灵敏度分析对最优解进行修约。结果表明：当结构质量仅增加6.16%时，结构最大变形量减小了35.75%，最大应力减小了29.7%。该设计方法以结构质量的微幅增大实现了最大变形量与应力的大幅减小，优化效果显著。