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新型列车侧墙内装板声学分析、优化及应用摘要：近年来随着我国城市轨道交通的快速发展，高速列车噪声振动问题已然成为了影响乘客乘坐舒适性的主要因素之一，并对高速列车在运输行业内的竞争力产生了负面影响。
高速列车普遍使用多层复合结构作为车体。
现有车体结构的隔声和声辐射特性研究多集中在波纹铝型材，而对内装结构声学特性的研究却较少。
基于此，本文章对新型列车侧墙内装板声学分析、优化及应用进行探讨，以供相关从业人员参考。
关键词：新型列车；侧墙内装板；声学分析；优化；应用引言随着中国城市轨道交通技术的不断发展，由于速度、时间、安全等特点，新型列车交通逐渐成为城市居民每天出行的首选。
但是，当新型列车车辆在隧道内行驶时，难免会有噪音，这可能导致乘客的舒适性恶化。
在新型列车车辆的设计开发过程中，有必要提高车辆的声音性能，以减少乘客内部的噪音。
例如，车辆结构的声学特性逐渐成为城市轨道交通商业运行可靠性的关键因素，车辆声学特性的研究也成为铁路运输技术研究的重要内容。
一、概述随着我国铁路运输业的不断发展，电力和舒适性能取得了很大进步，但受设计指标和传统理论的影响，减少噪音和减少轨道交通领域逐渐出现了障碍。
列车内噪声测试分析是以现有新型列车线路测试为基础，表明列车内噪声在高速运行中中频、低频带具有较高的值，同时，底板区域是乘客内部噪声的主要贡献之一，通过识别乘客内部的声源，板壳广泛应用于工程，是列车舱内的主要结构。
通过高速列车各区域振动试验分析不同速度车内噪声特性表明，车底结构振动对车内低频噪声的影响相对较明显，因此有必要通过结构的绝缘和阻尼消除车底结构噪声。
降低板振动噪声的典型方法。
近年来，对人工循环结构的研究包括声晶体管、声超材料等。
声学超级材料是从局部谐振晶体管中提取的，由于其独特的物理特性和许多潜在的应用，特别是在中低频降噪领域的性能，这两种材料受到了高度重视。
循环结构最有趣的特点之一是弹带，在弹带中，弹波/声波不能自由传播，这一概念也为减少轨道交通噪音提供了新的思路。
高速列车动力系统的噪声与振动控制研究随着高速铁路系统的不断发展，高速列车的噪声和振动控制成为了一个重要的研究领域。
高速列车动力系统的噪声和振动不仅会对列车乘客的乘坐舒适性产生影响，还对周围环境造成噪音污染。
因此，研究高速列车动力系统的噪声和振动控制对于提高乘客舒适性和环境保护具有重要意义。
一、噪声与振动来源分析高速列车的动力系统主要包括牵引系统、传动系统和悬挂系统等。
牵引系统包括电机和齿轮传动系统，传动系统是将电机的动力传递到车轮上，悬挂系统则起到缓冲列车振动的作用。
噪声和振动一般来自于这些关键系统的运行过程中的摩擦、冲击和共振。
因此，准确分析动力系统的噪声和振动来源是控制噪声和振动的第一步。
二、噪声与振动控制方法为了降低高速列车动力系统的噪声和振动，研究人员采用了多种控制方法。
以下是其中一些主要方法的介绍：1. 模态分析与优化设计通过模态分析，可以确定高速列车动力系统的固有频率和振动形态，从而为噪声和振动的控制提供依据。
基于模态分析结果，可以对动力系统进行优化设计，降低共振频率和振动幅值，从而减少噪声和振动。
2. 隔振技术隔振技术是一种通过在高速列车动力系统中引入隔离层来减少振动传递和噪声辐射的方法。
常用的隔振材料包括橡胶、弹性材料和气体弹簧等，并可通过选择合适的隔振材料和结构设计来达到噪声和振动的控制目标。
3. 主动控制技术主动控制技术是指通过传感器和执行器对高速列车动力系统的振动进行实时监测和控制。
当振动超过设定阈值时，控制系统可以自动调整执行器的状态，从而减少噪声和振动的发生。
4. 声吸降噪技术声吸降噪技术是指通过引入吸音材料和结构来减少高速列车动力系统噪声的方法。
吸音材料可吸收噪声能量，并转化为其他形式的能量，从而减少噪声的辐射。
三、优化控制策略为了进一步提高高速列车动力系统的噪声和振动控制效果，研究人员也在控制策略上进行了优化探索。
以下是一些常见的优化控制策略：1. 自适应控制自适应控制是指根据系统的实时特性和工作状态来调整控制参数的方法。
阻尼贴片式高速列车车轮振动声辐射试验分析刘世亮;张学飞;王瑞乾【摘要】为了研究辐板不同阻尼贴片装置对高速列车车轮的减振降噪效果,在半消声室内进行标准车轮与阻尼贴片式车轮自由状态下的振动声辐射试验研究,并基于有限元法对车轮模态进行了仿真计算.研究结果表明:施加辐板阻尼贴片后,两种阻尼贴片车轮的固有频率与标准车轮相比变化不大,但对于频率在1600 Hz以上各阶模态阻尼比显著增加.径向与轴向激励下的降噪效果均达到10 dB(A)以上,可见两种阻尼贴片装置均具有良好的降噪效果.其中在增加了0.3 mm铝合金薄板的情况下,W2车轮的降噪效果要略优于W1车轮,轴向激励下更加明显.【期刊名称】《应用声学》【年(卷),期】2019(038)005【总页数】8页(P886-893)【关键词】阻尼贴片;振动声辐射;模态;高速列车车轮【作者】刘世亮;张学飞;王瑞乾【作者单位】常州大学城市轨道交通学院常州 213164;常州大学城市轨道交通学院常州 213164;常州大学城市轨道交通学院常州 213164【正文语种】中文【中图分类】U2700 引言伴随着列车运行速度的不断提升，铁路噪声严重影响乘客乘坐的舒适度以及铁路周边居民的居住环境[1−2]，已成为制约我国铁路发展的主要问题之一。
铁路噪声主要包括轮轨噪声、弓网噪声、牵引噪声和空气动力学噪声等，当列车运行速度小于250 km/h 时，轮轨噪声是列车主要的噪声源[3]，其中车轮的振动声辐射是轮轨噪声的主要组成部分。
目前国内已有一些降低车轮振动及声辐射的研究，Fang 等[4]以单位力为输入，研究了直型、斜曲型和波浪型3 种不同辐板类型对车轮振动声辐射的影响；韩建等[5]通过数值方法研究了不同参数对车轮振动声辐射的影响。
Jones 等[6]采用有限元模态分析和TWINS 软件对辐板区域粘贴层状约束阻尼的车轮进行了计算分析，结果表明采用1 mm 厚度阻尼层和1 mm 厚度约束层处理直径为860 mm 的车轮降噪效果为3∼5 dB。
板结构辐射声的声品质基础理论研究由于结构辐射声是产品的主要噪声源之一,因此产品设计者和制造者经常面临着用户对其产品结构辐射噪声的负面评价,这种用户的反映就是结构辐射声品质问题。
声品质是用户对产品辐射声接受度的心理感觉反映,也是产品一系列性能的综合反映;其包含响度、粗糙度、波动度等一系列参数,并以不同的感受影响着人类的听觉心理。
另一方面,声品质还可应用于其他用途,例如可通过声波动度判断汽车传动系统工作状态的平顺性。
因此,结构辐射声品质设计成为产品设计中的一个重要问题,这类问题的研究对低噪声产品的设计具有重要的理论意义和实用价值,对其他工程问题的解决也有着广阔的应用前景。
本文运用以解析法为主、结合数值计算的方法,对不同形式的板结构声辐射特性及其声品质进行了系统的研究。
建立了有限大板结构在无障板情况下的声辐射模型,分析了刚性障板对声辐射的影响规律;建立了板结构声辐射解析模型,研究了不同边界对板结构声辐射的控制规律;利用Zwicker响度模型和修正的PEAQ(Perceptual Evaluation of Audio Quality)方法,建立了板结构辐射声响度预测模型;发展和完善了GDQ(Generalized Differential Quadrature)方法,建立了适用于具有复杂边界板结构的声辐射模型和声波动度预测模型,揭示了各因素对板结构辐射声波动度的影响规律;提出了主区域离散方法,建立了具有任意形状和边界条件的板结构声辐射模型和声粗糙度预测模型,揭示了各因素对板结构辐射声粗糙度的影响规律;基于刚度,建立了加筋板结构声辐射及其声响度预测模型,揭示了加强筋对板结构辐射声响度的影响规律;提出了一个新的研究领域——结构辐射声品质主动控制,研究了一种控制板结构辐射声响度的主动控制策略。
通过本文的理论分析与数值计算,获取了一系列有价值的研究结果,为板结构声辐射及其声品质设计提供了理论依据,也为产品虚拟声设计奠定了基础。
地铁列车加筋铝型材地板声学特性分析与优化地铁列车行驶引起的振动,大大降低其使用期限;行驶引发的噪声,严重危害人体健康。
随着国民对乘车舒适性要求的日益提高,地铁车辆内部的振动噪声问题已不容忽视。
与此同时,轨道车辆轻量化趋势的发展,使得车体板件结构设计满足强度、刚度时,质量降低,减振降噪水平下降,车内噪声增大。
由于加筋板耦合结构质量轻、抗冲击能力强、承载能力优和减振性能佳等优点,将其应用到铝型材车体结构,既满足列车轻量化的发展趋势,又能实现车内低噪声的目的。
铝型材地板作为地铁车内噪声的主要来源之一,其声振特性直接影响车内的噪声水平,因此开展列车铝型材地板声学特性分析与加筋优化显得尤为重要。
本文以某地铁列车铝型材地板为研究对象,对其进行加筋处理,并基于预测模型展开隔声和振动声辐射特性分析与优化,主要研究如下:(1)基于球谐函数波束形成算法声源识别原理,采用球形阵列声源识别系统,对某线路运行的4节编组地铁列车进行了车内声源识别试验,获得了车内噪声的源强、分布和频谱特性,明确了顶板和地板区域是地铁列车车内的最大噪声来源。
(2)基于声压法,采用混响室-混响室测试法获得了铝型材地板的隔声量;基于力锤激励法,采用半功率带宽法计算获得了型材的阻尼损耗因子。
基于离散点声强法,采用混响室-半消声室测试法获得了铝型材地板的辐射声功率;采用半功率带宽法计算获得了型材的阻尼损耗因子。
基于FE-SEA混合法理论,结合测试试验与数值计算,将试验参数用于铝型材地板隔声和振动声辐射预测模型的建立及验证。
(3)基于验证的隔声和振动声辐射预测模型,开展了加筋位置、加筋方式、排布形式以及加强筋几何参数对铝型材地板声学特性影响的计算分析。
结果表明,针对靠近表面几何中心及各截面面板中间位置(刚度较低、模态振动幅值较大),在模态振型对称的铝型材板件靠近声源侧面板上等间距、对称、纵向布筋,对提高板件结构的声学性能效果较好。
研究显示,布设总厚度为20mm且厚度比为4:1的T型加强筋,对提高结构的隔声特性效果最明显,计权隔声量可提高3.3dB;布设厚度为15mm的矩形筋,最能有效地抑制结构辐射噪声,总声功率级可降低2.7dB。
温变对高速列车隔振木骨组合地板声学特性的影响分析随着列车运行速度的不断提升,车内的振动和噪声也逐渐增大。
这不仅影响人们舒适地乘坐高速列车,还影响着乘客的身心健康,改善车内振动噪声环境非常必要。
我国地域辽阔,铁路线路四通八达,季节更替明显,温度变化显著,温度的变化也对高速列车的声学特性产生影响。
本文以高速列车组合地板为研究对象,分析了常温下地板结构的声学特性,并进一步研究了温度变化对隔振木骨组合地板隔声特性和振动声辐射特性的影响规律。
首先,建立了高速列车普通木骨组合地板的结构有限元模型,进行地板结构的模态分析和频响分析。
进而基于有限元和边界元方法分别建立组合地板结构的隔声特性预测模型和振动声辐射特性预测模型,预测组合地板的声学特性,并与FE-SEA混合法的仿真结果进行分析比较,验证了模型的有效性。
然后,具体分析了常温下高速列车普通木骨组合地板的隔声特性和振动声辐射特性,并指出其存在的不足。
进而建立高速列车隔振木骨组合地板有限元模型、隔声特性预测模型以及振动声辐射特性预测模型,分析常温下隔振木骨组合地板的声学特性,同时与普通木骨组合地板的声学特性进行对比。
最后,基于高速列车隔振木骨组合地板的有限元模型,对地板结构进行不同环境温度下的温度场分析和热应力计算,进而分析了环境温度变化对隔振木骨组合地板隔声特性和振动声辐射特性的影响规律。
研究结果表明:组合地板隔声量的低谷频率和辐射声功率级的峰值频率与地板结构的固有频率一一对应,在固有频率附近,地板结构产生了共振,导致了地板结构的隔声性能变弱、辐射声功率级增大。
高速列车隔振木骨组合地板的各阶固有频率随环境温度的升高而降低,其中第一阶固有频率对环境温度的变化最敏感,随温度变化的灵敏度约为0.5 Hz/℃。
温度对地板结构的振动位移响应在第一阶固有频率处影响最为显著,表现为随温度的升高而呈指数规律增大。
在-50~50℃温度范围内,隔振木骨组合地板的计权隔声量先随温度升高非线性增大,然后近似线性减小,其变化率与材料损耗因子变化率随温度的变化同步增大或减小;地板结构的总声功率级先随温度升高而非线性减小,然后近似线性增大,其变化率与材料损耗因子变化率随温度的变化规律恰好相反。
高速列车车体结构振动和车内声学特性分析
佚名
【期刊名称】《噪声与振动控制》
【年(卷),期】2013(000)003
【摘要】为了研究高速载客列车车体结构振动及车内声学特性，建立高速列车有限元模型，对全车体进行模态分析和轨道谱响应分析，并基于声与结构耦合对车体内腔进行声学模态分析。
车体前200阶固有模态频率跨度为0.62～100.27 Hz，前6阶0.62～1.51 Hz为车身整体相对于转向架的低频振动，其余各阶为车身结构的弹性振动。
当施加我国200 km/h等级提速线路通用轨道谱激励时，体振动在0～2.00 Hz的低频有较大响应。
车体内腔前200阶声学模态频率跨度为0～126.66 Hz，在20～100 Hz之间模态比较密集。
【总页数】6页(P101-105,141)
【正文语种】中文
【中图分类】U260.16;U260.11+1
【相关文献】
1.高速列车内地板隔音垫声学特性的研究 [J], 于金朋;刘小霞;黄雪飞;张庆刚;陈丽雯
2.韩国高速列车车内噪声声学舒适性评价指标 [J], Sunghoon Choi;阎锋
3.高速列车车体结构振动特性分析 [J], 郭涛;赵明;杨桂娟;安超;李明高
4.高速列车风挡区域车内噪声特性及声学灵敏度分析 [J], 蒋文杰; 张捷; 李志辉; 田彩; 贺义; 肖新标
5.高速列车车内客室端部噪声分布特性与声学模态分析 [J], 张捷;肖新标;韩健;孙强;韩光旭;金学松
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高速列车车身结构声振特性分析耿卓;张学飞【摘要】通过现场测试,并按相关标准规定对测试结果进行了分析,明确了列车以300 km/h匀速运行时车体内外振动噪声的动态特性.试验中发现观光区噪声在127 Hz和572 Hz均存在显著波峰,针对这一问题,对观光区内及下方转向架区域进行振动噪声频谱特性分析,结果表明,结构传声是观光区在127 Hz和572 Hz处出现局部峰值的主要传递路径之一.列车以300 km/h匀速运行时,观光区噪声在127 Hz频率处的显著波峰由列车过枕轨激励产生,车体系统的结构振动与车内声学空腔存在相互耦合关系,最终导致车室内在127 Hz附近存在显著峰值.观光区噪声在572 Hz频率处的显著波峰与车轮20阶多边形有关,如需进一步确定还需对车辆进行车轮不圆度测试.【期刊名称】《常州大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(030)004【总页数】5页(P64-68)【关键词】高速列车;振动噪声;结构传声;车轮多边形;声学模态【作者】耿卓;张学飞【作者单位】常州大学城市轨道交通学院,江苏常州 213164;常州大学城市轨道交通学院,江苏常州 213164【正文语种】中文【中图分类】U270.1;U238随着中国高速铁路事业的蓬勃发展，车内噪声问题已逐渐成为其运行可靠性、安全性、舒适性等的重要影响因素之一[1-2]，轮轨噪声是车内主要噪声源之一，随着车速的提高与运营里程的增加，其对车内噪声的影响也更为复杂[3-4]。
在某些特定的条件下，车内噪声会出现显著波峰，这主要和列车受到不同载荷激励所产生特定车内声学响应有关，其对列车整体安全性与乘客的乘坐舒适性会产生较大影响[5]。
对于此类问题，如何明确其产生机理并对此类问题提出相应的改善措施具有重大意义。
张倍基于有限元法和边界元法对高速列车结构振动与噪声预测进行了研究。
林传勇根据能量统计法对高速列车整车前期振动噪声优化对比分析，在声音的传递路径上对振动噪声进行处理[6]。
