高速铁路不同高度声屏障的降噪效果分析

为探究不同高度声屏障对高速铁路噪声的降噪效果,采用有限元软件ANSYS并参照武广高铁相关试验段建立声屏障降噪模型。采用声学分析软件SYSNOISE仿真研究3,4,5和6m这4种不同高度直立型反射声屏障的降噪效果。结果表明:在与声屏障法线方向平行且距离轨面1.5和3.5m高的平面内,声屏障高度从3m增加到4m对降噪效果的提高有限,再从4m增加到5m降噪效果显著提高,而声屏障高度超过5m后对降噪效果的继续提高也不明显;在与声屏障法线方向垂直且距离轨道中心线30m的平面内,随着声屏障高度的增加,在距地面15m高以下区域,声屏障高度的变化对噪声级影响较大,但超过此范围影响不大。噪声衰减与声屏障高度并非简单的线性关系,在同时考虑降噪需要和声屏障成本的情况下,高速铁路路基区段声屏障的合适高度为4~5m。     

钢桁结合梁桥约束阻尼层减振降噪方法研究

结合模态应变能法和统计能量分析,提出约束阻尼层桥梁车致振动与结构噪声理论计算方法,探讨约束阻尼层参数对高速铁路钢桁结合梁桥噪声的影响规律。分析结果表明:高速铁路钢桁结合梁桥辐射结构噪声问题突出,亟需减振降噪处理;钢桁梁主要构件中腹板辐射噪声大于翼缘板,对腹板敷设约束阻尼层进行减振降噪更有效;阻尼层剪切模量增大对高频降噪有利;相同的约束阻尼层构造对厚度越小的基层,减振能力越强;约束阻尼层可明显降低钢梁的局部振动,并能降低全频段的桥梁噪声;约束阻尼层对高频段噪声的降低量大于低频;敷设约束阻尼层使场点M(水平距近轨中心线25m、竖向高出轨面3.5m)的声压级降低5.1dB(A),其质量仅为结构恒载的0.15%。     

高速铁路声屏障声学计算模式研究

基于多通道阵列式声源识别系统和多通道噪声振动实时采集分析系统,对京津城际和京沪高速铁路列车运行状态下的噪声源、空间声场分布以及声屏障降噪效果进行测试和分析。将高速列车声源等效为下部噪声和上部噪声两部分:下部噪声以轮轨噪声和车体气动噪声为主,其声源等效位置确定为轨面以上0.6m处;上部噪声以弓网噪声为主,其声源等效位置确定为轨面以上3.3m处。由此提出基于双声源作为等效声源和以1250Hz作为等效频率的高速铁路声屏障声学计算模式,给出声屏障插入损失和加长量修正计算公式,所得到声屏障的声学计算结果与实测结果吻合。     

大西客专不同轨下基础及其过渡段轨道结构动力性能试验研究

高速铁路建设经常会遇到不同轨下基础及其连接处的过渡段,由于强度、刚度、沉降等差异的存在必然会引起过渡段轨道的变形,产生不平顺[1]。通过在大西客专路桥过渡段、桥上无砟轨道、桥隧过渡段、隧道内无砟轨道布置测点,测试了动车组在160~275 km/h运行条件下轨道结构动力响应,评估了列车运行平稳性、轨道结构稳定性和振动特性。测试结果表明:列车运行稳定性指标、轨道结构稳定性和振动参数均满足相关标准要求,轨道结构动力性能参数在桥上和隧道内与路桥过渡段、桥隧过渡段差别不大,过渡段设置合理。     

高速铁路40 m与32 m箱梁振动噪声对比研究

研究目的:40 m标准跨径高速铁路箱梁是我国未来高铁建设的重要技术之一,为研究高速铁路40 m箱梁结构振动与噪声特性,本文基于车辆-轨道耦合动力学理论,利用有限元和边界元法分析40 m箱梁结构动力特性、局部振动和结构噪声特点,并与32 m箱梁进行比较分析。研究结论:(1)在高速列车的主要运行速度范围内,40 m箱梁动力系数小于32 m箱梁;(2)40 m与32 m箱梁各测点加速度振级峰值均在40～63 Hz范围内,除底板振动加速度级相当外,40 m箱梁顶板、腹板和翼缘板振动加速度级峰值均小于32 m箱梁对应位置振动测点;(3)对于40 m箱梁,20 m范围内沿水平方向各测点峰值声压级变化不大,竖向测点沿高度方向逐渐变小,沿高度方向每上升2 m,其声压级降低约2 dB;选取空间关键点比较分析可知,40 m箱梁峰值声压级略低于同等空间位置32 m箱梁;(4)本研究成果可为40 m高速铁路箱梁的设计、环境噪声评估及降噪方案提供一定参考。     

对无砟轨道吸声板降噪措施效果的评价与分析

对框架型和双块式无砟轨道结构铺设吸声板前后进行了列车辐射噪声测试，结果表明：在距线路中心线3．75m、于轨面1．5m处，框架型板式无砟轨道结构噪声降低约2dB（A），双块式无砟轨道结构降低约1dB（A），该吸声板的吸声系数在315～3150Hz的中高频段有较好的吸声效果，能够有效吸收列车通过时主要分布在500～4000Hz中高频段的辐射噪声能量，具有一定的吸声效果。并对产生不同吸声效果的原因进行了分析。该测试结果可供铁路建设项目环境影响评价参考和借鉴。     

高速铁路轨道中长波不平顺检测模型研究

为保证速度200km/h及以上列车安全平稳运行,高速铁路增加轨道30m弦和300m弦中长波平顺指标。传统手工检测已无法满足该要求,需依靠高精度测量设备采集轨道坐标高程以控制轨道中长波不平顺。某进口高速铁路轨道检测设备将矢距差法模型计算的轨向高低不平顺作为不变量,结合调整量较差控制中长波轨向高低。受检测起点位置影响,矢距差法模型计算结果表现出显著随机性,忽略基准弦端点变化会产生模型误差。实测数据显示:采用这种模型,轨道调整后不平顺指标超限率达18.9%;若验收高速铁路线路,测量成果精度的提高可能无法有效控制轨道不平顺。因此,提出高密度四点偏差约束轨道方向高低模型,以提高矢距差法模型的检测精度。实测数据检验结果表明,模型不仅能够使任意位置中长波轨向高低满足检验要求,而且能获得最优扣件调整量。     

考虑轨道谱特征的高铁列车地震安全性评估

研究目的:轨道不平顺是高速列车运行过程中产生垂向振动的主要根源,利用轨道谱能从波长和幅值两方面描述轨道不平顺特征和规律。为分析不同轨道谱对我国高铁列车在地震作用下行车安全性的影响,本文建立高速铁路车-轨耦合分析模型,分别采用中国高速铁路轨道谱和德国低干扰谱数值模拟的轨道不平顺样本作为轨道系统激励,选取典型地震动作为外部激励,基于车轨耦合动力学原理,计算不同地震动强度下列车运行的安全性指标。研究结论:(1)采用德国低干扰谱进行高速铁路地震安全性评价相对于中国高速铁路轨道谱偏于保守,但两者的差异随地震动强度的增大而逐渐减小;(2)建议完善我国高速铁路轨道统计谱并应用于高铁列车地震安全性评估研究中,在保证安全的同时提升高铁运输效率;(3)本研究对评估我国高速铁路行车安全性以及合理确定我国高速铁路地震报警阈值具有借鉴意义。     

不同类型头部外形列车轨侧压力变化规律分析与评估

采用计算流体力学方法,在对鼓宽形、椭球形、梭形、扁宽形4种类型头部外形列车明线运行阻力及基本气动性能分析的基础上,对轨侧压力随不同曲面形式和空间位置的变化规律进行研究。结果表明:4种类型列车速度为250km/h明线运行时鼓宽形列车阻力最大,梭形最小,最大相差7.4%;鼓宽形列车引起的轨侧压力变化峰峰值最大,其次是椭球形、梭形,扁宽形最小,最大相差24.4%;纵剖面形线对轨侧压力变化的影响大于水平剖面形线,如不同纵剖面形式的鼓宽形和扁宽形列车引起距轨面1.5 m位置测点压力变化分别为721.62,545.71Pa,相差24.4%,而不同水平剖面形式的鼓宽形和椭球形列车引起相同测点的压力变化分别为721.62,700.44Pa,仅相差2.9%;4种曲面形式列车引起的轨侧压力变化均随距轨面高度、轨道中心线横向距离的增加而减小,规定测点压力变化峰-峰值均满足EN标准中小于800Pa的要求。     

路桥过渡段轨道结构的动力性能试验研究

路桥过渡段是高速铁路线路的薄弱环节之一,路桥过渡段的轨道结构动力性能也直接影响到列车运行的平稳性.根据高速铁路对路桥过渡段轨道结构动力性能的要求,进行了改变轨下垫层刚度、使用2.8m长轨枕、使用轨枕胶垫和道砟垫、铺设辅助轨等7种轨道结构的动力性能试验.试验结果表明,轨下胶垫对改变轨道结构的动力性能作用有限,枕下胶垫和道砟垫能根据需要较为方便地调整轨道结构的整体刚度,2.8m长轨枕和辅助轨对提高轨道结构的整体性具有较大的作用.在动力荷载作用下,桥上道砟的密实度提高较快,从而进一步加大了与路基轨道的刚度差.对于高速铁路,在选择轨道结构时,不仅要考虑轨道刚度的合理值及其匹配,同时还应考虑轨道部件质量的合理分布.     

京沪高速铁路黄河大桥有砟—无砟过渡段动力性能研究

高速铁路的建设经常会遇到不同轨下基础的过渡段,过渡段由于强度、刚度、沉降等差异的存在必然会引起轨道的变形,产生不平顺。对动车组300~350 km/h运行条件下京沪高速铁路济南黄河大桥有砟—无砟过渡段进行仿真分析,结合动态测试,评估分析列车运行的安全性、轨道稳定性、动态平顺性,重点研究了桥上有砟与无砟轨道过渡轨道刚度的匹配。分析结果表明,桥上有砟轨道及过渡段轨道结构设计合理,可以满足高速铁路列车运行安全和舒适的要求。     

高速铁路轨道几何状态的车载摄影快速检测方法与试验

为实现高速铁路轨道静态几何平顺性的快速检测与准确评估,本文提出基于车载近景摄影采集轨道数字图像以检测轨道线形的方法。采用轨面移动平台搭载数码相机采集连续高分辨率数字影像,以轨道板和轨道面稀疏布设的像控点作为约束条件,使用近景摄影测量空间解析几何模型,平差解算轨道测点三维坐标。仿真计算结果表明:车载近景摄影测量轨道平面坐标的精度为0.2mm,高程精度为0.3mm;在杭甬客运专线无砟轨道上的现场试验结果表明,车载摄影沿轨向测量的绝对坐标精度为0.6mm、垂直于轨向的精度为0.8mm,沿轨向的相对精度为0.2mm、垂直于轨向的相对精度为0.7mm,验证了车载摄影测量方法用于轨道静态几何参数检测的可靠性与高精度潜力。     

线路条件对车辆及环境噪声影响分析

在轨道车辆噪声的型式试验中,国际标准和国家标准对测试的环境条件均做出规定,其中声学环境条件、车轮条件、轨道条件是影响测试结果的重要因素。文章提出钢轨粗糙度、轨道衰减率、隧道条件对轨道车辆噪声影响的量化评价模型,并基于相关标准和试验测试结果提出轨道曲线半径、轨垫、栅栏等对车辆噪声的影响量;同时提出只有最大限度地将振动能量转化为热能或其他形式的能量,通过隔振和吸振联合设计,才能最终减小轨道辐射噪声。这可为车辆和线路设计提供借鉴。     

轨检仪矢距测量系统的频响特性及其弦长选择

轨检仪矢距测量系统虽可通过"以小推大"实现长弦中点矢距的测量,但其频响特性及其优选弦长尚需明确。本文以矢距测量系统为研究对象,通过频响特性分析明确其在不同波长轨道不平顺激励下的增益及相位;在此基础上,以对高速铁路轨道敏感波长的响应最大为目标,通过整数规划选择矢距测量系统弦长倍率;并对相关观点进行仿真验证。研究结果表明:基弦的中点矢距的"以小推大",等效于其测量弦长扩展n倍,且依然保持严格线性相位;为保证有效检测敏感波长不平顺,扩展倍弦长应取70 m为宜。所得结论有利于指导高速铁路轨道的静态检测。     

桥梁竖向变形对轨道平顺性的影响研究

研究目的:高速铁路桥梁竖向变形会引起轨道不平顺,进而影响高速铁路安全高效运营。以32 m高速铁路简支梁桥为研究对象,基于已有的桥梁竖向变形与轨面几何形态的映射解析模型,定量化研究了多种桥梁竖向变形模式的变形幅值、梁端悬出长度及砂浆层竖向刚度等关键参数对CRTSⅠ型板式无砟轨道结构轨面平顺性的影响,提出了控制钢轨变形的措施,为综合治理高速铁路桥梁钢轨变形提供理论参考。研究结论:(1)桥墩沉降、梁端竖向转角和梁体错台均会导致钢轨跟随梁体变形,并在变形区域边界上出现钢轨上翘;(2)钢轨变形量与桥梁竖向变形幅值呈正比,控制钢轨变形的关键在于减小桥梁竖向变形;(3)通过适当减小梁端悬出长度和减小砂浆层竖向刚度等方式,可以达到控制轨面变形的目的;(4)本研究成果可为高速铁路桥梁钢轨竖向变形控制提供理论参考。     

我国铁路声屏障应用效果的评价

在总结我国既有铁路声屏障应用状况基础上 ,探讨性地提出了铁路声屏障的评价方法和应用效果。建议采用列车通过时段的等效声级插入损失值作为铁路声屏障降噪效果的评价量 ,测点位置除应包括各保护目标外 ,还应增加测量距离铁路外侧轨道中心线 30m处 ,距轨面 1 5m高处的声屏障插入损失值 ,以利于统一比较不同场所的声屏障实际降噪效果。按照上述评价方法 ,目前我国铁路已建成的多数 2 5～ 3 5m高的直立吸声式声屏障 ,在铁路边界测点处的降噪效果为 3 6～ 6 5dB(A)。     

铁路声屏障设计综述

研究目的:高速铁路和普速铁路在噪声源组成、位置及传播特性上均有所不同,高速铁路声屏障结构因受列车运行脉动力作用下的疲劳影响,声屏障结构设计有别于普速铁路。本文通过研究高速及普速铁路声源特性、作用于高速铁路声屏障的气动压力和声屏障结构的动力响应,旨在提高铁路声屏障降噪效果和结构安全性。研究结论:(1)普速铁路声屏障等效声源位置为轨面以上0. 5 m,客货列车的等效频率分别为500 Hz、1 000 Hz;高速铁路声屏障等效声源位置为轨面以上0. 6 m和3. 3～4. 9 m,等效频率为1 250 Hz;(2)高速铁路声屏障设计应考虑脉动气压力作用下的疲劳影响,声屏障单元板与H型钢立柱宜采用直插式,H型钢立柱与基础的连接螺栓应采用高强度螺栓并采取防松动措施;(3)声屏障的设置不能影响铁路线路的维护维修、路基排水,距接触网带电体5 m范围内的声屏障金属构件必须接入综合接地系统;(4)本研究结论可为铁路声屏障设计提供指导和借鉴。     

高速铁路轮轨噪声理论计算与控制研究

轮轨噪声是铁路主要的噪声源。针对高速铁路轮轨噪声辐射问题,综合运用车辆—轨道耦合动力学理论与噪声辐射理论,建立高速铁路轮轨噪声预测模型,应用数值仿真的方法研究高速铁路轮轨噪声产生机理、辐射特性、传播规律以及控制技术。主要研究内容和结论如下。     

高速铁路有砟轨道不平顺的解决方法

高速铁路高低和轨向不平顺直接影响列车运行安全性和舒适性。从高速铁路有砟轨道平顺性检测内容、影响轨道平顺性的主要指标和根据TQI值确定线路综合维修任务方面论述确定高速铁路有砟轨道不平顺区段;针对线路平纵断面偏差数据采集,从测量设站原则、设站精度要求和数据采集间隔要求方面进行阐述;从平纵断面优化原理、平纵断面起拨道量计算、实测数据优化处理和确定维修作业数据方面分析起拨道量数据优化处理,并对现场实际应用的作业条件、作业数据和作业效果进行分析。     

安博格GRP1000轨检小车进行无碴轨道检测的作业方法

瑞士安博格GRP1000轨检小车是一个集轨道几何形状测量与限界测量于一体的高效测量系统,能很好地满足高速铁路无碴轨道检测的要求.介绍了GRP1000用于无碴轨道里程检测,轨道中线坐标及轨面高程检测、轨距检测、超高检测、扭曲检测、轨向检测、高低检测的基本方法和注意事项.