铁路噪声研究现状及分析

高速铁路轮轨噪声控制措施
车辆方面的控制措施5：轮缘润滑器
采用轮缘润滑器适时适量的向轮缘与钢轨接触部分喷油润滑、减小 磨损 ,降低轮轨噪声。此外车辆采用轻型复合结构、盘形制动 ,以 及定期检查车轮表面 ,保持车轮表面的光滑等措施都可以对降低噪 声产生积极的作用。另外 ,应用于城市轨道交通中的直线电机系统 也为高速铁路的发展提供了启示。由于驱动形式的改变 ,直线电机 的转向架系统省去了齿轮箱等一系列传动机构 ,减轻了轮轨间磨 损 ,减少了许多噪声源 ,噪声比一般车辆降低 10 dB (A) 之多。
轮轨噪声的研究进展
为列车沿曲线运行时 ,由 于挤压外轨产生的摩擦及车轮在钢轨 上滑动而产生的噪声
轮轨噪声的研究进展
当速度达到一定限值时 ,冲击噪声和尖叫噪声已不再增 加 ,因此 ,对于高速铁路 ,轮轨噪声主要表现为轮轨滚 动噪声。
在对轮轨噪声源的研究中发现 ,钢轨辐射的主要是中、 高频噪声 ,车轮辐射的主要是中频噪声 ,而轨枕则主要 辐射低频噪声。从三者对总噪声的贡献来看 ,钢轨是主 要的辐射源 ,车轮次之 ,轨枕最小。因此 ,控制轮轨噪 声辐射 ,主要是要控制钢轨和车轮辐射的噪声 ,轨枕次 之。
高速铁路轮轨噪声控制措施
车辆方面的控制措施3：吸振车轮
弹性车轮主要用于隔离或缓冲轮轨间的冲击 ,但并没有吸收振动。 国外正在研究车轮外侧粘贴阻尼材料的吸振车轮 ,但由于对低频振 动的吸收效果并不理想 ,尚未投入使用。为防止列车高速运行时阻 尼材料脱落而引发事故 ,阻尼涂料的研发变得更为迫切。
高速铁路轮轨噪声控制措施
高速铁路轮轨噪声控制措施
轨道结构方面的控制措施2：钢轨的重型化
重型钢轨受列车的冲击振动相对较小。例如 , 若把50 kg/ m钢轨 换成 60 kg/ m 钢轨 ,钢轨的每米重量增大为原来的 1. 18 倍 , 而钢轨的垂向刚度则增加为原来的 1. 58 倍 ,大约可降低列车冲 击而发生的振动 10 %。因此 ,采用重型轨、重型枕、重型轨道板 等以增大轨道综合抗弯刚性的轨道 ,可以有效地降低轨道结构的振 动和噪声。
气动噪声
高速列车的气动噪声来源
1.受电弓装置; 2.车厢间的连接部位; 3. 转向架; 4.列车头部; 5.列车尾部; 6. 车体表面; 7.空调装置; 8. 百叶窗。
高速列车的气动噪声分类
根据高速列车产生气动噪声的性质可以把不同的噪声 源进行分类: 1.结构体表面流体产生的噪声: （1）受电弓装置; （2）车厢间的连接部位和百叶窗;（3）转向架; （4）空调装置。 2.紊流产生的噪声: （1）涡流附面层: 列车车体的 表面;（2）边界层的分离: 列车头部; »非稳态尾流: 列车尾部。
车辆方面的控制措施4：采用径向转向架
径向转向架使转向架的前后两轴之间不再是刚性连接 ,而是在横向 上可以自由活动的铰接结构。采用径向转向架 ,车辆能顺利地通过 曲线 ,能减少轮轨磨耗和消除常规转向架通过曲线时的尖叫声 , 因而噪声比一般车辆降低近 20dB(A) 。径向转向架已在城市轨道 交通中得到了应用 ,并取得了很好的结果 ,因此 ,迫切需要研究其 在高速铁路中的应用的可行性。
轮轨ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ声
轮轨噪声的影响因素
轮轨噪声主要表现为 3 种形式： 冲击噪声 滚动噪声 尖叫噪声
轮轨噪声的研究进展
为车轮经过钢轨接缝处或 其他不连续部位(如辙叉) 及表面呈波 纹磨损的钢轨时产生的噪声;
轮轨噪声的研究进展
是车轮踏面和钢轨顶面存 在凹凸不平顺时引起钢轨与车轮间受 迫振动而产生的;
车辆方面的控制措施1：合理的车轮形状
德国的科研机构在对车轮形状进行了长期的研究之后 ,发现车轮腹板 形式、车轮滚动圆直径、腹板与轮辋及轮毂之间的过渡部分的曲率以 及腹板的厚度都对车轮噪声产生重要影响。因此 ,德国铁路根据该实 验结果设计了改进型的车轮 ,尽管其形状与标准车轮相差甚小 ,但其 辐射的噪声级已有显著的降低。其降噪效果与弹性车轮相当 ,是一种 行之有效的降低车轮噪声的措施。此外 ,国外已出现的曲形踏面轮 对 ,其特点为从轮缘到踏面连续过渡 ,轮轨呈一点接触 ,当车轮滚动 时 ,轮缘相对速度小 ,尖叫声低。英国、德国铁道部门已将曲形踏面 定为标准轮箍外形。我国也在研制曲形踏面和与之配合的轨顶外形。
气动噪声的机理分析及其降噪的相应措施
1.进行头车（ 包括雪犁覆盖罩） 气动外形优化，提高流线化程度； 2.保持车身表面平顺光滑， 避免凹陷或外突而形成表面阶差； 3.门、 窗应确保良好密封， 并与车身光滑过渡； 4.车体底架两侧（ 包括转向架） 设置裙部； 5.进行尾车流线型设计， 优化列车尾部气动性能， 降低尾流气动 噪声
高速铁路轮轨噪声控制措施
车辆方面的控制措施2：弹性车轮
弹性车轮是指在车轮轮箍与轮毂之间设弹性材料(如橡胶) ,使车轮 具有阻尼和径向柔顺性 ,隔离和衰减车轮的振动。同时 ,弹性车轮 的噪声的频率主成分转移到高频区 ,因此 ,如果能采取措施从根本 上降低弹性车轮的高频成分 ,则其降噪效果会更好。但受橡胶耐热 性、耐久性的限制 ,目前仅用于速度不高的列车上。最近 ,随着高 性能橡胶的研制成功 ,国外开始探讨在高速轨道交通上的应用。
高速铁路轮轨噪声控制措施
轨道结构方面的控制措施4：钢轨减振器
对轨道噪声而言 ,最成功的技术是使用钢轨减振器。这种减振方式 是用橡胶将多个钢板条粘接固定于钢轨上 ,并进行调整 ,其减振效 果在 1 000 赫兹范围内非常好。这种减振器适合于使用柔软的钢 轨垫板 ,因为柔软的钢轨垫板可以将沿轨道长度方向的振动的传播 减至最小值 ,并可使枕木被隔振。
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国内外铁路噪声研究现状及分析
铁路噪声主要来源
轮轨噪声 气动噪声 结构噪声
经研究表明,当列车的速度达到每小时 250--300公里时,列车以轮轨噪声为主;随 着速度的进一步提高,气动噪声的贡献越 来越大.因此,对于高速列车,着重研究轮 轨噪声和气动噪声对于防治噪声的污染有 着非常重要的意义
高速铁路轮轨噪声控制措施
轨道结构方面的控制措施1：钢轨的无缝化
采用跨区间无缝线路 ,将标准轨焊接成长钢轨 ,减少钢轨接头数 量 ,使列车运行的基本单位阻力减少 10 %～20 % ,减少了脉冲型 激扰源 ,从而减少接头冲击引起的振动与噪声。测试结果表明:无 缝线路较有缝线路可以降低噪声 10 dB (A) 。
高速铁路轮轨噪声控制措施
轨道结构方面的控制措施5：可动心轨道岔 轨道结构方面的控制措施6：合理设置曲线半径 轨道结构方面的控制措施7：减振型无碴轨道结构 轨道结构方面的控制措施8：新型轨下基础 轨道结构方面的控制措施9：采用钢轨打磨技术 轨道结构方面的控制措施8：钢轨涂油
高速铁路轮轨噪声控制措施
高速铁路轮轨噪声控制措施
轨道结构方面的控制措施3：防振减噪型钢轨
近年来欧洲城市有轨交通中出现了带有弹性垫层与阻尼。材料的防振减噪 钢轨 ,这种钢轨轨颚轨腰附贴了阻尼材料 ,增加了钢轨阻尼 ,可明显防振 减噪。测试表明 ,采用弹性钢轨可降低噪声 4～8 方(响度级单位) 。荷兰 在开发板式轨道时 ,研制了轨头形状与UIC 54 相似的 SA42 型矮轨 ,并采 用嵌入式轨道结构技术。这种新型低噪声嵌入式轻型钢轨每米仅重42 kg , 高 8 cm。由于这种钢轨矮胖 ,车辆通过时引起钢轨腹板的振动频率较低 , 提高了轨道结构减振降噪效果 , 与采用UIC54 钢轨的有碴轨道结构比较 , 可以减少噪声约 5～7 dB(A) 。防振减噪型钢轨方面的研究和创新的领域 是广阔的。