列车致声屏障结构的空气脉动力研究
轨道列车空气动力学性能研究与分析
轨道列车空气动力学性能研究与分析轨道列车作为现代交通工具的重要组成部分，其空气动力学性能的研究与分析对于提高列车的运行效率、安全性和舒适性具有重要意义。
本文将对轨道列车的空气动力学性能进行深入探讨，包括气动力学特性、阻力与风噪声的产生机理和控制手段等方面。
首先，我们来了解轨道列车的气动力学特性。
轨道列车在高速运行的过程中，会遇到气动力学效应的限制和影响。
气动力学主要涉及列车与空气之间的相互作用，主要表现为气动阻力、气动升力、气动不稳定性等。
气动阻力是指随着列车速度增加，由于列车与空气之间的摩擦而产生的阻碍某物体运动的力。
而气动升力是指在一定的高度和速度下，由于空气的上升和下降运动产生的力。
此外，气动不稳定性会在列车的高速行驶中产生剧烈震动，影响乘客的乘车舒适性和列车的行驶稳定性。
针对轨道列车的气动力学特性，研究人员通过大量的实验和仿真计算，不断优化列车的外形设计和结构，以降低气动阻力、提高运行效率。
一种常见的设计方法是利用流体力学分析软件对列车外形进行优化。
通过改变列车的前后端形状、减小车身侧面投影面积、改善底部流场等手段，可以有效降低气动阻力，提高列车的能效。
此外，列车机车头部的设计也起到了重要的作用。
采用气动优化的机车头部设计减小了空气流动的阻力，进一步降低了气动阻力。
除了气动力学特性，轨道列车的空气动力学性能研究还需要关注阻力与风噪声的产生机理和控制手段。
阻力是列车运行过程中造成能量损耗的主要因素，其中包括气动阻力、摩擦阻力和辐射阻力等。
减小阻力可以降低列车运行过程中的能量消耗，提高能效。
为了降低气动阻力，研究人员采用了一系列的措施，如采用小阻力车体设计、减小车体侧面投影面积、改变车体几何形状等。
风噪声是轨道列车运行过程中一个重要的噪声源，对乘客的舒适性和周围环境的影响较大。
风噪声的产生主要来自列车与周围空气流动之间的相互作用。
研究人员通过在列车车体上装置风噪声控制装置、调整车厢窗户的设计等手段，来减小风噪声对乘客的干扰。
400_km
400 km/h高速铁路直立式声屏障降噪效果及安全性研究丁亚超（中铁第四勘察设计院集团有限公司环境工程设计研究院，湖北武汉430063）摘要：开展400 km/h高速铁路噪声影响研究是践行“交通强国”战略的有力举措。
为研究400 km/h高速铁路噪声特性及辐射源强，获取现有直立式声屏障在速度400 km/h条件下降噪效果及适应性，采用有限元模型进行仿真计算，模拟计算400 km/h高速铁路噪声源强并进行组成分析，对高速铁路通用的直立式声屏障降噪效果、耐久性、安全性等进行分析研究，对目前直立式声屏障适应性提出实施建议。
研究表明：高速列车以速度400 km/h运行时，距离铁路外轨中心线25 m、轨上3.5 m处，桥梁段总声级为97.8 dB（A），路基段总声级为96.7 dB（A），气动噪声大于轮轨噪声；提出现有直立式声屏障在速度400 km/h条件下插入损失为2.7~8.9 dB（A）；在安全方面，提出立柱底部螺栓养护年限；针对目前铁路直立式声屏障通用图适用性进行分析，提出结构安全优化建议。
研究结果可指导400 km/h高速铁路噪声影响分析及直立式声屏障设计工作。
关键词：400 km/h高速铁路；噪声总声压级；直立式声屏障；声屏障降噪；气动噪声；轮轨噪声中图分类号：X827 文献标识码：A 文章编号：1001-683X（2024）02-0031-07 DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2023.05.23.0050 引言目前我国高速铁路设计速度大多为250~350 km/h，并处于国际领先水平。
中共中央、国务院发布的《交通强国建设纲要》中提出合理统筹安排速度400 km/h 等级高速轮轨（含可变轨距）客运列车系统的技术储备研发［1］。
为推动成渝地区双城经济圈多层次轨道交通体系构建及通勤需求，经综合研究比选，最终确定成渝中线工程开行400 km/h高速轮轨动车组的设计方案，对我国实现开行更高速度铁路具有示范意义，更具有战略引领作用。
高速铁路半、全封闭声屏障振动与降噪效果研究
高速铁路半、全封闭声屏障振动与降噪效果研究李小珍;杨得旺;高慰;罗云柯【摘要】半封闭、全封闭声屏障能够大幅降低高速铁路噪声,逐渐应用在降噪要求较高的路段.声屏障的振动影响着结构使用年限与运营安全,良好的降噪效果是声屏障性能最主要评价指标.以高速铁路半封闭、全封闭声屏障为研究对象,基于试验和数值仿真分析方法对声屏障振动以及降噪效果开展研究.以沪昆客专杭长段半封闭式声屏障为工程背景,分别现场测试桥梁-声屏障的振动、声屏障内外表面噪声、敞开侧和封闭侧噪声.另外,建立了轮轨动荷载、脉动风压作用下声屏障振动分析模型.针对全封闭金属吸声板、混凝土声屏障,通过数值计算分析动车组(CRH2)轮轨动荷载作用声屏障振动,基于足尺模型试验开展了全封闭声屏障降噪特性的研究.研究结果表明:声屏障的振动大于箱梁振动,且呈现宽频特性.高速铁路半封闭声屏障降噪效果约15 dB(A),全封闭金属吸声板声屏障、全封闭混凝土声屏障,距线路7.5 m处的插入损失约25 dB(A)、22 dB(A).%Semi or fully enclosed sound barriers can greatly reduce the noise of high speed railways, and it is gradually applied to the section with higher noise reduction requirements. The vibration of the noise barriers affects their own service life and operation safety. So, good performance effect of noise reduction is the most important performance index of the noise barriers. In this paper, the noise reduction effects of semi closed and fully enclosed noise barriers of high-speed railways were studied based on the experimental and numerical simulation analysis methods. With the semi closed sound barrier in Shanghai to Kunming passenger line as an engineering background, the vibration of the bridge sound barrier, the noise inside and outside the sound barrierand the noise on the open side and the closed side were tested. In addition, the vibration analysis model of the noise barrier under the wheel-rail dynamic load and fluctuating wind pressure load was established. For the fully-enclosed metal noise barrier and the fully-enclosed concrete noise barrier, the vibration of barriers under the dynamic load of CRH2 was analyzed by the numerical analysis method. Based on full-size model test, the noise reduction characteristics of the fully-enclosed metal noise barrier were studied. The results show that the vibration of the noise barrier is larger than that of the box-shaped girder, and both vibrations have broadband characteristics; the noise reduction effect of the semi-enclosed noise barriers is about 15 dB(A). At 7.5 m distance from the track central line, the insertion losses of the fully-enclosed metal noise barrier with composite sound absorption plates and the fully-enclosed concrete noise barrier are respectively 25 dB (A) and 22 dB(A).【期刊名称】《噪声与振动控制》【年(卷),期】2018(038)0z1【总页数】6页(P8-13)【关键词】声学;半封闭声屏障;全封闭声屏障;振动;降噪效果;高速铁路【作者】李小珍;杨得旺;高慰;罗云柯【作者单位】西南交通大学桥梁工程系,成都 610031;西南交通大学桥梁工程系,成都 610031;西南交通大学桥梁工程系,成都 610031;西南交通大学桥梁工程系,成都 610031【正文语种】中文【中图分类】U270.1+6;TU112.59+4高速铁路噪声污染严重影响沿线自然环境以及居民生活质量，当线路穿越噪声敏感区域时有必要进行噪声控制。
高速列车运行时的空气动力学分析
高速列车运行时的空气动力学分析随着科技的不断进步与发展，高速列车已经成为现代交通系统中不可或缺的一部分。
高速列车运行时面临着许多复杂的工程问题，其中之一便是空气动力学分析。
空气动力学分析是研究列车在运行过程中与周围空气的相互作用，以及对列车运行性能的影响的科学方法。
本文将着重讨论高速列车运行时的空气动力学特性以及相关分析方法。
首先，高速列车在运行时所面临的空气动力学挑战主要包括空气阻力、气动力噪声和抗侧风能力等。
空气阻力是高速列车在高速运行过程中所经历的最主要的阻力。
阻力的大小直接影响列车的能耗和最大运行速度。
空气动力学分析的一个重要目标便是降低空气阻力以提高列车的能效。
减小列车截面积、优化车身外形以及改善车体与空气的流动状态都是降低空气阻力的有效措施。
其次，气动力噪声是高速列车运行时产生的另一个重要问题。
高速列车在高速运行时会产生类似于风声的气动噪声，严重影响列车内部的舒适性。
空气动力学分析可用于优化列车车体和底盘结构，减少气动噪声的产生。
另外，高速列车的抗侧风能力也是空气动力学分析的重要内容之一。
在高速列车系统设计中，必须考虑列车在遭遇风力侧向作用时的稳定性。
通过空气动力学分析，可以确定合理的车体外形、轮轨间距以及悬挂系统等参数，提高列车的抗侧风能力，确保列车的稳定性和安全性。
针对上述问题，空气动力学分析采用不同的方法与技术进行研究。
其中最常见的方法是数值模拟和实验测试。
数值模拟是空气动力学分析中常用的一种方法。
通过建立数学模型和计算流体力学（CFD）仿真来模拟列车在不同运行状态下与空气的相互作用。
在数值模拟中，需要考虑列车的几何形状、气动力学特性以及周围空气的流动状态等因素。
通过对模型进行多次仿真计算和分析，可以获取列车在不同条件下的空气动力学特性。
实验测试则是验证数值模拟结果的一种有效手段。
通过在风洞或运行场地进行实验测试，可以获得列车在真实运行环境中的气动力学数据。
实验测试可以帮助研究人员验证数值模拟结果的准确性，并进一步改进模型和分析方法。
高速铁路声屏障脉动力数值模拟研究
道
建
筑
２ ７
Ｒａ ｉ ｌ ｗａ ｙ Ｅｎ ｇ ｉ ｎｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
文 章编 号 ： １ ０ ０ ３ ． １ ９ ９ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ — ０ ０ ２ ７ — ０ ５
高速 铁 路 声 屏 障脉 动 力 数值 模 拟研 究
李 红梅 ， 宣 言， 王 澜 ， 李晏 良
影响。
国外 有 关 高 速 铁 路 声 屏 障气 动 力 的研 究 主 要 在
德国， 德 国 铁 路 部 门对 声 屏 障 变 形 原 因 进 行 了 深 入
列 车高 速运 动 的计 算 过 程 属 于大 区域 变形 ， 对 于
大 区域 变形 运动 ， 本文 采 用 Ｃ Ｆ Ｄ的滑 移 网格 技术 。在 列 车运 行 的过程 中 ， 必 须 根据列 车 的运动 ， 不 断调 整 网
空 气脉 动 风压 的 变化 规 律 进 行 研究 ， 并在 设 计 中考 虑 声 屏 障结 构 的动 力 特 性 ， 以 确 保 声 屏 障 工 程 安 全 可 靠 ¨。
过数 值 方 法 求 解 Ｎ － Ｓ方 程 ， 对 尺 度 小 的 涡 运 动 不 直 接 求解 ， 而 是 通 过 建 立 模 型 模 拟 小 涡 运 动 对 大 涡 的
长６ ｍ， 车体 长 ２ ０ ０ ｍ） 、 长 车 头短 车 体 （ 车头长 １ ２ ｍ， 车体长 １ ０ ０ ｍ） ， 主体 尺 寸 采 用 Ｃ Ｒ Ｈ２车型 尺寸 ， 在 不 改 变列 车横 截 面面 积 、 车 头纵 向长 度 的情 况下 ， 对车 头 形状、 受 电弓等进 行 简 化 。 带 防撞 墙 桥 梁声 屏 障距 轨 道高度 为 ２ ． １ ５ ｍ， 板厚 １ ７ ５ ｍｍ， 板宽 ２ ｍ， 总体 为矩 形 平板 结构 ， 型钢 立 柱连接 ， 总长 为 ２ ０ ０ ｍ。桥 梁模 型 选
高速列车空气动力学研究
高速列车空气动力学研究引言:随着科技的不断进步和人们的出行需求的增加，高速列车成为了现代交通运输的一个重要组成部分。
高速列车的速度越来越快，因此对其空气动力学性能的研究变得越来越重要。
本文将探讨高速列车的空气动力学研究的重要性、研究内容和方法，以及该研究的实际应用。
一、空气动力学研究的重要性高速列车的空气动力学性能对列车的运行效率、能源消耗和安全性都有重要影响。
研究高速列车的空气动力学特性可以帮助设计工程师改进列车的外形，减小空气阻力，提高列车的速度和运行效率。
此外，空气动力学研究还可以帮助评估列车在不同环境下的稳定性和操纵性，为列车的操作和安全提供可靠的基础。
二、高速列车空气动力学研究的内容高速列车的空气动力学研究主要包括以下几个方面：1. 空气阻力和气动特性分析：通过数值模拟和实验测试，研究列车在高速运行时的空气阻力、气动力和流场分布。
这个分析的结果有助于设计工程师优化列车外形，减少空气阻力，提高列车的速度和能效。
2. 空气流动控制技术：通过安装气动装置，如尾部扩散器和侧吹装置，可以调节列车周围的气流，减小空气阻力和横风对列车的影响。
研究空气流动控制技术可以降低列车的能源消耗，增加列车的稳定性和操控性。
3. 高速列车与周围环境的相互作用：研究列车与周围环境的相互作用可以评估列车在不同气候和地形条件下的性能。
例如，研究列车在高山地区和隧道内的空气动力学特性，可以为列车的设计和运行提供必要的信息。
4. 高速运行下的噪声和振动控制：高速列车的运行会产生噪声和振动，对乘客和周围环境造成潜在影响。
研究高速列车的空气动力学可以帮助工程师降低噪声和振动水平，提供更舒适和安静的乘车环境。
三、高速列车空气动力学研究的方法高速列车的空气动力学研究可以使用多种方法，包括数值模拟、实验测试和仿真模型。
数值模拟通常使用计算流体力学（CFD）方法，通过对列车模型的数值计算，预测列车在不同速度和工况下的空气动力学性能。
实验测试可以通过风洞试验或全尺寸试验来获得列车的气动数据。
高铁列车的空气动力学研究
高铁列车的空气动力学研究摘要：本文研究了高铁列车的空气动力学特性，包括空气阻力、气动噪音、空气湍流等方面。
通过对高铁列车的气流分析和模拟，探讨了提高高铁列车空气动力学性能的方法。
研究发现，优化列车外形设计、减小空气阻力、降低气动噪音对于提高高铁列车整体效能至关重要。
本文为高铁列车的设计和运行提供了重要的参考和指导。
关键词：高铁列车；空气动力学；空气阻力；气动噪音；空气湍流一、引言高铁列车作为现代城市间的重要交通工具，受到了广泛应用和关注。
高铁列车的运行速度越来越快，空气动力学性能对于安全和效率的影响越来越大。
因此，研究高铁列车的空气动力学特性具有重要意义。
本文通过对高铁列车的空气动力学研究，探讨了提高高铁列车性能的方法和途径。
二、高铁列车的空气动力学分析1. 空气阻力分析高铁列车在运行过程中受到空气阻力的影响，影响列车的速度和能耗。
空气阻力是由列车的外形设计、速度、气流方向等因素决定的。
通过数值模拟和实验测试，可以得到高铁列车的空气阻力系数，为优化列车设计提供依据。
2. 气动噪音分析高铁列车在高速运行时会产生气动噪音，影响列车的舒适性和沿线居民的生活质量。
通过分析高铁列车的气流结构和噪音产生机制，可以采取有效措施减小气动噪音，提高列车的乘坐舒适性。
3. 空气湍流分析高铁列车在行驶过程中会产生空气湍流，影响列车的稳定性和安全性。
通过对空气湍流的分析和仿真模拟，可以发现湍流的发生原因和规律，为减小湍流对列车的影响提供参考。
三、提高高铁列车空气动力学性能的方法1. 优化列车外形设计通过对列车外形进行优化设计，减小空气阻力，提高列车的速度和能效。
可以采用流线型设计、减小车头风阻等措施，降低列车的气动阻力系数。
2. 减小空气阻力采用减小车体侧面积、减小车头风阻等措施，减小列车的空气阻力，提高列车运行效率。
3. 降低气动噪音通过增加降噪设备、优化列车轮轴与轨道之间的接触方式等措施，减小列车运行时产生的气动噪音，提高列车的乘坐舒适性。
高速列车空气动力学特性探究与仿真研究
高速列车空气动力学特性探究与仿真研究随着科技的进步和经济的发展，高速列车成为了现代社会中不可或缺的一部分。
为了确保高速列车的运行稳定和安全性，研究其空气动力学特性是至关重要的。
本文将探究高速列车空气动力学特性，并介绍相关的仿真研究。
高速列车的空气动力学特性是指列车在高速运行时受到的空气力的影响。
空气力可以在行驶过程中产生阻力、提供牵引力和稳定列车等作用。
研究高速列车的空气动力学特性可以帮助工程师们优化列车设计，提高列车的运行效率和安全性。
首先，我们需要了解高速列车所受到的主要空气力。
当高速列车行驶时，空气会对列车产生阻力。
这种阻力可以分为空气阻力和轮轨阻力。
空气阻力主要是指列车前进时空气流动所产生的摩擦阻力和压缩阻力。
轮轨阻力则是指列车轮子与轨道接触产生的阻力。
在高速列车的设计中，减小阻力是提高列车性能的重要因素。
其次，高速列车的空气动力学特性还包括列车的气动稳定性和横风稳定性。
在高速列车运行过程中，列车需要保持稳定的气动性能，以确保行驶的安全性。
气动稳定性主要包括列车的滚转稳定性，俯仰稳定性和偏航稳定性。
另一方面，横风稳定性是指列车在受到侧风影响时的稳定性。
研究这些稳定性特性有助于提高列车的行驶平稳性和抗风能力。
为了研究高速列车的空气动力学特性，工程师们可以使用仿真方法来进行研究。
仿真是一种模拟现实场景的方法，可以用于分析和预测高速列车与空气之间的相互作用。
在仿真研究中，工程师们可以通过建立数学模型，模拟列车在空气中的运动，并计算列车所受到的各种空气力。
利用数值计算方法，工程师们可以快速而准确地了解列车的空气动力学特性。
在仿真研究中，工程师们可以通过调整列车的外形参数，例如车身的前后倾角、车头形状以及车身的曲率等，来探究不同参数对列车空气动力学特性的影响。
此外，还可以利用仿真研究来优化列车的气动性能，例如减小阻力、提高稳定性等。
通过不断地进行仿真研究，工程师们可以设计出更加高效和安全的高速列车。
高铁列车行驶过程的空气动力特性分析
高铁列车行驶过程的空气动力特性分析随着高铁的快速发展，人们对高铁列车行驶过程中的空气动力特性进行了深入研究。
空气动力特性是指高铁列车在行驶过程中受到的空气力和阻力，对高铁列车的运行速度、能耗和乘坐舒适度等方面具有重要影响。
本文将对高铁列车行驶过程中的空气动力特性进行分析。
首先，高铁列车在行驶过程中受到的主要空气力包括气动升力和气动阻力。
气动升力是指在高铁列车运动过程中，由于列车在空气中移动，空气流动对车体所产生的垂直向上的力。
这个力使得高铁列车能够克服重力，保持在轨道上行驶。
气动阻力则是指空气流动对高铁列车在行驶过程中所产生的阻碍力，使得列车需要消耗更多的能量来克服阻力。
其次，空气动力特性对高铁列车的运行速度具有重要影响。
随着列车速度的增加，空气阻力也随之增加，使得列车需要消耗更多的能量来维持同样的速度。
因此，研究空气动力特性可以帮助高铁运营商优化列车的设计，减少空气阻力，提高列车的运行速度。
此外，减小空气阻力还可以减少列车的能耗，降低运营成本，具有重要的经济效益。
另外，空气动力特性还对高铁列车的乘坐舒适度产生影响。
在高速行驶过程中，与车头和车厢之间的空气流动会产生气动噪音和气动震荡，对车内乘客的舒适度造成不利影响。
因此，研究空气动力特性可以帮助改善列车的空气流动，减小气动噪音和震荡，提高乘坐舒适度。
在研究高铁列车行驶过程中的空气动力特性时，我们通常会采用数值模拟和风洞实验相结合的方法。
数值模拟可以通过计算流体力学（CFD）模型，模拟高铁列车在不同速度下的空气流动情况，并计算出气动力和阻力。
风洞实验则可以通过模拟实际列车的运行条件，在实验室中进行空气流动测试，并测量气动力和阻力。
通过比对数值模拟和实验结果的差异，我们可以验证模型的准确性，并进一步优化研究。
研究高铁列车行驶过程中的空气动力特性还需要考虑多个影响因素。
列车的外形设计、车厢间隙和车底空气流动等因素都会影响空气动力特性。
因此，在研究中需要综合考虑这些因素，进行全面分析。
高速铁路声屏障存在的问题及展望
王卫东，等:高速铁路声屏障存在的问题及展望抵竦III 唸,高速铁路声屏障存在的问题及展望王卫东1,张营2(1.江苏新光环保工程有限公司，江苏南京210042； 2.南京中衡元环保科技有限公司，江苏南京210042)摘 要:声屏障作为高速铁路降噪的主要措施，不断承受高速列车运行产生的脉动风压及雨雪冰冻等因素的影响，因而出现锈 蚀、失效等现象日益增多，已经影响到列车运行的安全。
针对这些问题进行分析并提出应对措施,以确保高速铁路运营安全。
关键词:高速铁路;声屏障;插板式;整体式中图分类号:U238/EX593] 文献标识码:A 文章编号：1673-5781 (2020)01-0005-030引 言运行噪声是高速铁路所产生的主要公害,随高速列车运行速度的提高，高速铁路各类噪声总值进一步提高。
当高速列车运行时速为160 km 时,距轨道25 m 处噪声值为80 dB(A)；运 行时速增加90 km 至250 km 时，噪声值增加6dE(A)；再增加 150 km 至400 km 时，噪声值增加16 dB(A)[1]。
《声环境质量标准》(GE 3096-2008)要求铁路噪声排放应满足4类中的4b规定，即铁路干线两侧区域噪声值夜间不大于60 dB(A),白天不大于70 dB(A)o根据《铁路工程环境保护设计规范》(TE 10501-2016),铁路噪声污染防治设计应以噪声敏感构筑物及其集中区域为 声环境敏感目标，从受声点防护、阻隔传播途径和降低声源强等方面提出工程治理或综合防治措施。
其中，采用声屏障将铁路沿线的噪声敏感点保护起来，是解决当前高速铁路噪声污染的重要措施之一丄③。
自2008年京津城际高速铁路开通运行以来，截至目前，我国高速铁路营业里程超过3. 5万km o 经过10余年运行检验发现,高速铁路声屏障建设及运行过程中存在诸多问题,给运行安全带来隐患，本文针对这些问题进行分析并提出解决途径。
1高速铁路声屏障结构设计形式我国高速铁路声屏障结构设计形式基本上以原铁道部经济规划研究院发布的铁路工程建设通用参考图(2007版、2008 版和2009版)为依据[一刃和中国铁路总公司(2016版和2018版)等为依据⑼诃，从形式上将高速铁路声屏障区分为整体式声屏障和插板式声屏障，其中插板式声屏障又可分为插板式金属声屏障和插板式非金属声屏障。
试分析高速铁路声屏障检查维护
试分析高速铁路声屏障检查维护摘要：声屏障主要用于高速铁路的隔声降噪，可以减轻铁路行车噪声对周边居民的影响。
文章以高速铁路声屏障为例，简单介绍了声屏障检查项点，并对其检查维护方法进行了进一步探究，希望为高速铁路声屏障的检查维护提供一些参考。
关键词：高速铁路；声屏障；检查维护前言：近几年，我国高速铁路快速发展，已基本建成纵贯京津沪、冀鲁皖苏的铁路客运专线。
在高速铁路网迅速编织之际，铁路噪声污染问题日益突出，成为亟待解决的重要环境污染问题之一。
在此背景下，声屏障的设计安装与维护备受关注。
因此，探究高速铁路声屏障的检查维护方法具有非常突出的现实意义。
1 高速铁路声屏障概述高速铁路声屏障又可称之为轨道声屏障，特指用于高速铁路两侧的声屏障，需要根据高速铁路具体情况设计生产设置，可以降低高速列车经过时对铁路周边居民造成的噪声污染。
高速铁路声屏障具有隔声量大、吸声系数高、安装维护便捷、美观大方的特点。
一般高速铁路声屏障采用由钢结构立柱、金属吸声板、节点连接板、基座板、顶部压板、系杆组成。
其中主要受力构件钢架直顺布置，经系杆栓接或支撑焊接，固定于桥梁翼缘预埋螺栓；而主要吸声构件吸声板则经活动挡板固定于H型拱架槽内。
2 高速铁路声屏障检查项点高速铁路声屏障的设置位置多为高速铁路桥梁两侧或路基路肩位置，与线路中心线距离满足安全限界要求。
在高速列车经过时，高速铁路路基会出现振动，且伴随列车风荷载，共同对声屏障产生压力、吸力的脉动力。
在脉动力高频率作用下，高速铁路声屏障单元吸声板破损、连接件松动、螺栓失效，甚至吸声板脱出风险急剧上升。
因此，应将单元吸声板完好性、连接件紧固度、螺栓有效性作为高速铁路声屏障检查项点。
此外，作为露天附属设施，高速铁路声屏障受到雨水、昼夜温差的共同作用，钢构件锈蚀、橡胶条老化失效风险较大。
因此，应将钢构件外观整洁度与内在完好性、橡胶条性能作为检查项点，特别是梁端伸缩缝处的伸缩位移变化量作为重点检查项点。
车致脉动力作用下桥上防风屏障的振动响应分析_张田
K 为无量纲常数，K ≈0. 4； z 为 地 面 或 水 面 以 上 的 高
度，m；
—
H
为周围建筑物平均高度，m；
—v （
z）
为高度
z
处
的平均风速，m / s，可按对数律来计算，即
—v （ z）
=
ln（ z /z0） ln（ z1 / z0 ）
v1
（ 8）
式中： v1 为标准高度 z1 （ 一般为 10 m） 处的平均风速， m / s； z0 为地面粗糙高度，m。
2
+ 0.
116
（ 13）
式中： D 为声屏障至轨道中心距离； cp （ 3. 8） 为声屏障
与轨道中心线相距 3. 8 m 时的无量纲脉动风压力系 数，该值取决于时间并基于实测结果确定。
德国 研 究 资 料［10］ 对 ICE3 列 车 运 行 速 度 为 300 km / h 时的 cp（ 3. 8） 建议值如图 1 所示。
wf
= ρ —v vf
+
1 2
ρ v2f
（ 3）
因此，脉动风压 wf 的方差 σ2wf为
[ ] ( ) σ2 wf
=
D
ρ —v vf
+
1 2
ρ v2f
=
1 2
ρ
2
·D［2 v—vf
+ v2f ］
（ 4）
由于脉动风速 vf 与平均风速 —v 相比为小量，可忽
略 v2f ，上式变为
( ) ( ) σ2 wf
比较表 1 中工况④与工况⑤的位移，可以发现是 否考虑结构自重对风屏障横向位移影响很小，二者的 差别在 3% 以下； 有自然风脉动风压时程荷载（ 含基本 风压） ，即工况⑥，与仅有自然风脉动风压时程（ 不含 基本风压） ，即工况⑤，两种工况下屏障的位移响应时 程曲线形式基本相同。图 5 为挡风板顶部中间节点的 横向位移响应。图 6 为左立柱顶部横向位移时程曲 线。显然包含基本风压的计算结果大于不包含基本风 压的计算结果，而且响应曲线的形式与时程荷载的作 用形式非常相似。
高速列车的空气动力学与气动噪声
高速列车的空气动力学与气动噪声高速列车是现代交通运输的主要方式之一，它以高速、高效的特点受到广大乘客的欢迎。
然而，高速列车运行时产生的空气动力学与气动噪声问题也亟待解决。
本文将对高速列车的空气动力学与气动噪声进行探讨，以分析其影响因素和应对措施。
一、空气动力学对高速列车的影响1. 速度对空气动力学的影响高速列车在高速行驶时会产生很大的阻力，这主要是由于空气对列车运动的影响所造成的。
列车的速度增加，空气所产生的阻力也随之增加。
因此，降低空气动力学阻力是提高高速列车速度的重要方法之一。
2. 空气动力学对列车稳定性的影响高速列车在运行过程中需要保持较好的稳定性，以确保乘客的安全和舒适。
在高速行驶时，由于空气的作用，列车会受到侧风和气动力的影响，导致列车产生晃动和不稳定的情况。
因此，设计优良的空气动力学配置是确保高速列车稳定性的关键。
二、高速列车的气动噪声问题1. 气动噪声对乘客的影响高速列车在高速行驶时会产生气动噪声，这对乘客的旅途体验造成了一定的影响。
气动噪声会引起乘客的不适感，影响其休息和工作等正常活动。
因此，降低气动噪声对于提高列车的乘坐舒适度至关重要。
2. 气动噪声的产生原因气动噪声主要来自于高速列车在行驶过程中与空气相互作用产生的声波。
列车的运动会引起空气的振动，振动产生的声波传播至列车内部形成气动噪声。
同时，列车与轨道的作用也会产生噪声。
因此，减少气动噪声需要从列车设计和轨道优化等方面进行改进。
三、应对高速列车的空气动力学与气动噪声问题的措施1. 空气动力学优化设计通过对高速列车的外形和尾部结构等方面进行优化设计，可以减少空气动力学阻力。
采用流线型外形和降阻设计等措施，可以降低列车在高速行驶过程中所受到的空气阻力，提高运输效率。
2. 噪声隔离措施针对高速列车的气动噪声问题，可以采取隔离措施来减少噪声的传导。
例如，在列车车厢内部使用隔音材料，可以有效地隔离外界的气动噪声。
此外，改进列车车门和车窗的密封性能，也可以减少噪声的传播。
高速列车空气动力学研究进展
高速列车空气动力学研究进展高速列车是现代交通运输中的一个重要领域，其重要性不仅在于具有高效率、低能耗的特点，更在于其最终目标是提高人们出行的舒适性和安全性。
因此，高速列车运行中涉及到的空气动力学问题也受到了广泛关注。
空气动力学主要是研究空气在物体表面的流动变化及其对物体产生的影响。
在高速列车中，空气动力学问题主要包括气动噪音、气动力与空气动力学突击等。
先进的空气动力学技术已经广泛应用于高速列车设计中，以提高其速度和降低能耗。
然而，对于各种高速列车所面临的不同的空气动力学问题，至今仍然存在许多挑战。
气动噪音气动噪音是高速列车中的一个重要空气动力学问题，会对乘客和后方居民产生噪声干扰和不适感。
气动噪音主要来自列车与空气之间相对运动所产生的气流噪音、车体表面振动与噪音以及机械噪音三个方面。
针对以上问题，现代高速列车设计采用半长波降噪技术和压克劳夫技术。
在半长波降噪中，列车表面主动阻尼材料的应用可使得噪音得到有效控制。
而压克劳夫技术则通过车体表面特殊的阻力板设计，减少气流振动所产生的噪声，有效改善了高速列车的气动噪音问题。
气动力与空气动力学突击与气动噪音相比，气动力与空气动力学突击对高速列车的影响更加复杂和严重。
其中，气动力是指空气对列车所施加的力，这些力可能导致列车的行驶不稳定，甚至引发事故。
而空气动力学突击则指在列车通过风洞、隧道等道路地形时，产生的不稳定气流变化。
为了有效解决这些问题，高速列车设计中使用了多种技术，包括减少车辆表面拖曳阻力、采用较为平滑的车体表面设计、制动面缘设计等等。
此外，目前还存在一些新型技术，如自适应翼杆和气动伸缩地面等，可以减少气动力和空气动力学突击对列车的影响。
结论高速列车作为现代交通运输的代表，其发展对社会发展和人民生活都具有重要意义。
空气动力学问题的有效解决是高速列车发展的重要保障，这需要各地专家和工程师们持续研究和探索，以不断提高其舒适性和安全性。
基于ALE的高速列车声屏障脉动力数值模拟研究
２０ １ １年 １ ２月
铁
道
学
报
Ｖｏ ＿ ３ ｌ３
Ｎｏ １ ．２
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＴＨＥ ＣＨＩ ＮＡ ＲＡＩ ＬＷ ＡＹ ＯＣＩ ＴＹ Ｓ Ｅ
Ｄｅ ｅ ｅ ２ １ ｃ ｍｂ ｒ ０ １
文 章 编 号 ： ０ １ ８ ６ （ ０ １ １ — ０ １０ １ ０—３ ０ ２ １ ）２０ ２ —６
Ｎｕ ｅ ｉ ａ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ Ｓ ｕ ｙ ｏ ｉ ｈ。ｐｅ ｄ Ｔｒ ｉ ｎｄ ｃ ｄ ｍ ｒ ｃ ｌＳ ｍ ｌ ｔｏ ｔ ｄ ｎ Ｈ ｇ ・ ｅ ａ ｎ Ｉ ｕ ｅ ｓ Ｉ ｐ ｌ ｉ ｅ Ｐｒ ｓ ｕ ｅ ｏ ｉｗａ ｉｅ Ｂａ ｒ ｅ ｓ ｄ ｏ ｍ ｕ ｓｖ ｅ ｓ ｒ ｎ Ｒａ ｌ ｙ Ｎｏ ｓ ｒ ｉ ｒ Ｂａ ｅ ｎ ＡＬＥ
ｎ ｉｅ ｂ ｒ ｉ ｒ ａ ｄ ａｒ ｗａ ｕ ｌ ｗｉｈ ｔ ｅ ＡＬＥ ｍ ｅ ｈ ｄ ｔ ｉ ｕ ａ ｅ ｔ ｅｗｈ ｌ ｒ ｃ ｓ ｆｇ ｎ ｒ ｔ ｇ ｔａ ｎ ｉ ｄ ｃ ｄ ｏ ｓ ａ ｒｅ ， ｎ ｉ ｓｂ ｉ ｔ ｈ ｔ ｔ ｏ ｏ ｓｍ ｌ ｔ ｈ ｏ ｅｐ ｏ ｅ ｓ ｏ ｅ ｅ ａ ｉ ｒ ｉ —ｎ ｕ ｅ ｎ ｉ ｕ ｓ ｒ ｓ ｕ ｅ ． ｅ ｄ ｓ ｒｂ ｔｏ ｎ ｉ ｅ ｈ ｓ ｏ ｉ ｓ ｃ ａ ｇ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｆ ｔ ｅ ｉ ｕ ｓｖ ｒ ｓ ｕ ｅ ｒ ｍｐ ｌｅ ｐ ｅ ｓ ｒ ｓ Ｔｈ ｉ ｔ ｉ ｕ ｉ ｎ ａ ｄ ｔｍ — ｉｔ ｒｅ ｈ ｎ ｅ ｃ ａ ａ ｔ ｒｓ ｉ ｓ ｏ ｈ ｍｐ ｌ ｉ ｅ ｐ ｅ ｓ ｒ ｓ ｗｅ ｅ
摘
要： 随着 环 境 友好 型 铁 路 建 设 的发 展 要 求 ， 屏 障作 为 有 效 的 降噪 手 段 得 到 广 泛 的 应 用 ， 动 力 是 声 屏 障 动 声 脉
高速列车空气动力学研究
高速列车空气动力学研究概述：高速列车的空气动力学研究是以分析和优化列车在高速运行时受到的空气流动影响为目的的科学研究。
空气动力学研究的结果可以用来改善列车的运行稳定性、降低空气阻力、提高能源效率，进而推动高速铁路技术的发展。
引言：随着高铁技术的飞速发展，越来越多的国家开始投资建设高速铁路网络。
而在高速铁路系统中，列车的高速运行对空气动力学性能的要求也越来越高。
因此，对高速列车空气动力学的研究和优化变得至关重要。
空气动力学研究：1. 流场模拟：通过数值模拟和计算流体力学方法，可以准确地预测列车高速运行时的气流流动情况。
这项研究可以帮助工程师更好地理解列车的空气动力学行为，从而指导设计和改进高速列车的外形和结构，以降低气动阻力和风噪声。
2. 风洞试验：风洞试验是研究列车空气动力学的重要手段之一。
通过在风洞中模拟不同的风速和风向条件，可以对列车的气流行为进行实验观测和测量。
这项研究可以帮助工程师进一步验证数值模拟结果的准确性，提供实验数据支持，并发现列车设计中的潜在问题。
3. 气动阻力和能源效率优化：空气动力学研究还可以用于降低高速列车的气动阻力，以提高运行效率和节能。
通过改进列车外形设计、减小阻力面积和优化车头形状等手段，可以显著降低列车受到的气动阻力，减少能源消耗。
此外，通过优化列车运行速度和列车编组方式，也可以进一步提高列车的能源效率。
应用前景：高速列车空气动力学研究的应用前景广阔。
首先，通过减小空气阻力，列车的能源消耗将大大减少，从而降低运营成本和对环境的影响。
其次，优化列车的空气动力学性能可以提高列车的运行稳定性和安全性，减少列车与空气流动之间的共振现象，进而提高列车的乘坐舒适度。
最后，空气动力学研究的结果还可以为高速列车的设计和改进提供科学依据，为高速铁路技术的发展注入新的动力。
结论：高速列车空气动力学研究对优化列车的外形设计、降低气动阻力、提高能源效率具有重要意义。
通过流场模拟和风洞试验，工程师可以深入了解列车在高速运行时的气动行为，并通过优化设计和改进来提高列车的运行稳定性和乘坐舒适度。
高速铁路非金属声屏障单元板结构性能分析
高速铁路非金属声屏障单元板结构性能分析摘要：随着高速铁路的快速发展，轨道噪声不可避免的对沿线居民造成一定的影响，设置声屏障是有效控制噪声的手段。
非金属声屏障单元板由于其造价低，耐久性能好，正逐渐替代金属声屏障，广泛应用在铁路声屏障建设中。
由于非金属声屏障单元板材质及结构多样化，通过对铁路上常见的三种非金属结构进行有限元模拟计算，分析各类结构的安全性并给出相应的优化建议。
关键词：高速铁；声屏障；非金属声屏障单元板；有限元分析；结构优化伴随着铁路建设的快速发展，高速铁路带来的噪声也影响着沿线的居民，需要大量设置声屏障控制轨道噪声。
和金属单元板相比较，非金属单元板具有造价低、耐久性好的特点，正逐渐替代金属声屏障，广泛应用在铁路声屏障建设中。
但非金属单元板质量问题层出不穷，安装运营后开裂破损现象较多，其安全性及耐久性能否满足高速铁路的气动荷载有待商榷。
由于非金属单元板材质及结构的多样性，目前高速铁路上常见的非金属单元板分为三种：挤拉板，与建筑工程中墙面板工艺类似，没有配备钢筋；双层复合板，通常结构为混凝土背层复合轻质吸声面层；现浇中空板，结构形式通长为20～30mm混凝土面板与背板，结构中空，内填吸声材料。
本文利用ANSYS有限元软件对以上三种结构进行有限元模拟计算，对三种非金属结构进行安全分析。
1 声屏障荷载本声屏障单元板考虑的设计荷载有自重、列车脉动力、自然风荷载和地震力等，本文主要研究在以上荷载作用下声屏障单元板的抗弯能力分析。
根据《时速350km客运专线铁路路基插板式非金属声屏障》（铁路工程建设通用参考图，通环（2009）8326），声屏障单元板的抗弯曲断裂荷载如下表1：抗弯曲断裂荷载台风地区≥7kPa一般风速地区≥3.5kPa2 声屏障基础参数设置两种声屏障单元板均为由面板、背板、竖肋构成的中空预制C40普通钢筋混凝土板，面（背）板厚度和竖肋宽度均为20mm；面板上布置吸音孔，背板无吸音孔，吸音孔布置按降噪要求进行设计；中间填充或内嵌网格布、岩棉吸声材料；单元板嵌插在H型钢立柱上，按两边简支分析；具体构造如下表2：声屏障类型配筋外观尺寸竖肋个数SPZ1 无1960*500*140 6SPZ2 3960*500*140 3通过有限元模拟软件ANSYS对声屏障单元板进行模拟，对声屏障单元板的挠度和应力等进行抗弯分析。
列车运行对附近建筑结构振动影响研究的开题报告
列车运行对附近建筑结构振动影响研究的开题报告一、研究背景随着城市化和铁路交通的发展，铁路线路建设已经成为城市交通中不可或缺的一部分。
随之而来的是，城市中大量的建筑物紧邻着铁路线路而建，而列车经过时所产生的震动对建筑物结构稳定性有一定的影响。
因此，研究列车运行对附近建筑结构的振动影响具有重要的意义。
二、研究现状与意义目前国内外已有学者对列车运行对附近建筑结构的振动影响进行了研究。
主要包括采集地面振动传感器数据，对建筑物底部振动特性进行测试分析，对建筑物结构可靠性进行评估等内容。
这些研究成果对于分析列车运行对建筑物稳定性的影响，保障城市建筑物的安全使用，具有重要的实用价值。
本研究将通过采集地面振动数据，对列车经过时附近建筑物的振动响应进行分析，研究列车运行对建筑结构的振动影响规律，为城市地铁建设提供技术支持和实用参考。
三、研究内容和方法本研究选取某城市地铁线路附近典型建筑物，采用地面振动传感器获取列车运行时地面振动情况，并通过建筑物底部振动测试系统对建筑物的振动响应进行测试和分析，深入探究列车运行对附近建筑物的振动影响规律。
同时，采用有限元仿真方法，对建筑物的结构稳定性进行评估，并结合现场实测数据进行验证。
四、拟解决的问题及研究意义本研究将主要解决列车运行对附近建筑物的振动影响规律，通过测试与模拟实验，深入研究列车行驶对建筑物抗震稳定性影响的机理。
对城市铁路建设有较大的意义，有助于加深对地铁运行对周边建筑的影响机制的理解，为铁路建设设计和城市规划提供科学参考，保障城市建筑的安全稳定。
五、预期成果通过本研究，预期可以得到以下几个方面的成果：1. 建筑物结构的振动性质与地铁运行的相关性分析结果；2. 建筑物结构的通高振动响应与地铁运行参数之间的关系；3. 建筑物结构的有限元仿真分析结果；4. 对地铁建设设计、城市规划以及工程安全等方面的建议。
六、研究进度安排本研究计划为期 12 个月，具体进度安排如下：第 1-2 月：查阅文献，准备理论部分的研究框架与方法；第 3-6 月：采集现场数据，进行实验测试和数据分析；第 7-9 月：利用有限元仿真方法对建筑物结构进行分析和评估；第10-11 月：撰写论文，整理成果；第12 月：论文修改与提交。
复合工况下高速铁路声屏障的流固耦合研究
固体部 分 的守恒方 程可 以 由牛顿第 二定律 导出 ：
Ｐ ｄ ＝ Ｏ － ｌ
其中， Ｐ 为 固体 密度 ； Ｏ － 为柯西应 力 张量 ； 为 体积 力矢量 ； ｄ 为 固体域 当地 加速度 矢量 。 １ ． １ ． ３ 流 固耦 合方 程 同样 ， 流 固耦 合遵 循最 基本 的守恒 原则 ， 所 以在流 固耦合 交界 面处 ， 应 满足 流体 与 固体 应力 、 位 移（ ｐｕ ） ＝ ０；
（ ２ ）动 量守 恒方 程 ：
＋ｄ ｉ Ｖ （ Ｊ Ｄ ｕ ） ＝ ｄ ｉ ｖ （ ／ ｘ ｇ ㈣ｄ ）一ａ ｐ ａ ＋Ｓ ；
＋ｄ ｉ ｖ （ ｐ ） ＿ｄ ｉ ｖ （
基金项 目： 河 南 省 自然 科 学 基 金项 目（ ０ ８ ２ ３ ０ ０ ４ ４ ０ １ ０ ０ ）
Ｖｏ １ ． ３ ４ ＮＯ． ２ Ａｐ ｒ ． ２ ０１ ３
文章 编 号 ： １ ６ ７ ２— ６ ８ ７ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２— ０ ０ ３ ９— ０ ４
复 合 工 况 下 高速 铁 路 声 屏 障 的流 固耦 合 研 究
王宏朝 ， 谢 金 法
（ 河 南 科 技 大学 车 辆 与 动 力 工 程 学 院 ， 河 南 洛阳 ４ ７ １ ０ ０ ３ ） 摘要： 通过在流体模块 Ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｔ 中求解 Ｒ Ｎ Ｇ Ｋ 一 ８两 方 程 模 型 ， 得 到 高 速 铁 路 声 屏 障 在 列 车 风 致 脉 动 力 和 自然 风 荷 载联 合 作 用 下 的外 流 场分 布 ， 并将 分 析结 果 作 为 载荷 通 过耦 合 交界 面 传递 给结 构分 析 模块 Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ （ Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ ） ， 进 行 瞬态 动 力 学 分 析 和 模 态 分 析 ， 得 到声屏 障在此激 励下 的等效 应力 、 总变 形量 及其 模态 分 布。 研究结 果表明 ： 相 对 于列 车 风 致 脉 动 力 ， 自然 风 荷 载 对 于 声 屏 障 的结 构 性 能 影 响更 为 显 著 ， 声 屏 障 的 固 有频 率 远 小于外部激励频率 ， 不会发生结构共振现象 。
高速铁路声屏障气动效应测量与评价方法
高速铁路声屏障气动效应测量与评价方法尹皓;李晏良;刘兰华;李耀增;辜小安【摘要】对我国高速铁路声屏障结构气动力影响状况进行了分析,初步给出了我国高速铁路声屏障气动效应测量及评价方法,对存在的问题进行了总结分析并提出了建议.分析研究结果表明:目前我国联调联试工作中采用的结构动力性能测点布置方案是合理的;脉动风压评判标准值宜采用高速铁路声屏障结构设计中的脉动风压取值;动变形现场测试结果进行相关计算后再与声屏障构件最大允许弹性挠度LA/100或H型钢立柱最大挠度L/200进行比较评判是比较合理的;固有频率现场测试结果与脉动风压频率进行比较评判的同时,还需与客运专线铁路声屏障通用参考图中给出的固有频率进行比较评判,以判断是否达到设计要求.【期刊名称】《铁路节能环保与安全卫生》【年(卷),期】2015(005)005【总页数】6页(P193-198)【关键词】高速铁路;声屏障;气动效应;评价方法【作者】尹皓;李晏良;刘兰华;李耀增;辜小安【作者单位】中国铁道科学研究院节能环保劳卫研究所,北京 100081;中国铁道科学研究院节能环保劳卫研究所,北京 100081;中国铁道科学研究院节能环保劳卫研究所,北京 100081;中国铁道科学研究院节能环保劳卫研究所,北京 100081;中国铁道科学研究院节能环保劳卫研究所,北京 100081【正文语种】中文【中图分类】TB53声屏障是控制高速铁路噪声影响的重要措施之一。
高速铁路桥梁声屏障一般设置于距离铁路外轨中心线3.4～4.2 m之间。
高速行驶的列车使列车周围的空气产生强烈扰动，当列车高速通过声屏障时，将在线路两侧声屏障构件表面形成瞬态压力冲击，即列车驶过声屏障时产生的气动力。
由于高速铁路车流密度较大，气动力的持久作用会对声屏障构件的疲劳寿命产生很大影响，极端情况下甚至可能使声屏障构件发生强度破坏，危及行车安全。
国外有关高速铁路声屏障气动力的研究主要在德国。
关于声屏障结构气动力指标，德国主要采用风压、动变形、固有频率等参数，在纽伦堡—英戈斯塔特高速铁路线路上针对不同列车车型、列车速度、声屏障类型和端部/中部的气动风压进行了动力响应测试,并在高速铁路声屏障脉动风压测量结果的基础上给出了脉动风荷载的计算公式[1]。
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Vol.27 No.3 Mar. 2010
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力
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ENGINEERING MECHANICS
文章编号：1000-4750(2010)03-0246-05
列车致声屏障结构的空气脉动力研究
*
龙丽平1，赵丽滨2，刘立东2
(1. 北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京 100191；2. 北京航空航天大学宇航学院，北京 100191)
1 计算模型及边界条件
城际快速铁路铺设多条线路，考虑运行线路距 离声屏障最近的列车引起的空气扰动对声屏障结 构影响最大，只考虑该线路列车运行情况。列车宽 度为 3.38m，8 辆编组，总长度 201m，车辆之间采 用软连接。声屏障结构考察长度为 50m，高度为 3.15m，声屏障内侧距线路中心 4.1m。考虑车头形 状对空气脉动力的影响比较大，而声屏障结构细节 的影响则比较小，因此对车头进行精确建模，而将 声屏障结构简化为长 50m，高 3.15m 的平板结构。 由于列车驶向和驶离声屏障结构的过程中列 车周围的空气域体积发生变化，进而导致空气受到 压缩或进行膨胀，产生空气脉动力作用到声屏障结 构上。为考虑列车对声屏障入口和出口处的影响， 计算从列车距声屏障起始端 50m 处开始， 在列车驶 离到声屏障末端 50m 处结束， 计算模型如图 1 所示。 图 2 为列车头部计算模型。
2 列车致空气脉动压力规律研究
2.1 列车运行速度为 350km/h 时声屏障上不同 位置处的空气脉动压力特性 当列车以速度 350km/h 通过声屏障时，为研究 声屏障上不同位置处受到的空气脉动压力情况，选 取声屏障上列车一侧的 9 个压力测点进行考察，测 点位置分布如表 1 及图 3 所示。
Table 1
图 6 车头在中部声屏障内侧压力云图(0.6s) Fig.6 Pressure contour when head was in the middle of noise barrier (0.6s)
P9 第一波型)。这是由于扰动影响区域相对突变引 起的。当列车未进入声屏障区域内，其引起的空气 扰动范围是不受限制的，扰动自由衰减。而其驶入 声屏障后引起的空气扰动范围大部分被限制在声 屏障范围之间。当列车车头刚驶入声屏障时，压缩 车头部分空气，使之密度增大导致正压产生，而随 后产生的负压区域由于跟外部连接，外部空气可以 随之填充导致负压峰值小于正压峰值；列车车头在 声屏障中部行驶时由于其前后空气受限情况类似， 因此正压负压峰值相当；当列车车头驶出声屏障 时，车头正压区域跟外部空气连接，空气受限有所 缓解，导致正压峰值小于负压峰值。 而列车车尾在驶入声屏障、在声屏障中行驶及
RESEARCH ON THE AIR TURBULENT FORCE LOADED ON NOISE BARRIER CAUSED BY TRAIN
*
LONG Li-ping1 , ZHAO Li-bin2 , LIU Li-dong2
(1. School of Aeronautic Science and Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China; 2. School of Astronautics, Beihang University, Beijing 100191, China)
工ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
程
力
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面和列车的计算模型，对声屏障附近的流场进行数 值仿真，研究列车驶入驶出声屏障过程中引起的空 气 脉动 压力 的变化 规律， 从而 指导 声屏障 结构 设计。
而声屏障固定不动，列车移动时控制域会不断变 化，所以网格采用滑移网格来实现。列车的底部则 简化为平板。地面和声屏障简化为无滑移边界条 件，控制域侧面和上面设置为大气压，列车运动的 两个端面则分别设为压力入口和压力出口条件。
由于 M 0.3 ， 计算基于流场的非定常不可压 缩 N-S 方程，由于列车与声屏障之间有相对移动，
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工
程
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800 600 400
脉动压力 P/Pa P(Pa)
200 0 -200 -400 -600 -800
P1 P 1 P2 P 2 P3 P 3 P4 P 4 P5 P 5 P6 P 6 P7 P 7 P8 P 8 P9 P 9
Fig.1
Calculation model
图 2 列车头部模型 Fig.2 Model of train head
600Pa―750Pa 之间，负压在800Pa―600Pa 之间。 第二个波为列车车尾通过测点导致的先负后正的 脉动波，列车车尾所引起的脉动压力负压峰值在 700Pa―600Pa 之间，正压峰值在 400Pa―500Pa
摘
要： 随着道路建设的发展及建设绿色铁路的要求， 声屏障作为一种有效的降噪措施将会得到很大程度的应用。
高速列车在运行过程中所引起的空气脉动力是声屏障结构设计时必须考虑的一个重要因素。基于流体计算软件 CFX，建立了列车、声屏障、空气以及地面等模型，对列车经过声屏障整个过程进行仿真，得到声屏障处的空气 脉动压力曲线，计算结果与国外相关试验结果相吻合。该工作不仅研究了列车运行过程中的气动力特性，还对声 屏障的结构设计提供了气动力载荷，从而指导结构设计。 关键词：声屏障；空气脉动力；计算流体动力学；CFX；列车 中图分类号：V211.3 文献标识码：A
位置 测点 坐标 y 坐标 z P1 0.1 2 P2 1.6 2
表 1 测点位置 Locations of measuring points
声屏障中部 P4 0.1 25 P5 1.6 25 P6 3.1 25 声屏障末端 P7 0.1 49 P8 1.6 49 P9 3.1 49 P3 3.1 2
虑声屏障结构的动力特性，以确保声屏障工程的安 全可靠。 高速列车运行时所产生的气动力问题属流体 动力学范畴。由于声屏障周围的流场很复杂，有气 流的撞击、分离、再附、环绕和漩涡等，很难运用 理论分析得到流场各物理量的解析解，而依据计算 流体动力学(Computational Fluid Dynamics)软件对流 场进行数值模拟是工程上行之有效的方法。本文采 用大型商业化软件CFX建立声屏障结构、空气、地
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收稿日期：2008-10-16；修改日期：2008-12-26 作者简介：*龙丽平(1977―)，女，重庆人，高工，博士后，从事计算固体力学研究(E-mail: longliping@)； 赵丽滨(1976―)，女，黑龙江人，副教授，博士，从事结构动力学研究(E-mail: lbzhao@)； 刘立东(1984―)，男，陕西人，硕士生，从事计算固体力学研究(E-mail: smgy514@).
图 7 车尾驶入时声屏障内侧压力云图(2.62s) Fig.7 Pressure contour when tail came in (2.62s)
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驶出声屏障时脉动规律相差不大。 4) 针对声屏障不同的受力状况进行结构设计。 从图 4 可以看出，最大正压出现在声屏障起始 声屏障末端，此时，列车车头驶出声屏障结构。 表 2 给出列车以 350km/h 的速度经过声屏障时声屏 障内侧的脉动压力极值数据，从表 2 也可以看出， 声屏障结构的两端受力较大，需要对声屏障两端部 的结构进行加强设计。同时，由于随着声屏障高度 的增加，脉动压力峰值降低，因此声屏障结构的底 部相对顶部需要加强设计。
0.48,
0.98,
1.48,
1.98,
2.48,
2.98,
3.48,
时 间(s) 时间 /s
图4
P1―P9 测点的压力-时间曲线
图 8 车尾驶离时声屏障内侧压力云图 (2.9s) Fig.8 Pressure contour when tail got away (2.9s)
Fig.4 Pressure-time curves of measuring points P1―P9
之间。脉动波的周期均为 0.5s。 2) 同一截面上不同高度处测点的脉动力变化 规律。 进一步观察图 4 中 P1―P3、P4―P6、P7―P9 三组曲线，可以看出：随着测点位置的升高，脉动 力的幅值逐渐降低，这是由于声屏障底部相对于顶 部的密闭性要高，气流有向声屏障外部流出的趋 势，空气在声屏障底部的有效流通区域要小于声屏 障顶部，因此声屏障底部的压力大于顶部。还可以 看出，脉动力随着高度变化的衰减不是成线性变化
图 5 车头驶入时声屏障内侧压力云图(0.5s) Fig.5 Pressure contour when head came in (0.5s)
的，到屏障顶部压力值衰减的速度较快，底部压力 峰值大致为顶部压力峰值的 2 倍―3 倍。 3) 声屏障相同高度不同横截面处测点的脉动 力变化规律。 列车车头刚驶入声屏障、在声屏障中行驶以及 驶出声屏障时三者的脉动力规律是不同的。列车车 头刚驶入声屏障时引起的正压大于负压(P1、P2、 P3 第一波型)，当其在声屏障中行驶时引起的正压 和负压则相差不大(P4、P5、P6 第一波型)，而当其 驶出声屏障时引起的正压明显小于负压(P7、P8、
Abstract: Due to green building railway requirements, noise barrier, as an effective noise reduction measure, will be widely constructed, and the air turbulent force caused by high speed trains must be taken into account during design. The whole process of train passing is simulated using the fluid calculation software CFX, involving models of train and noise barrier, air and ground, thus the air turbulent force curve is obtained. Results agree well with the foreign published results. This paper provides the air turbulence load for the structure design of noise barrier. Key words: noise barrier; air turbulent force; computational fluid dynamics; CFX; train 铁路沿线设置声屏障结构是降低噪声污染、建 设环境友好的绿色铁路的一种有效措施。随着列车 运行速度大幅度提升，在列车驶过声屏障所引起的 空气脉动力作用下，国外一些国家的铁路声屏障运 营后不久就发生了螺栓松动、断裂及声屏障组件板 破坏的现象，而目前京津客运铁路列车设计运行速 度已达350km/h，空气受到压缩产生的强烈脉动力 对声屏障的结构设计提出了新的要求，必须对列车 致空气脉动力的变化规律进行研究并在设计中考