高速列車車廂壁板的隔聲研究.pdf

1、車內(nèi)噪聲是評價高速列車性能的一項指標，目前對車內(nèi)噪聲控制的研究遠落后于高速列車的發(fā)展。列車高速運行時將產(chǎn)生劇烈的輪軌噪聲、氣動噪聲等，這些噪聲一部分傳向無窮遠，一部分則透過車廂壁板傳入車內(nèi)。提高車廂壁板的隔聲性能是控制車內(nèi)噪聲的主要措施之一。實驗結果表明:車外噪聲隨列車速度的提高而增大，列車運營速度的提高與車體輕量化設計給車內(nèi)噪聲控制增加了難度，這就要求在車廂設計階段就應考慮壁板的隔聲問題，在一定范圍內(nèi)合理調(diào)整各項參數(shù)以獲得最優(yōu)隔聲性能

2、。本文以國產(chǎn)CRH2型動車組車廂側壁板為主要研究對象，重點分析了一等車、二等車車窗與車體型材的隔聲特性。論文首先結合高速列車車外噪聲源特點及實驗測試結果對不同時速下車外噪聲頻譜特性進行了分析，結果表明:車外總體噪聲隨車速提高而增大，噪聲成分隨之變化，其中以中低頻輪軌噪聲和中高頻空氣動力噪聲為主。分析高速列車車內(nèi)噪聲測量結果表明:車內(nèi)主要噪聲頻率在8kHz以下，其中100Hz～200Hz之間A計權噪聲最大，頭車與尾車車內(nèi)噪聲有較大區(qū)別。<

3、br>　　車廂側壁板主要由車窗與車體型材組成，可以簡化為雙層玻璃與雙層鋁合金加筋板組成的組合板。理論解析的方法只能給出雙層玻璃的隔聲特性曲線，其具體隔聲量則難以計算，對于雙層鋁合金加筋板更是難以建立其數(shù)理模型。本文通過有限元的方法計算分析了雙層玻璃與雙層鋁合金加筋板的隔聲量。首先借助大型通用有限元軟件ANSYS建立了雙層車窗玻璃與雙層鋁合金加筋板的有限元幾何模型，建模過程中沒有過度簡化，保留了車窗玻璃與雙層鋁合金加筋板的真實結構;然后基

4、于專業(yè)聲學有限元軟件ACTRAN計算得到了車窗玻璃與鋁合金加筋板的隔聲量曲線及各頻率下的振動信息;最后依據(jù)組合板的隔聲理論計算得到了車廂側壁板的整體隔聲量曲線。根據(jù)車廂內(nèi)外噪聲實測結果，對車廂壁板的整體隔聲量進行了評價，結合板隔聲的基本理論提出了車窗玻璃與雙層鋁合金加筋板的改進措施。依據(jù)改進措施重新建立車窗玻璃與雙層鋁合金加筋板的有限元模型，并求解其隔聲量，所得結果證明了改進措施的可行性，經(jīng)改進提高了車廂側壁板的整體隔聲性能。研究過程中

5、還得到如下結論:
　　(1)雙層玻璃的隔聲低谷主要由車窗玻璃的整體共振及低階模態(tài)共振引起，整體共振頻率附近隔聲量最低，增加玻璃的阻尼系數(shù)能有效提高該頻段的隔聲量。
　　(2)在低頻下，雙層鋁合金加筋板的隔聲量主要與整體剛度有關，隨頻率升高而降低。隔聲低谷主要由層板局部劇烈振動引起。筋板支撐間距是影響隔聲低谷所處頻率的因素之一。
　　(3)在400Hz以下的低頻區(qū)域，雙層鋁合金加筋板的隔聲量遠高于車窗玻璃的隔聲量。400

6、Hz至1200Hz為車廂側板的第一個隔聲低谷，此時雙層鋁合金加筋板的隔聲量低于車窗的隔聲量。1200Hz至2400Hz，雙層鋁合金加筋板的隔聲量高于車窗隔聲量，2400Hz至4kHz車窗與雙層鋁合金加筋板的隔聲量基本相同，整體隔聲量處于低谷。4kHz至8kHz，車體型材的隔聲量低于車窗的隔聲量。
　　(4)在隔聲低谷頻率處，結構的振動速度與振動位移為極大值，增加材料的阻尼系數(shù)能有效的消耗聲能量，是改善由于共振引起隔聲低谷的有效措施