高速列車車輪非圓化對振動噪聲的影響及演變規(guī)律研究.pdf

1、隨著高速鐵路的快速發(fā)展，過高的車內(nèi)外振動噪聲水平成為制約高速鐵路發(fā)展的因素之一，因此，對高速列車振動噪聲問題的研究現(xiàn)已成為軌道交通振動噪聲研究中的熱點。已有研究結(jié)果表明，輪軌系統(tǒng)的振動及噪聲是軌道車輛振動噪聲的重要來源之一。輪軌振動受輪軌表面狀態(tài)影響較大，車輪表面嚴重的非圓化磨耗將會加劇輪軌滾動沖擊，對高速列車振動及噪聲產(chǎn)生不利影響。本文通過大量現(xiàn)場對比試驗，研究了高速列車振動噪聲和車輪表面非圓化特性，確定了振動噪聲的總水平及頻譜分布規(guī)

2、律，并研究了車輪非圓化與振動噪聲間的相互作用及影響關(guān)系。研究結(jié)果可為高速列車低噪聲設(shè)計以及改進車輪鏇修手段提供參考。
　　首先，本文選定隨車司乘人員反映的出現(xiàn)異常噪聲的車廂（下文用車廂A表示）及與之臨近的無異常噪聲車廂（下文用車廂B表示）進行對比測試，測試了兩節(jié)車廂車輪鏇修前后的振動噪聲特性及車輪表面非圓化狀態(tài)。由兩車廂試驗結(jié)果可知，司乘人員所反映的車廂的振動噪聲水平確實存在異常偏大情況，同時通過分析該型號高速列車振動噪聲的水平及

3、頻譜分布，得到異常車廂的振動噪聲主頻。
　　以車內(nèi)聲源識別手段，確定了車廂A的主要聲源位置C，通過對比在車廂A和車廂B的C處的振動頻譜，同時考慮車內(nèi)、外振動頻譜特性的傳遞特性，最終確定車廂A的車內(nèi)噪聲來源為結(jié)構(gòu)振動輻射噪聲。
　　其次，通過對比車輪鏇修前后，車廂A的噪聲、車輪非圓化特性的變化，得知，異常的噪聲是由嚴重的車輪非圓化磨耗造成。結(jié)合車輪鏇修前后車廂A內(nèi)噪聲頻譜的變化以及車輪非圓化階次的變化，得知，車輪非圓化磨耗中的

4、高階成分，尤其是第20階多邊形磨耗，對高速列車振動噪聲的影響很大。
　　最后，試驗選定與上述車廂所在列車同型號新運營的列車進行長期跟蹤測試，研究高速列車在不同運行時期內(nèi)，車輪非圓化、振動噪聲的發(fā)展變化規(guī)律以及兩者之間的相互影響。研究發(fā)現(xiàn)，隨著列車運行里程增加、車輪磨耗加劇，在一個車輪鏇修周期內(nèi)，大部分車廂的車輪徑跳值都滿足運營要求，振動噪聲總水平會隨運行里程增加而緩慢增大，總水平始終滿足限值標準。
　　跟蹤測試階段內(nèi)，有個別

5、車廂出現(xiàn)異常振動噪聲問題，對應(yīng)車廂的車輪也出現(xiàn)異常的非圓化特性，二者在總值及頻率、特別是車輪的高階非圓化頻率上均存在對應(yīng)關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，初始狀態(tài)的新車輪會存在高階非圓化特性，造成初始狀態(tài)的車內(nèi)振動噪聲總水平偏大。隨著運行里程的增加，車輪非圓化會按照原有的外形輪廓特征繼續(xù)發(fā)展，車內(nèi)振動噪聲水平也會繼續(xù)惡化。
　　雖然已經(jīng)對高階非圓化比較嚴重的車輪進行過鏇修，卻不能完全消除車輪非圓化磨耗的再次形成和發(fā)展，即鏇修后的車輪會繼承部分或者全