【摘 要】
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高速铁路的大规模建设和运营,在为社会和经济发展提供强有力支撑的同时,也产生了一定程度的环境影响问题。目前我国既有部分动车组列车车外辐射噪声、车内噪声和高速铁路环境噪声超出相关标准评价指标要求,有必要开展高速铁路噪声源识别与控制技术研究。动车组车外运行辐射噪声是一种在大尺度开放空间内高速运动、宽频、多声源耦合的复杂噪声源,既有高速铁路噪声源识别算法存在主瓣宽度大和旁瓣干扰带来的低分辨率以及多普勒效应
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高速铁路的大规模建设和运营,在为社会和经济发展提供强有力支撑的同时,也产生了一定程度的环境影响问题。目前我国既有部分动车组列车车外辐射噪声、车内噪声和高速铁路环境噪声超出相关标准评价指标要求,有必要开展高速铁路噪声源识别与控制技术研究。动车组车外运行辐射噪声是一种在大尺度开放空间内高速运动、宽频、多声源耦合的复杂噪声源,既有高速铁路噪声源识别算法存在主瓣宽度大和旁瓣干扰带来的低分辨率以及多普勒效应引起的噪声源湮没和偏离实际声源位置的虚假声源等影响识别准确度的问题,且对同一部位不同噪声源未能有效识别,难以针对性的提出控制措施;目前我国高速铁路减振降噪措施类型单一,声屏障材料吸、隔声性能及应用效果在中低频有限。为提高运动声源的噪声源识别的准确度,本文对传统声源识别的波束形成算法进行了基于傅里叶变换的非负最小二乘法（FFT-NNLS）声源识别成像清晰化算法优化,大幅减小了阵列主瓣宽度并抑制了旁瓣级,提高了声源识别的分辨率;同时对运动声源的多普勒效应进行基于时域变换的算法修正,有效改善了由于多普勒频移导致的声源湮没和虚假声源现象;通过对比多种不同形式阵列的点传播函数特征,设计出一种满足高速铁路噪声源识别的高性能传声器阵列。本文利用优化后的算法开展了高速铁路噪声源识别试验:动车组噪声源主要分布于转向架、头车排障器、受电弓等区域;350km车速条件下,列车下部区域贡献量依然占主导地位。此外,本文构建了基于车轮振动响应和选择性声强技术的轮、轨辐射噪声计算方法,对高速铁路轮轨区域混合噪声源进行信号分离,200km/h车速下,高速铁路车外噪声以轮轨滚动噪声为主;300～350km/h车速时,轮轨滚动噪声约占总噪声能量一半。针对轮轨区域贡献量在高速条件下依然占主导地位,本文从噪声源控制和传播途径控制两方面入手,一是通过阻尼钢轨振动-噪声仿真分析,优化约束型阻尼钢轨结构参数;同时对国内自主设计研发的阻尼车轮搭建1:1轮轨关系试验平台,进一步明确了阻尼钢轨/车轮在高速铁路降噪的适用范围;二是针对高速铁路噪声特性,研发了适用于高速铁路声屏障的复合吸、隔声结构,有效提高屏障整体降噪性能。本文研究成果可为有效控制高速动车组辐射噪声水平、降低铁路沿线噪声水平提供技术支撑。
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