高速列車車輪非圓化對(duì)振動(dòng)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(dòng)噪聲水平成為制約高速鐵路發(fā)展的因素之一，因此，對(duì)高速列車振動(dòng)噪聲問題的研究現(xiàn)已成為軌道交通振動(dòng)噪聲研究中的熱點(diǎn)。已有研究結(jié)果表明，輪軌系統(tǒng)的振動(dòng)及噪聲是軌道車輛振動(dòng)噪聲的重要來源之一。輪軌振動(dòng)受輪軌表面狀態(tài)影響較大，車輪表面嚴(yán)重的非圓化磨耗將會(huì)加劇輪軌滾動(dòng)沖擊，對(duì)高速列車振動(dòng)及噪聲產(chǎn)生不利影響。本文通過大量現(xiàn)場對(duì)比試驗(yàn)，研究了高速列車振動(dòng)噪聲和車輪表面非圓化特性，確定了振動(dòng)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(dòng)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(jì)以及改進(jìn)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(jìn)行對(duì)比測試，測試了兩節(jié)車廂車輪鏇修前后的振動(dòng)噪聲特性及車輪表面非圓化狀態(tài)。由兩車廂試驗(yàn)結(jié)果可知，司乘人員所反映的車廂的振動(dòng)噪聲水平確實(shí)存在異常偏大情況，同時(shí)通過分析該型號(hào)高速列車振動(dòng)噪聲的水平及

3、頻譜分布，得到異常車廂的振動(dòng)噪聲主頻。
　　以車內(nèi)聲源識(shí)別手段，確定了車廂A的主要聲源位置C，通過對(duì)比在車廂A和車廂B的C處的振動(dòng)頻譜，同時(shí)考慮車內(nèi)、外振動(dòng)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(dòng)輻射噪聲。
　　其次，通過對(duì)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(yán)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(duì)高速列車振動(dòng)噪聲的影響很大。
　　最后，試驗(yàn)選定與上述車廂所在列車同型號(hào)新運(yùn)營的列車進(jìn)行長期跟蹤測試，研究高速列車在不同運(yùn)行時(shí)期內(nèi)，車輪非圓化、振動(dòng)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(yùn)行里程增加、車輪磨耗加劇，在一個(gè)車輪鏇修周期內(nèi)，大部分車廂的車輪徑跳值都滿足運(yùn)營要求，振動(dòng)噪聲總水平會(huì)隨運(yùn)行里程增加而緩慢增大，總水平始終滿足限值標(biāo)準(zhǔn)。
　　跟蹤測試階段內(nèi)，有個(gè)別

5、車廂出現(xiàn)異常振動(dòng)噪聲問題，對(duì)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(duì)應(yīng)關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，初始狀態(tài)的新車輪會(huì)存在高階非圓化特性，造成初始狀態(tài)的車內(nèi)振動(dòng)噪聲總水平偏大。隨著運(yùn)行里程的增加，車輪非圓化會(huì)按照原有的外形輪廓特征繼續(xù)發(fā)展，車內(nèi)振動(dòng)噪聲水平也會(huì)繼續(xù)惡化。
　　雖然已經(jīng)對(duì)高階非圓化比較嚴(yán)重的車輪進(jìn)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(huì)繼承部分或者全