高速鐵路聲屏障設(shè)計(jì)與聲學(xué)性能分析.pdf

1、近年來(lái)，我國(guó)的高速鐵路事業(yè)發(fā)展迅猛，高速鐵路的里程不斷增加，高速列車(chē)車(chē)速不斷提高。高速鐵路使人們的出行更加方便的同時(shí)，也帶來(lái)了許多問(wèn)題。其中高速鐵路噪聲污染嚴(yán)重影響了沿線(xiàn)居民的生活質(zhì)量，因此有必要對(duì)高速鐵路噪聲進(jìn)行治理。聲屏障作為控制噪聲傳播途徑的有效方式，已經(jīng)在治理道路交通噪聲與普通鐵路噪聲方面得到了廣泛應(yīng)用，但是由于高速鐵路噪聲的特殊性，使得現(xiàn)有聲屏障在控制高速鐵路噪聲時(shí)存在效果不夠理想的問(wèn)題。因此根據(jù)高速鐵路噪聲特性，對(duì)影響聲屏障

2、聲學(xué)性能的因素進(jìn)行研究，從而提高降噪效果，對(duì)于改善沿線(xiàn)居民的生活環(huán)境和推動(dòng)高速鐵路事業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義。根據(jù)聲屏障的降噪原理，聲屏障的插入損失主要取決于對(duì)繞射聲的衰減，因此提高聲屏障降噪效果的最有效方式包括提高高度、增加頂部形狀，并對(duì)中低頻噪聲進(jìn)行控制。
　　在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“高鐵等超大型結(jié)構(gòu)寬頻聲振預(yù)報(bào)的混合能量流方法”(51675306)、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“大型機(jī)加廠房等典型場(chǎng)所噪聲及電焊煙塵防護(hù)技術(shù)裝備研發(fā)

3、”(2016YFC0801704)和“密集拋光打磨車(chē)間粉塵及振動(dòng)危害防護(hù)技術(shù)裝備研發(fā)”(2016YFC0801702)的資助下，本文對(duì)高速列車(chē)的車(chē)外噪聲進(jìn)行了測(cè)試分析，并針對(duì)高速鐵路噪聲特性，研究了影響聲屏障降噪效果的各種因素，根據(jù)研究結(jié)果對(duì)高速鐵路聲屏障進(jìn)行設(shè)計(jì)并對(duì)其聲學(xué)性能進(jìn)行分析，結(jié)果表明，相比現(xiàn)有的普通高速鐵路聲屏障，該聲屏障對(duì)高速鐵路噪聲的降噪能力明顯提高。本文主要開(kāi)展了以下幾方面的工作:
　　首先，對(duì)高速鐵路事業(yè)的發(fā)展

4、與隨之而來(lái)的高速鐵路噪聲問(wèn)題進(jìn)行了介紹，并對(duì)其危害進(jìn)行了闡述。針對(duì)高速鐵路噪聲問(wèn)題，設(shè)置聲屏障是最簡(jiǎn)單最有效的方式，因此對(duì)聲屏障技術(shù)的研究發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹，著重介紹了高速鐵路聲屏障的發(fā)展現(xiàn)狀，并分析了現(xiàn)有高速鐵路聲屏障的不足。其次，介紹了聲屏障的降噪原理，根據(jù)其降噪原理提出增加高度和設(shè)置頂部形狀的方法提高聲屏障的防繞射能力，同時(shí)考慮到二次余數(shù)擴(kuò)散結(jié)構(gòu)對(duì)中低頻噪聲的擴(kuò)散吸聲效果，將該結(jié)構(gòu)在高速鐵路聲屏障頂部進(jìn)行應(yīng)用，對(duì)中低頻噪聲進(jìn)

5、行控制。
　　聲屏障的降噪效果會(huì)隨著聲源特性的改變發(fā)生變化，因此獲得高速鐵路噪聲特性是進(jìn)行高速鐵路聲屏障設(shè)計(jì)的前提。根據(jù)相關(guān)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試方法，在高速鐵路沿線(xiàn)選取測(cè)點(diǎn)并布置測(cè)試設(shè)備，對(duì)高速列車(chē)在不同運(yùn)行工況下產(chǎn)生的高速鐵路噪聲進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試過(guò)程中，為了減小高速列車(chē)運(yùn)行產(chǎn)生的氣流對(duì)傳聲器的影響，使用了傳聲器防風(fēng)整流罩裝置，提高了測(cè)試的準(zhǔn)確性。然后對(duì)高速鐵路噪聲測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，分析得到噪聲的等效連續(xù)A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)與頻率分布，并利用聲

6、成像技術(shù)對(duì)噪聲分布進(jìn)行定位，了解了高速鐵路噪聲的聲壓級(jí)水平與頻譜特性，以及噪聲源的分布情況。
　　然后，結(jié)合高速鐵路噪聲的測(cè)試結(jié)果，運(yùn)用有限元方法構(gòu)建了聲屏障插入損失計(jì)算模型，建模過(guò)程中進(jìn)行了合理假設(shè)并考慮了高速列車(chē)車(chē)體的影響，通過(guò)對(duì)不同高度直立型聲屏障的插入損失進(jìn)行計(jì)算，并將仿真得到的插入損失值與實(shí)驗(yàn)測(cè)試得到的插入損失值進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了使用有限元模型進(jìn)行插入損失計(jì)算的有效性與準(zhǔn)確性。利用該模型詳細(xì)分析了聲屏障高度、頂部形狀、二次