高速鐵路聲屏障設計與聲學性能分析.pdf

1、近年來，我國的高速鐵路事業(yè)發(fā)展迅猛，高速鐵路的里程不斷增加，高速列車車速不斷提高。高速鐵路使人們的出行更加方便的同時，也帶來了許多問題。其中高速鐵路噪聲污染嚴重影響了沿線居民的生活質(zhì)量，因此有必要對高速鐵路噪聲進行治理。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存在效果不夠理想的問題。因此根據(jù)高速鐵路噪聲特性，對影響聲屏障

2、聲學性能的因素進行研究，從而提高降噪效果，對于改善沿線居民的生活環(huán)境和推動高速鐵路事業(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，并對中低頻噪聲進行控制。
　　在國家自然科學基金項目“高鐵等超大型結(jié)構(gòu)寬頻聲振預報的混合能量流方法”(51675306)、國家重點研發(fā)計劃項目“大型機加廠房等典型場所噪聲及電焊煙塵防護技術(shù)裝備研發(fā)

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

4、與隨之而來的高速鐵路噪聲問題進行了介紹，并對其危害進行了闡述。針對高速鐵路噪聲問題，設置聲屏障是最簡單最有效的方式，因此對聲屏障技術(shù)的研究發(fā)展與應用現(xiàn)狀進行了介紹，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置頂部形狀的方法提高聲屏障的防繞射能力，同時考慮到二次余數(shù)擴散結(jié)構(gòu)對中低頻噪聲的擴散吸聲效果，將該結(jié)構(gòu)在高速鐵路聲屏障頂部進行應用，對中低頻噪聲進

5、行控制。
　　聲屏障的降噪效果會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行高速鐵路聲屏障設計的前提。根據(jù)相關(guān)測試標準和測試方法，在高速鐵路沿線選取測點并布置測試設備，對高速列車在不同運行工況下產(chǎn)生的高速鐵路噪聲進行了測試。測試過程中，為了減小高速列車運行產(chǎn)生的氣流對傳聲器的影響，使用了傳聲器防風整流罩裝置，提高了測試的準確性。然后對高速鐵路噪聲測試數(shù)據(jù)進行處理，分析得到噪聲的等效連續(xù)A計權(quán)聲壓級與頻率分布，并利用聲

6、成像技術(shù)對噪聲分布進行定位，了解了高速鐵路噪聲的聲壓級水平與頻譜特性，以及噪聲源的分布情況。
　　然后，結(jié)合高速鐵路噪聲的測試結(jié)果，運用有限元方法構(gòu)建了聲屏障插入損失計算模型，建模過程中進行了合理假設并考慮了高速列車車體的影響，通過對不同高度直立型聲屏障的插入損失進行計算，并將仿真得到的插入損失值與實驗測試得到的插入損失值進行對比，驗證了使用有限元模型進行插入損失計算的有效性與準確性。利用該模型詳細分析了聲屏障高度、頂部形狀、二次