四种常用地铁轨道振动声辐射特性的比较研究

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1、国内图书分类号：U270.1+6密级：公开国际图书分类号：625西南交通大学研究生学位论文四种常用地铁轨道振动声辐射特性的比较研究年级二〇一五级姓名杜几平申请学位级别硕士专业载运工具运用工程指导老师关庆华讲师肖新标副研究员二〇一八年五月ClassifiedIndex:U270.1+6U.D.C:625SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisACOMPARATIVESTUDYONVIBRATIONANDACOUSTICRADIATIONCHARACTERISTICSOFFOURTYPICALSUBWAYTRACKSGrade:2015Candi

2、date:DuJipingAcademicDegreeAppliedfor:MasterDegreeSpeciality:VehicleApplicationEngineeringSupervisor:Lect.GuanQinhuaA/Prof.XiaoXinbiaoMay,2018西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于

3、1．保密，在年解密后适用本授权书；2．不保密，使用本授权书。（请在以上方框内打“”）白学位町挫名：立（？师签名：公斗日期：)AYt[£吓日期：必，！－上vy西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要随着地铁系统的日益发展和完善，城市交通拥堵的问题得以较为可观的改善，为人们日常出行提供了极大的便利，但是地铁车辆运行的噪声却严重影响了乘客地铁的乘坐舒适性。因此，有效控制地铁车辆噪声对提高乘客乘车的舒适性，以及改善地铁相关人员的工作环境具有重大意义。本文总结了各种地铁轨道振动噪声的研究现状，计算分析了四种地铁轨道的振动声辐射特性，具体内容如下：（1）基于有限元法，建立了普通无砟轨道有限元模型，

4、分析了普通无砟轨道的频响特性，对比仿真结果与实验测试，验证了有限元模型的正确性，普通无砟轨道钢轨在230Hz和1020Hz处的垂向振动位移出现了两处较为明显的峰值。（2）基于有限元法，建立了弹性短轨枕轨道、弹性长轨枕轨道和钢弹簧浮置板轨道有限元模型，仿真分析了三种轨道的频响特性，并对比了普通无砟轨道、弹性短轨枕轨道、弹性长轨枕轨道和钢弹簧浮置板轨道钢轨结构的频响特性。结果表明：在12Hz处，钢弹簧浮置板轨道钢轨垂向振动响应相较于其他三种轨道，存在一个较为明显的峰值，该峰值频率对应着钢弹簧浮置板特有的浮置板固有频率，在16Hz以上频率范围内，钢弹簧浮置板钢轨垂向振动响应较其他三种轨道要小；在1

5、00Hz以下频率范围内，弹性短轨枕轨道和弹性长轨枕轨道钢轨垂向振动响应较普通无砟轨道大；在20~240Hz频率范围内，四种轨道类型钢轨垂向振动存在着不同的峰值频率，在300Hz以上频率范围内，四种常用地铁轨道钢轨垂向振动位移幅值差别不大。（3）基于边界元法，建立了普通无砟轨道、弹性短轨枕轨道、弹性长轨枕轨道和钢弹簧浮置板轨道钢轨结构的声学边界元模型，分析了四种轨道钢轨结构的声辐射特性。结果表明：四种常用地铁轨道钢轨辐射声功率的主要频段为315~1000Hz；普通无砟轨道和钢弹簧浮置板轨道钢轨辐射声功率级为104.2dB；弹性长轨枕轨道钢轨辐射声功率级为103.9dB，弹性短轨枕轨道钢轨辐射声

6、功率级为103.6dB。（4）基于边界元法，建立了普通无砟轨道、弹性短轨枕轨道、弹性长轨枕轨道和钢弹簧浮置板轨道的轨道板结构声学边界元模型，分析了四种轨道板结构的声辐射特性。结果表明：普通无砟轨道板辐射声功率级的主要频段为315~1000Hz；弹性短轨枕轨道和弹性长轨枕轨道板辐射声功率的主要频段为100~250Hz；钢弹簧浮置板轨道辐射声功率的主要为200~250Hz。普通无砟轨道的轨道板辐射声功率级为65.1dB；钢弹簧浮置板轨道的轨道板辐射声功率级为110.0dB，弹性长轨枕轨道的轨道板辐射声功率级为106.0dB；弹性短轨枕轨道的轨道板辐射声功率级为104.4dB。（5）对比了普通无砟

7、轨道、弹性短轨枕轨道、弹性长轨枕轨道和钢弹簧浮置板轨道的声辐射特性。结果表明：四种常用地铁轨道中钢弹簧浮置板轨道辐射声功率级最西南交通大学硕士研究生学位论文第II页大为111.0dB；弹性长轨枕轨道辐射声功率级次之，为108.1dB；然后是弹性短轨枕轨道辐射，为107.0dB；普通无砟轨道辐射声功率级最小，为104.2dB。关键词：地铁轨道；有限元法；边界元法；频响特性；振动声辐射特性西南交通大学硕士研究生学