高速铁路轮轨粗糙度噪声影响特性研究

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________硕士学位论文高速铁路轮轨粗糙度噪声影响特性研究学位申请人：徐俊杰学科专业：机械工程指导教师：杨洋副教授答辩日期：独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方

2、外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定，本论文

3、无保密内容。本人签名____________导师签名__________日期___________摘要高速铁路轮轨粗糙度噪声影响特性研究摘要随着高速铁路大规模的建设和运营，噪声影响问题日益突出，系统开展高速铁路噪声控制技术研究已迫在眉睫。轮轨粗糙度是影响轮轨噪声的重要因素，并且影响车轮镟修和轨道养护。国外在轮轨粗糙度试验研究及仿真方面早已开展了大量的工作，并制定了欧洲的轮轨粗糙度限值谱。而我国在轮轨粗糙度测量及对噪声影响的研究方面起步较晚，缺乏大量系统性试验数据，并且没有适用于我国轨道及车轮的粗糙度限

4、值谱。本文针对以上背景进行的研究及获得的主要结论如下：（1）总结国内外轮轨噪声及轮轨粗糙度研究现状。对轮轨振动和声辐射计算涉及到的结构振动学理论、模态分析理论和基于边界元的声辐射理论进行阐述。建立了轮轨垂向激励模型，对轮轨接触刚度特性和轮轨接触滤波特性进行了分析。（2）介绍车轮粗糙度测试设备及方法，对国内主典型动车组车轮粗糙度进行测量与统计分析，研究不同车辆在不同工况下的车轮粗糙度频谱特性。测试结果表明：镟修可以有效降低车轮短波段（30mm以下）粗糙度水平。车轮总体粗糙度水平受各个波段粗糙度水平的综合

5、影响，一个镟修周期的不同时段主导波段不同。同时，风沙等极端天气对轮轨粗糙度也会产生显著影响。根据对多列动车组车轮镟修前后多个周期表面粗糙度的跟踪测试结果，参照BSENISO3095:2005《铁路专用标准-声学-轮轨系统引起的噪声测量》标准，结合轮轨辐射噪声仿真计算，初步给出了我国动车组车轮表面粗糙度限值谱建议值。（3）介绍轨道粗糙度测试设备及测试方法，对国内主要高速铁路干线钢轨粗糙度进行长期跟踪测量与统计分析，得出不同线路区段的轨道表面粗糙度水平。并对多条干线进行了钢轨振动模态测试及钢轨动态衰减特性

6、分析。对不同地区的钢轨粗糙度进行统计分析表明：华中地区短波段（63mm以下）轨道粗糙度水平较低，华东地区中长波段（100mm以上）轨道粗糙度水平较低。根据对多条线路多个打磨周期轨道粗糙度的跟踪测试结果，参照BSENISO3095:2005《铁路专用标准-声学-轮轨系统引起的噪声测量》标准，结合轮轨辐射噪声仿真计算，初步给出了我国钢轨粗糙度限值谱建议值。（4）建立车轮有限元模型并通过车轮模态分析得到车轮的固有频率及振型。采用模态叠加法进行车轮频响计算，得出名义接触点处施加单位力径向激励下，车轮的踏面径向

7、响应、轮辋轴向响应和轮辐轴向响应。并基于轮轨噪声模型，采用直接边界元法求解车轮外声场的声辐射特性，分析轮轨粗糙度对轮轨辐射噪声的影响，为车轮粗糙度限值谱和轨道粗糙度限值谱制定提供了依据。关键词：高速铁路，轮轨粗糙度，振动噪声，模态分析，声辐射IAbstractRESEARCHONTHEINFLUENCECHARACTERISTICSOFWHEEL/RAILROUGHNESSNOISEINHIGHSPEERAILWAYABSTRACTWiththelarge-scaleconstructionandop

8、erationofhighspeedrailway,theproblemofnoiseinfluenceisbecomingmoreandmoreprominent.Itisimminenttocarryouttheresearchonnoisecontroltechnologyofhigh-speedrailwaysystem.Wheel/railroughnessisanimportantfactorwhichaffectswheel/railnoi