城市轨道交通车辆振动噪声能量回收技术分析

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1、中图分类号：U211.8学校代码：10856学号：M060112131上海工程技术大学硕士学位论文城市轨道交通车辆振动噪声能量回收技术研究作者姓名：阮海林指导教师：杨俭专业：车辆工程学院：轨道学院申请学位：工学硕士完成时间：2015年5月评阅人：赵曙光教授原萍教授答辩委员会主席：赵曙光教授成员：柴晓冬教授杨俭教授何越磊教授原萍教授李再帏副教授UniversityCode:10856StudentID:M060112131RESEARCHONTHEENERGYRECOVERYOFVEHICLENOISEINURBANRAILWAYTRANSPORTATIONCandidate:Rua

2、nHailinSupervisor:Prof.YangJianMajor:VehicleEngineeringSchoolofUrbanRailTransportationShanghaiUniversityofEngineeringScienceShanghai,P.R.ChinaMay,2015上海工程技术大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所递交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明

3、的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日上海工程技术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。本人授权上海工程技术大学可以将本学位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、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日城市轨道交通车辆振动噪声能量回收技术研究摘要随着轨道交通的快速发展以及轨道车辆的结构特

4、殊性，其产生的环境效益和节能问题也逐渐得到更多人的关注。而轨道车辆振动噪声问题是当前研究热点之一。本文提出了一种轨道车辆振动噪声能量回收方法，基于轨道车辆运行过程中产生的轮轨噪声，建立由共鸣器和压电振子组成的声电转换模型，并通过仿真分析与理论研究得到噪声能量回收系统的输出特性，初步设计声电转换装置安装在地铁运行线两侧并且不超过其限界。待技术成熟后，由换能器组成的受声板可替代或部分替代现有的屏蔽墙，在遮挡噪声的同时完成对噪声能量的吸收与利用。文章初步验证了轨道车辆振动噪声能量回收的可行性以及合理性。具体而言，文中对如下几个方面进行了研究：1.主要研究了城市轨道车辆噪声的相关特性。通过

5、实验测量得到了轨道车辆噪声数据，并分析得到了轨道车辆噪声的声压特性与频率特性。在结合文献的基础上，建立了轨道车辆噪声传播模型。所有的研究结果将为轨道车辆振动噪声能量回收系统的输入激励提供理论依据。2.在确定噪声能量回收方案后，对共鸣器与压电振子进行设计与分析。利用COMSOL软件验证共鸣器的声压放大理论与共振频率的确定。利用ANSYS软件仿真分析，得到压电振子的共振频率和确定压电振子的设计尺寸。并且还分析了影响压电振子设计的关键参数。3.主要研究了共鸣器与压电振子的理论建模问题。文中对于二者的分析都建立了详细的物理与数学分析模型。基于共鸣器结构特点建立了共鸣器声压放大理论模型；基于

6、压电振子的薄圆板变形理论与压电陶瓷的压电本构关系，得到了单个压电振子在单列纯声波激励下的输出外特性。4.主要研究了轨道车辆振动噪声能量回收系统的输出特性，确定噪声输入激励与声电转换模型，解析得到在杂声激励下压电振子的输出电压、输出电流和输出功率随外负载变化的规律。完成了轨道车辆振动噪声能量回收系统的建模工作。I所设计的噪声能量回收装置将不仅可以部分取代现有的屏蔽墙遮挡轨道噪声，还可以吸收轨道噪声中能量较大的部分，由于目前可回收的电量级别还较低，所以考虑为轨旁无线传感器和微电子器件供电。所以，对轨道车辆的振动噪声能量进行回收不仅具有显著的经济效益，还有一定的社会环境效益。不过在目前条

7、件下，还存在转换能量级别低、声电转换效率较低等问题，这也是本课题下一步的研究重点。关键词：车辆噪声；能量回收；压电振子；特性研究IIRESEARCHONTHEENERGYRECOVERYOFVEHICLENOISEINURBANRAILWAYTRANSPORTATIONABSTRACTWiththerapiddevelopmentofrailtransitandthespecialstructuralofrailtransit,moreandmorepeoplehav