城市轨道交通高架线路箱型梁梁侧环境噪声特性研究

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城市轨道交通高架线路由于它的建设周期短、费用低等优势,在人口密度相对较低的城市远郊区域广泛得到采用。但随着城市的发展,它对于周边环境造成的影响也愈见明显,特别是列车运行时产生的噪声和振动超标,影响轨道沿线人们的正常生活,这已成为制约其发展的主要因素。
  目前针对高架桥梁结构噪声的研究已做过很多工作,但研究对象较为单一,并未考虑梁侧环境噪声中轮轨噪声的成分。本文以城市轨道交通高架线路箱型梁结构梁侧的环境噪声为研究对象,综合考虑轮轨噪声与桥梁结构噪声为主要噪声源,通过建立仿真模型和现场试验对桥梁结构辐射噪声进行研究,以全封闭声屏障试验截面结果验证结构噪声的仿真计算,并分析不设立声屏障普通整体道床的梁侧环境综合噪声时频特性,能量分布特性以及识别主要噪声源及其贡献量。
  首先,现场测试部分在桥上与桥侧环境布置多个振动与噪声测点,针对不同测试断面,初步比较了全封闭声屏障、无声屏障的噪声空间分布规律与降噪效果,确定全声屏障噪声源强测点为研究对象,并对比实测与桥梁结构噪声仿真结果。
  其次,采用UM-ANSYS-Virtual.Lab三软件联合仿真,建立整车的多体动力学模型以及柔性轨道、桥梁结构的刚柔耦合模型,提取轮轨之间动态相互作用力,以此为激励输入轨道-桥梁有限元模型计算桥梁结构动力响应。利用声学软件Virtual.Lab建立时域瞬态边界元模型,考虑地面反射影响,求得由桥梁振动引起的结构辐射噪声。在验证了声学模型的有效性后,进一步计算桥梁板件声学贡献量,分别比较了底板、腹板、翼缘板在空间环境中的声压贡献量。
  最后,基于现场实测数据进一步做频谱分析,能量分析,发现梁侧的主要噪声源轮轨噪声与桥梁结构噪声在低频区域有峰值重叠部分,但对于噪声来源较难区分。由于多普勒效应的影响会在一定范围内发生频移,通过合理的变换建立了基于相干理论的MATLAB程序,分析得到在特定频率下的不同声源点在空间中的贡献大小。
  本文针对城市轨道交通高架桥梁侧环境进行研究,分析噪声分布衰减规律以及轮轨噪声和桥梁结构噪声的贡献,目的是为今后有针对性地采取经济有效的降噪措施,从轨道交通高架线路的降噪设计角度为其提供理论参考。
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