地铁隧道内混响特性及列车表面声响应特性研究

来源 :西南交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hyron2005
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地铁列车在隧道中运行时,隧道壁面反射所产生的混响声会增加车内外噪声,降低地铁乘坐舒适度,甚至危害司乘人员的健康。混响时间是衡量声场混响特性的重要参数,它能很好地反映空间内的混响强弱。通过研究隧道混响特性,控制隧道混响时间,减小列车表面显著频带下的混响声,可达到减小车内噪声的目的。因此,研究混响时间对车体表面噪声大小的影响尤为重要。本文主要研究工作和结论如下:(1)基于地铁线路试验,对地铁列车在不同运行环境下的噪声特性进行分析,分别采用稳态声源截断法和脉冲响应积分法进行隧道混响试验,并基于虚源法理论与测试混响时间计算隧道壁面吸声系数。地铁列车在明线上运行时,转向架区域噪声声压级明显高于侧墙区域与顶板区域,列车进入隧道后,转向架区域、侧墙区域与顶板区域噪声声压级分别增加2.4 d BA、22.0 d BA与17.0 d BA。通过两种方法测试得到的混响时间平均值比较接近,但稳态声源截断法的测试结果比脉冲响应积分法波动更大,隧道壁面吸声系数最小值在中心频率160 Hz的1/3倍频带。(2)基于声线跟踪法,建立隧道混响时间仿真计算模型,对空场下的混响时间进行计算,并与试验数据进行对比,验证了模型的准确性。然后对不同声源设置、不同隧道断面、不同吸声材料铺设方案下隧道内列车表面的混响时间特性进行计算分析。结果表明,声源个数越多,声场中混响时间的变化范围越小,分布越均匀。在不同形状断面隧道中,车底响应面的平均混响时间差异较大,车顶、侧面响应面差异很小。吸声材料铺设在隧道壁顶面混响时间下降最多,为最佳铺设方案。(3)建立车体表面声响应仿真预测模型,基于声学边界元法与声线跟踪法,分别对100~1000 Hz频段与1000 Hz以上频带的车体表面声响应进行计算,对不同运行环境、不同隧道断面、不同吸声材料铺设方案下隧道内列车表面声响应进行计算分析。列车在隧道内行驶时,声源频率越高,车体表面噪声分布越均匀。对于不同形状断面的隧道,车体表面的噪声声压级总值最大为矩形断面,马蹄形单线断面隧道内车体底面与侧面的低频段噪声声压级低于其它断面。在隧道壁面上铺设吸声材料主要减小250~1250 Hz频段车体表面噪声,吸声材料铺设在隧道壁底面降噪效果最佳,此时车体底面、顶面、侧面噪声声压级分别减小5.1 d BA、5.3 d BA、4.5 d BA。(4)基于前面的计算结果,分析了不同吸声材料铺设面积下,混响时间与车体表面噪声的变化,并将相同方案下两个参数特性进行组合分析,得到车体表面噪声随混响时间的变化规律。当车底响应面的平均混响时间减小,车体表面显著频带噪声声压级随之减小,当混响时间变化率在20%以下时,响应点的平均声压级变化率在4%以下,混响时间变化率在20%~35%时,声压级变化率明显增高,部分频段最高能达到10%。混响时间变化率较小时,声压级变化由大到小的列车表面分别为:侧面、顶面、底面。上述研究方法和结果为有车状态下的混响时间预测及隧道内车体表面声响应计算提供了系统的设计和参考。
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