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减振降噪的应用 减振与降噪的应用 随着我国轨道交通的不断发展，列车行驶速度得到很到提高， 当前在高速铁路线上， 列车运营速达到 300Km/h 。由此带来了严重的 铁路环境噪声污染， 列车运行时产生的振动和噪声， 不仅影响铁路自 身的设备、旅客和工作人员，而且影响周围的环境和居民。因此，采 取相应的措施降低列车产生的振动和噪声， 不仅有利于环境保护， 而 且有利于铁路交通的持续和健康发展。 高速铁路车轮的振动辐射噪声在轮轨滚动辐射噪声中占有很大 的比重，而且在 1500Hz 以上的频段内占主导，对列车车轮进行优化 设计， 通过改变车轮的形状， 可以达到较好的减振降噪效果。 本文对 高速铁路车轮优化方法进行详细的分析评论， 并提出相应的问题和改 进的方向。 1 车轮辐射噪声分析 铁路噪声是由各种类型的列车通过轨道这样一个复杂的的噪声源系 统而产生的， 主要分为牵引噪声、 轮轨噪声、 空气动力学噪声和其他 方面的噪声 [1] 。我国目前大量采用无缝线路，致使轮轨滚动噪声成 为铁路的主要噪声。图 1 为典型的轮轨噪声频谱分析图 [2] ，从图中 可以看出，轮轨滚动噪声中，由轨枕产生的集中在 500Hz 以下，由 钢轨产生的集中在 500~1500Hz 之间，由车轮产生的集中在 1500Hz 以上。文献 [3] 研究也表明：在轮轨滚动噪声中，车轮的主要辐射噪 声频段在 1500Hz 以上。现在普遍认为，轮轨滚动噪声由车轮结构振 动和轨道结构振动产生 [4 ，5] ，车轮和轨道结构辐射噪声的分量对比， 欧洲的学者倾向于认为以车轮辐射为主， 美日学者倾向于认为以钢轨 为主 [3] 。因此研究车轮的声辐射特性及减振降噪是非常有意义的。 降低车轮噪声措施 根据轮轨噪声理论，降低车轮噪声的措施主要有 [1] ：（1）利用附加 的阻尼元件、弹性元件和辅助质量块通过联结在主振系统上所产生的 动力作用来减小主振系统振动。（ 2）在车轮轮毂与轮辐之间添加橡 胶材料隔离层形成弹性车轮。（ 3）在不影响其他（如强度）方面要 求的情况下对车轮形状进行优化， 以此降低车轮结构的振动速度， 从 而降低车轮噪声。（ 4 ）降低车轮的声辐射效率。阻尼车轮和弹性车 轮不仅构造复杂， 而且增加制造成本， 在车轮上穿孔影响车轮的整体 性，而且孔洞大小和孔空洞间距受限制，只对低频有 效。合理设计车轮形状，技术上可行，风险小，成本低。 2 车轮优化方法概述及分析 轮轨滚动噪声在铁路声辐射中扮演着重要的角色， 车轮辐射噪声 在轮轨滚动噪声中特别是高频范围占主导，其主要影响范围在 1500~6000Hz，甚至更高。对车轮进行优化设计，降低车轮的辐射噪 声，是一个很有意义的课题。 Persson 等 [6]将遗传算法引入到踏面优 化，并 做了大量关于车轮踏面和轨头形状优化方面的研究。 Efthimeros 等 [7] 基于遗传算法，以车轮辐射噪声最小为目标，对铁路车轮的几何 形状进行优化设计。 并对优化前后的车轮进行了声辐射分析， 优化后 的车轮发射噪声的声功率级比初始车轮发射噪声的声功率级降低了 3dB ，证明利用遗传算法对铁路车轮进行优化设计是可行的。 THOMPSON