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高速铁路无砟轨道声辐射指向性研究
1
作者 成功 黄洪明 +3 位作者 冯青松 圣小珍 张良涛 胡文林 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第6期2422-2432,共11页
为准确计算与分析高速铁路轨道结构在列车高速移动时产生的复杂噪声指向性,根据轨道结构的周期性特点,基于2.5维有限元-边界元方法建立轨道结构振动噪声预测模型;在轨道结构横截面上设置半圆形场点,通过各个方向上的场点声压预测值来分... 为准确计算与分析高速铁路轨道结构在列车高速移动时产生的复杂噪声指向性,根据轨道结构的周期性特点,基于2.5维有限元-边界元方法建立轨道结构振动噪声预测模型;在轨道结构横截面上设置半圆形场点,通过各个方向上的场点声压预测值来分析自由边界、轨道板边界、轨道板及车体边界的噪声指向和声功率特征;设置不同的列车荷载移动速度,分析不同声学边界下速度对钢轨声辐射特性的影响;根据钢轨结构固有的声辐射特性,给出列车速度为350 km/h时钢轨噪声在车体和轨道板边界下的噪声指向性拟合式。分析结果表明:钢轨噪声具有不受列车荷载速度影响的声辐射特性,一是钢轨噪声主要贡献频段为180~250 Hz、350~500 Hz、600~800 Hz、950~1 050 Hz、1 150~1 350 Hz、1 600~1 800 Hz、2 100~2 300 Hz和2 550~2 700 Hz,二是钢轨噪声在各个频段下都有特殊的噪声指向性,这一特性为钢轨噪声指向性的统一描述提供了依据;速度变化通过更显著地提升1 200 Hz以上的高频噪声的声功率,来增强高频噪声对总体指向性的贡献,且频率越高,高频噪声的声功率增加得越快,但由于高频噪声的声功率较小,因此速度对噪声的指向性影响很小;基于钢轨声源的固有特性给出准确的等效声源,再根据车体边界下的噪声指向性仿真计算结果,给出车体声学边界下的噪声指向性拟合式。钢轨噪声等效声源和车体边界下的指向性拟合结果可为进一步的噪声传递特性仿真计算提供准确的等效声源输入。 展开更多
关键词 噪声指向性 2.5维有限元边界元 钢轨噪声 高速铁路 无砟轨道
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高速铁路地下线振源特性及环境振动传播规律研究
2
作者 张鑫浩 赵才友 +2 位作者 雷佳鑫 胡文林 姜博龙 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第4期12-21,共10页
时速400 km超高速运行下诱发的环境振动问题已引起广泛关注。基于复兴号列车和高速铁路地下线隧道土体参数,建立列车-轨道-隧道-环境土体精细化仿真模型,计算分析地下线振源特性及环境振动传播规律。结果表明:建立的列车-轨道-隧道-环... 时速400 km超高速运行下诱发的环境振动问题已引起广泛关注。基于复兴号列车和高速铁路地下线隧道土体参数,建立列车-轨道-隧道-环境土体精细化仿真模型,计算分析地下线振源特性及环境振动传播规律。结果表明:建立的列车-轨道-隧道-环境土体精细化仿真模型预测精度在95%以上;列车运行速度由300 km·h^(-1)提高至400 km·h^(-1)后,钢轨、轨道板和隧道壁的垂向与横向振动加速度明显增加;在列车时速400 km超高速运行下,钢轨、轨道板与隧道壁的振动加速度时域峰值分别达290,137和0.29 m·s^(-2),最大分频振级分别为156,137和96 dB;随着传播距离的增加,高于63 Hz的高频振动呈现显著衰减趋势,而1~4 Hz低频区间的振动能量却表现出随距离递增的增强特性;振动在由地面0 m传递至60 m的过程中,最大分频振级从79 dB降低至72 dB,并呈现出衰减率不断降低的非线性衰减趋势。 展开更多
关键词 高速铁路 地下线 时速400 km 环境振动 精细化仿真模型 振源特性
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城轨轨道结构病害室内试验模拟与识别方法研究
3
作者 刘潇 王少林 +4 位作者 闫宇智 丁德云 刘敏 姜博龙 陈万里 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第5期2333-2345,共13页
城市轨道交通轨道结构的安全性、可靠性和稳定性是保障正常运营的关键要素。为有效应对轨道结构病害带来的安全挑战,开展高效、精准的轨道结构异常状态识别研究是行业的技术趋势。针对3种轨道结构形式,采用激振设备模拟列车荷载,开展实... 城市轨道交通轨道结构的安全性、可靠性和稳定性是保障正常运营的关键要素。为有效应对轨道结构病害带来的安全挑战,开展高效、精准的轨道结构异常状态识别研究是行业的技术趋势。针对3种轨道结构形式,采用激振设备模拟列车荷载,开展实验室内病害模拟试验,模拟扣件失效、断轨、钢弹簧失效、剪力铰失效等4种轨道结构病害,获得了不同病害下钢轨和道床振动加速度响应;分析不同轨道结构病害表现的时域和频域特征。以加速度时域和频域数据作为输入参数,基于一维卷积神经网络算法,建立了轨道结构病害识别模型,基于ReduceLROnPlateau改进学习率调节策略,形成了可动态衰减和膨胀的学习率调节机制。研究结果表明:钢轨和道床振动加速度时域和频域特征均可反应轨道结构病害特征;病害识别模型推理时间短,鲁棒性高,能有效规避局部最优问题,可对4类轨道结构病害进行快速精准识别;频域数据集的识别精度优于时域数据集,在采用钢轨加速度、道床加速度、钢轨与道床加速度叠加情况下,识别精度分别为99.7%、100%、100%;在SNR=7 dB的噪声干扰下,频域模型依然能保证90%的预测准确率。研究显示了轨道结构病害识别模型的有效性,可为工程中轨道结构病害识别提供一种技术参考方法。 展开更多
关键词 轨道结构病害 实验室试验 一维卷积神经网络 识别方法 学习率调节
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移动轮轨力作用下浮置板轨道柔度系数研究
4
作者 谭新宇 刘卫丰 +2 位作者 姜博龙 张宇 张百岩 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期1898-1905,共8页
轨道柔度系数矩阵建立了移动轮轨力与轮轨接触点处钢轨位移响应之间的关系,是解析模型中对车辆系统和轨道系统进行耦合的关键和难点。本文在已有三维离散支承浮置板轨道频域解析模型基础上,提出了移动轮轨力作用下浮置板轨道柔度系数的... 轨道柔度系数矩阵建立了移动轮轨力与轮轨接触点处钢轨位移响应之间的关系,是解析模型中对车辆系统和轨道系统进行耦合的关键和难点。本文在已有三维离散支承浮置板轨道频域解析模型基础上,提出了移动轮轨力作用下浮置板轨道柔度系数的求解方法。利用固定坐标系和移动坐标系间的关系,将浮置板轨道柔度系数的求解转化为对移动谐振荷载作用下钢轨固定点频域位移响应的积分的计算,为三维列车-浮置板轨道耦合解析模型的建立奠定基础,并量化了二维模型和三维模型的计算结果差异。自编程序对浮置板轨道柔度系数进行计算,结果表明:同一转向架内,前轴左侧轮轨力对前轴右侧轮轨接触点处的轨道柔度系数与该力对后轴左侧轮轨接触点处的轨道柔度系数大小相近,二维模型忽略了此影响;二维计算模型无法准确反映板在全部模态频率处的振动响应,进而影响轨道柔度系数的计算准确性;对浮置板轨道动力特性进行精细化分析时,宜使用三维模型。 展开更多
关键词 浮置板轨道 轨道柔度系数 三维频域模型 无限周期结构理论 Kirchhoff薄板理论
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地铁振源-传播路径协同控制全频段环境振动方法研究
5
作者 谭新宇 姜博龙 +3 位作者 刘冀钊 齐春雨 左汉文 陈江雪 《振动工程学报》 北大核心 2025年第8期1848-1856,共9页
地铁采用钢弹簧浮置板轨道降低对沿线敏感目标的环境振动影响,但在固有频率处存在振动放大问题。为降低浮置板轨道固有频率处振动放大对周围环境的负面影响,本文基于周期结构带隙理论提出低频隔振排桩结构以及考虑频率匹配的地铁振源-... 地铁采用钢弹簧浮置板轨道降低对沿线敏感目标的环境振动影响,但在固有频率处存在振动放大问题。为降低浮置板轨道固有频率处振动放大对周围环境的负面影响,本文基于周期结构带隙理论提出低频隔振排桩结构以及考虑频率匹配的地铁振源-传播路径协同控制全频段环境振动方法,通过建立三维地铁列车-浮置板轨道耦合频域解析模型及三维道床-隧道-土层-排桩有限元模型分析该方法对车致环境振动的控制效果。研究表明:针对浮置板轨道固有频率设计的周期性排桩带隙范围为7~9 Hz,可使地表拾振点处在浮置板固有频率附近频段的振动加速度级降低4~7 dB,消除了轨道固有频率处振动放大的不利影响;相比普通轨道,地铁振源-传播路径协同的环境振动控制方法有效降低了地表拾振点处全频段的振动水平,具有良好的车致环境振动控制效果。 展开更多
关键词 地铁 浮置板轨道 局域共振型排桩 综合减隔振 带隙
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高铁桥式站房结构的车致振动特性研究 被引量：6
6
作者 张俊 张丽娜 +3 位作者 智国梁 胡文林 郭彤 王少林 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2023年第2期222-231,共10页
桥式站房是高速铁路广泛采用的一种高架车站结构形式,其在高速列车通行状况下的振动舒适度亟需进一步研究。文中以国内高速铁路某典型桥式站房为研究对象,通过建立列车通过时的振源模型和车站有限元模型,求得各测点处的加速度时程数据,... 桥式站房是高速铁路广泛采用的一种高架车站结构形式,其在高速列车通行状况下的振动舒适度亟需进一步研究。文中以国内高速铁路某典型桥式站房为研究对象,通过建立列车通过时的振源模型和车站有限元模型,求得各测点处的加速度时程数据,然后与现场测试数据进行对照,进而对站房结构站台层和候车层的车致振动特性进行了研究。分析结果表明:在列车高速运行荷载的作用下,靠近列车行车线路的站台层振动响应最大,加速度峰值为-0.15 m/s^(2);在水平方向上,站房结构车致振动水平与距行车线距离的远近有关,距行车线越远,振动水平成倍的衰减,其中对于候车层,C2响应点相比C1响应点振动响应减小了4~5倍;在竖直方向上,由于桥式车站特殊的结构形式,桥梁结构下方候车层处振动水平衰减并不明显;站房结构振动以低频为主,振动频率主要位于20~60 Hz之间,其中站台层的主频率在40 Hz左右,候车层的主频率在0~20 Hz之间;站台层的Z计权振动加速度级在60~75 dB之间,候车层在55~65 dB之间;各测点的峰值加速度和Z计权加速度级模拟值与实测值整体吻合较好,证明了文中振源荷载和有限元模型的准确性。 展开更多
关键词 高架车站 振源荷载 车致振动 有限元分析
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地铁车辆段周期性桩基础隔振效果研究 被引量：4
7
作者 姜博龙 何宾 +2 位作者 刘冀钊 王少林 胡文林 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2023年第4期216-221,共6页
针对地铁车辆段及上盖建筑振动控制难题,基于周期结构带隙理论提出周期性桩基础隔振措施,通过开展行车条件下现场测试获得车辆段及上盖平台振动响应,以此为基础建立和校核动力有限元模型,并拓展建立上盖建筑振动计算模型,分析周期性桩... 针对地铁车辆段及上盖建筑振动控制难题,基于周期结构带隙理论提出周期性桩基础隔振措施,通过开展行车条件下现场测试获得车辆段及上盖平台振动响应,以此为基础建立和校核动力有限元模型,并拓展建立上盖建筑振动计算模型,分析周期性桩基础对上盖建筑的隔振效果。研究发现:(1)实测振动向上盖平台传播分频衰减量约为20 dB~50 dB之间,上盖平台及建筑振动显著频段在25 Hz~50 Hz;(2)上盖建筑部分房间预测值超过限值3 dB~6dB,采用周期性桩基础后可实现设计带隙范围内63 Hz处最大9 dB的分频插入损失以及7 dB的最大Z振级插入损失;(3)周期性桩基础可有效控制上盖建筑10 Hz以下低频振动,最大可降低16 dB。研究成果可为车辆段及上盖建筑振动控制提供一种新的方法和某种地层条件下的具体设计参数。 展开更多
关键词 振动与波 地铁车辆段 上盖建筑 隔振 周期性 桩基础
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浮轨扣件控制地铁车辆段上盖建筑振动效果研究 被引量：3
8
作者 刘冀钊 姜博龙 《铁道标准设计》 北大核心 2023年第8期200-206,共7页
为研究浮轨扣件对地铁车辆段及其上盖建筑的振动控制机理与效果,选取某地铁车辆段运用库及其上盖平台开展现场测试,并建立“轨道-地层-运用库-上盖平台”耦合的有限元计算模型,利用实测响应数据校核该模型。在此基础上拓展建立“轨道-地... 为研究浮轨扣件对地铁车辆段及其上盖建筑的振动控制机理与效果,选取某地铁车辆段运用库及其上盖平台开展现场测试,并建立“轨道-地层-运用库-上盖平台”耦合的有限元计算模型,利用实测响应数据校核该模型。在此基础上拓展建立“轨道-地层-运用库-上盖平台-上盖建筑”耦合的大型动力有限元分析模型,向模型中分别输入普通扣件和浮轨扣件反力,求解上盖建筑振动响应,并分析二者分频振级和最大Z振级插入损失,以评价浮轨扣件对车辆段上盖建筑振动的控制效果。研究表明:针对研究的建筑形式,振动经由车辆段及上盖平台向上盖建筑传播过程中,引起建筑楼板振动的显著频率在31.5 Hz处;浮轨扣件对此车辆段运用库上盖建筑显著频率31.5 Hz处的振动控制效果不明显,主要是因为其稳定减振频段在31.5 Hz以后;在63 Hz附近振动控制效果最优,分频减振量可达15 dB;采用浮轨扣件后,车辆段上盖建筑楼板的最大Z振级普遍减小2~5 dB。研究成果可为控制地铁车辆段及上盖建筑振动的减振轨道选型与设计提供参考和依据。 展开更多
关键词 地铁 车辆段 上盖建筑 浮轨扣件 振动控制效果
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固定谐振荷载作用下三维浮置板轨道动力响应及减振性能分析
9
作者 王明杰 谭新宇 刘卫丰 《振动与冲击》 2025年第22期285-294,共10页
浮置板轨道(floating slab track)的应用越来越广泛。然而,如何合理配置浮置板轨道的参数来实现最佳减振设计至关重要。基于无限周期结构理论及模态叠加法,运用广义波数将移动谐振荷载作用下三维浮置板轨道模型拓展到波数域。建立了三... 浮置板轨道(floating slab track)的应用越来越广泛。然而,如何合理配置浮置板轨道的参数来实现最佳减振设计至关重要。基于无限周期结构理论及模态叠加法,运用广义波数将移动谐振荷载作用下三维浮置板轨道模型拓展到波数域。建立了三维浮置板轨道在固定谐振荷载作用下的频率-波数域动力响应解析模型。利用频响函数和隔振器力传递率研究了浮置板轨道的动态响应。研究了隔振器的横向间距、钢轨扣件与隔振器的刚度比、双侧隔振器性能不一致和板厚对浮置板轨道减振性能的影响,并提出了减振设计建议。结果表明,隔振器之间的横向间距对轨道力传递率的影响相对较小;刚度比的变化对浮置板轨道的位移频响函数和力传递率有显著影响;浮置板轨道一侧隔振器的性能下降,会导致轨道减振性能下降,破坏浮置板轨道的长期性能;此外,增加板的厚度可以适当提高轨道的减振性能。 展开更多
关键词 浮置板轨道(FST) 解析模型 固定谐振荷载 减振措施
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新型双层式高铁站房结构的车致振动舒适度分析 被引量：2
10
作者 智国梁 郭彤 +2 位作者 张丽娜 胡文林 王少林 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期765-776,共12页
为了提升高铁车站旅客候车的舒适性,以国内某一新型双层式高铁车站为研究对象,对其站房内人体振动舒适度问题进行了研究.首先,采用改进后的迭代算法求解振源荷载,建立站房结构的有限元模型,并结合实测数据加以验证.然后,设置了4种分析工... 为了提升高铁车站旅客候车的舒适性,以国内某一新型双层式高铁车站为研究对象,对其站房内人体振动舒适度问题进行了研究.首先,采用改进后的迭代算法求解振源荷载,建立站房结构的有限元模型,并结合实测数据加以验证.然后,设置了4种分析工况,全面研究了行车速度和减振垫的铺设情况对双层站房结构振动特性和传递规律的影响.最后,选取2种振动舒适度指标,对轨行区和站房区的舒适度情况进行了评估.研究结果表明:站房结构以垂向、低频振动为主,列车速度增加可使站房结构的振动响应明显增加;采用道床减振垫可显著降低站房结构的振动响应,尤其对12.5~80 Hz频域内的振动降低最为明显;轨行区Z振级最值和分频振级最值均出现在地面轨道层,分别为84.7和81.6 dB,而站房区Z振级最值和分频振级最值则均出现在高架候车层,分别为69.1和68.4 dB. 展开更多
关键词 双层式高铁站房 振源荷载 车致振动 舒适度评价 有限元分析
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