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地鐵車輛中低噪聲車輪的應(yīng)用效果

作者: 時(shí)間:2013-03-09 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
運(yùn)行中主要噪聲有兩種來源,一是因?yàn)檩嗆壗佑|而產(chǎn)生的輪軌滾動噪音,二是牽引電動機(jī)產(chǎn)生的電動-機(jī)械噪音。這些噪聲源惡化了車廂內(nèi)的環(huán)境。在編組中的拖車主要引起輪軌接觸的滾動噪聲,動車中還有電動-機(jī)械噪音。

輪軌接觸引起的噪音主要分為三種:滾動噪音、刺耳尖利的摩擦噪音和通過曲線時(shí)的蠕滑噪音。由于漢城地鐵有很多曲線地段,因此摩擦噪音和蠕滑噪音出現(xiàn)比較頻繁。

在本次的研究中,為了降低摩擦噪音、蠕滑噪音和滾動噪音,我們研究了適于地鐵車輛減振降噪的低噪音車輪。用沖擊錘試驗(yàn)對實(shí)心車輪和低噪音車輪作了模態(tài)分析,并比較了兩種類型車輪的頻率響應(yīng)函數(shù)。通過對頻率響應(yīng)函數(shù)的比較,從而驗(yàn)證了減振降噪型低噪音車輪的使用效果。

最后筆者對安裝了低噪音車輪的地鐵車輛做了車上測試,該試驗(yàn)列車由裝有實(shí)心車輪的動車和拖車各2輛、裝有低噪音車輪的動車和拖車各2輛編組。當(dāng)列車運(yùn)行時(shí),試驗(yàn)同時(shí)在動車和拖車上進(jìn)行。

1 前言

輪軌接觸噪音是軌道交通線路噪音的主要來源之一。這種噪音對中車輛內(nèi)部和外部環(huán)境都帶來嚴(yán)重的影響。

為了降低輪軌接觸噪音,從20世紀(jì)七十年代開始,各種針對減振降噪的研究工作都紛紛展開。對于降低輪軌接觸噪音取得了不少的進(jìn)展,其中低噪音車輪的研制就是減振降噪所采取的有效措施之一。低噪音車輪已經(jīng)在歐洲許多國家的中得以使用。

在本次研究中,作為降噪的措施,我們對低噪音車輪進(jìn)行了模態(tài)分析,并在漢城中的多動力車組EMU(Electric Multiple Unit)車輛上做了減振降噪測試。

2 實(shí)心車輪和低噪音車輪的實(shí)體模態(tài)分析

2.1 模態(tài)分析

針對EMU車輛使用了兩種類型的低噪音車輪,即分別針對動車(Motor car,簡稱M型車)和拖車(Trailer car,簡稱T型車)的低噪音車輪,本研究所采用的這兩種低噪音車輪的橫截面如圖1所示。

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(a)M型車的低噪音車輪(b)T型成的低噪音車輪
圖1 低噪音車輪的橫截面

首先通過模態(tài)分析車輪的運(yùn)行功效來得到車輪的性能。有些學(xué)者曾經(jīng)對車輪和輪對作過有阻尼和無阻尼情況下模態(tài)分析實(shí)驗(yàn)研究,而本次通過沖擊錘激振試驗(yàn)來研究實(shí)心車輪和兩種低噪音車輪的性能。為此,把試驗(yàn)的車輪懸吊起來,用沖擊錘作為使其運(yùn)動的激振源,從而形成車輪“自由”滾動的狀態(tài)。試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的設(shè)備如圖2所示。測量設(shè)備包括一個(gè)工作臺和一個(gè)6通道的信號輸入-輸出器。當(dāng)車輪受到激振時(shí),通過一個(gè)壓電傳感器和兩個(gè)三軸加速度計(jì)分別測定車輪的振動響應(yīng)。在車輪的三維坐標(biāo)系的三個(gè)直角坐標(biāo)軸方向上各設(shè)置36個(gè)測點(diǎn)。在2個(gè)不同的測點(diǎn)上使用沖擊錘進(jìn)行激振,一個(gè)位于車輪踏面處,一個(gè)位于車輪側(cè)面。采用LMS CAD-x S/W設(shè)備來分析車輪的性能。

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圖2 試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析裝置


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