受电弓激励下的高铁车厢减振降噪的分析

摘要

在电气化铁路列车装备中，受电弓是重要的受流装置，它与电网接触并传输列车运行所需要的电能。随着列车运行速度的不断提高，车厢内部噪声问题越发的突出，受电弓对车厢内部的噪声影响也在不断的增大。国内外对轮轨激励等对车厢内部噪声的影响研究的较多，对受电弓引起的噪声问题研究的较少。本文在弓网研究的基础上，分析车厢激励的幅频特性，采用边界元的方法对激励下的车厢内部声场进行分析，提出针对受电弓的减振降噪措施，并辅助其它降噪手段进行车厢内部的降噪研究。
　　研究了弓网耦合系统，分别建立了受电弓和接触网系统的数学模型，推导了弓网耦合系统的振动微分方程组，运用数值积分的方法求解系统振动微分方程组，得到了受电弓对车厢顶部激励的幅频特性。
　　建立了列车车厢的有限元模型和车厢内部声腔的边界元模型。计算了列车车厢结构模态、声腔模态以及声固耦合模态，分析了车厢结构的动态特性、声腔的模态特性以及声固耦合对车厢结构动态特性的影响。根据受电弓激励的幅频特性，确定了分析频率段，利用有限元的方法，计算了车厢结构在30Hz—2000Hz频率段内的频率响应，在车厢结构的不同位置选取合适的观测点分析了车厢结构的振动响应情况。
　　以沟槽橡胶复合减振结构为研究对象，建立了沟槽橡胶复合减振结构的有限元模型，对该减振结构进行频率响应分析。依据振动加速度级评估方法，与其它形式的减振结构进行了对比分析，并分析了不同参数对沟槽橡胶复合减振结构减振效果的影响规律。
　　建立了应用在受电弓上的沟槽橡胶复合减振结构的有限元模型，并对加载了沟槽橡胶复合减振结构的高铁车厢进行了频率响应分析，与无减振结构车厢的振动响应情况进行了对比。通过边界元法，利用频率响应的分析结果作为边界条件计算了车内观测平面在30Hz—2000Hz范围内的声场分布情况，并计算了车厢内部典型场点的声压曲线，比较了加载减振结构后的降噪效果。通过板块贡献度分析，确定了对声压贡献明显板块，在该板块上添加加强筋、阻尼材料、吸声材料等措施来辅助降噪。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究背景及目的意义

1.2 受电弓对列车车厢内部噪声的影响机理及控制方法

1.3 国内外研究现状

1.4 本文主要研究内容

第2章 弓网耦合系统动力学建模及仿真分析

2.1 引言

2.2 受电弓的力学模型

2.3 接触网的力学模型

2.4 弓网耦合系统的动力学方程

2.5 弓网耦合动力学方程的数值解法

2.6 弓网耦合系统的数值仿真

2.7 本章小结

第3章 高铁车厢结构的频率响应分析

3.1 引言

3.2 高铁车厢结构和声腔有限元模型的建立

3.3 高铁车厢结构的模态分析

3.4 高铁车厢声腔的模态分析

3.5 高铁车厢结构声固耦合的模态分析

3.6 受电弓激励下高铁车厢结构的频率响应分析

3.7 本章小结

第4章 沟槽橡胶复合减振结构的减振特性分析

4.1 引言

4.2 沟槽橡胶复合减振结构的几何模型

4.3 减振效果的评估方法

4.4 与不同减振结构的减振效果的对比分析

4.5 参数变化对沟槽橡胶复合减振结构减振效果的影响

4.6 本章小结

第5章 基于沟槽橡胶复合结构的车厢内部降噪分析

5.1 引言

5.2 加载沟槽橡胶复合减振结构车厢的振动响应分析

5.3 基于直接边界元法的车内声场求解方法

5.4 基于沟槽橡胶复合减振结构的车厢内部降噪分析

5.5 车厢内部辅助降噪措施的分析

5.6 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢