基于OTPA方法的地铁车内噪声与振动传递路径贡献分析

摘要

随着城市人口与私家车数量的急剧增加，给城市的公路交通带来了巨大的压力，使准时性高、载客量大的地铁交通得以迅速发展。而车内振动噪声作为列车乘坐舒适度的重要指标也愈发得到关注，因此对车内噪声的标准也越来越严苛。地铁车辆内部的噪声控制必须从噪声产生的三要素进行考虑，其中，找到车内噪声主要的传递路径与激励来源尤为重要。本文采用试验测试与信号分析相结合的方法，基于声源识别和工况传递路径分析原理，分别开展了地铁车辆车内噪声源识别、车内噪声影响因素以及振动传递路径贡献量的研究，旨在为地铁车辆提供合理有效的减振降噪方案。论文主要研究内容如下：　　(1)针对几种常用的传递路径分析方法简述其优缺点及适用范围，同时详细阐述了OTPA方法的基本原理，并针对传统的贡献量评价方法存在的不足进行理论证明，提出一种基于幅值相位的贡献量评价方法。　　(2)基于声源识别基本原理进行地铁车内声源识别试验，确定了地铁车辆在典型速度等级下运行时，各个频段内的车内噪声主要贡献来源区域。结果显示在125~630Hz频率范围内，地板区域是主要的噪声源区域，频率在800Hz以上时，后方顶板区域变为主要贡献区域。　　(3)基于现场振动噪声试验，分析了地铁车辆的运行速度、运行方向、空调状态与车体材料对车内噪声的影响，结果表明运行速度对车内噪声影响较大，而运行方向、空调状态与车体材料对车内噪声的影响较小，均不超过2dBA。　　(4)采用基于幅值相位的贡献量评价方法，得到地铁车辆60km/h运行时，在车内噪声显著频率300~800Hz范围内，二系传递路径中贡献最大的路径为抗侧滚扭杆垂向，其次为空簧纵向；一系传递路径中贡献最大路径为减振器纵向，其次是轴箱转臂纵向。针对此结果提出了降低目标点响应的合理优化方案，为后续同类型车辆的低噪声设计提供参考。　　(5)针对传递路径试验中存在的串扰问题，进行了基于频响函数矩阵的串扰消除方法研究，以期得到更为真实的振源信号；同时，还引入Cholesky分解与最小二乘法来降低测量误差的影响，提升方程组求解精度。并且开展了串扰消除仿真试验，对比分析了串扰消除前后的数据，结果表明该串扰消除方法取得了较好的优化效果。

目录

声明

第1 章绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 OTPA方法国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 本文主要研究内容

第2 章传递路径分析基本理论

2.1 传递路径分析方法分类与介绍

2.1.1 传统TPA 方法

2.1.2 混合TPA 方法

2.1.3 OTPA方法

2.1.4 OPAX方法

2.2 OTPA 方法基本理论

2.2.1 基本理论

2.2.2 基于幅值相位的贡献量评价方法

2.3 传递路径分析中相关声学基本知识

2.4 本章小结

第3 章地铁车内噪声与振动传递路径贡献分析

3.1.1 基本理论

3.1.2 试验介绍

3.1.3 结果分析

3.2 车内噪声特性影响因素分析

3.2.1 速度影响

3.2.2 运行方向影响

3.2.3 空调系统影响

3.2.4 车体材料影响

3.3 地铁振动传递路径贡献量分析

3.3.1 试验分析

3.3.2 传统贡献量分析

3.3.3 基于幅值相位的贡献量分析

3.4 本章小结

第4 章基于频响函数矩阵的串扰消除研究

4.1 OTPA 中串扰消除方法

4.2.1 基本理论

4.2.2 求解方法与计算流程

4.3.1 模型介绍

4.3.2 结果验证

4.4 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目

学位论文数据集