随着我国轨道交通的快速发展和列车运行速度的提高,旅客列车噪声控制和振动问题也日益凸显。钢轨噪声是铁路噪声的主要来源,抑制钢轨振动噪声是实现铁路减振降噪的重要目标。通过调研发现阻尼钢轨是目前最高效的方式之一。本文从钢轨振动特性和声学特性角度出发,结合有限元法和基于边界元法的声辐射理论,建立标准钢轨、约束阻尼钢轨、动力吸振器钢轨模型,并对其进行模态分析、谐响应分析、动态响应分析及声辐射特性分析,深入讨论其减振降噪效果。主要研究内容和结论如下:(1)模态分析结果表明,约束阻尼钢轨模型与标准钢轨模型的模态振型基本一致,具有约束阻尼的钢轨,其固有频率和最大振动位移会比标准的要小一些。谐响应分析中,在轨顶和轨腰处,随着阻尼层厚度的增加,其响应峰值逐渐减小,说明减振效果随阻尼层厚度的增加而越来越好。约束阻尼钢轨和动力吸振器钢轨在峰值处的振动位移响应要比标准的低得多,且动力吸振器钢轨位移值最低,表明动力吸振器的减振效果是最好的。(2)动态分析结果表明,轨顶四个节点垂向位移是关于中轴线成左右对称的。在中轴线处,其位移值是最大的,然后向两边逐渐减小。相同速度下,约束阻尼层、动力吸振器钢轨垂向位移值比标准钢轨有所降低,且轨顶垂向振动位移值高于轨腰处,说明约束阻尼、动力吸振器减振效果最好,随着移动载荷的移动速度增加,轨顶与轨腰处的垂向振动位移值都明显增大,但其位移值的减小量在逐渐降低。(3)声辐射特性结果表明,标准钢轨、约束阻尼、动力吸振器钢轨声辐射功率变化规律趋势基本类似,钢轨噪声占主导地位的频带均为500-2500Hz,在低于600Hz的频率范围内,动力吸振器基本没有减振效果,在高于600Hz频率范围内,动力吸振器的降噪效果最佳,其次是多层约束阻尼,最后是单层约束阻尼钢轨。不同类型铁轨辐射噪声指向性分析表明在10Hz-1010Hz的中低频钢轨的辐射噪声更具有指向性,主要能量沿着钢轨两侧传播。