【摘 要】
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中国很多大型城市都形成了以地铁为主的城市轨道交通网,城市轨道交通的下一步发展方向会逐渐集中到大城市的加密线路和中小城市骨干线网建设上面,跨座式单轨交通具有的建设成本低、辐射噪声小、建设时间短、运量可灵活设置等优点表明其后续应用前景广阔。进一步提高跨座式单轨车辆的乘坐舒适性是实现跨座式单轨交通高质量发展必不可少的一环,客室内部的声学环境不仅与乘坐舒适性直接相关,甚至还会影响其安全性。对跨座式单轨车辆
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中国很多大型城市都形成了以地铁为主的城市轨道交通网,城市轨道交通的下一步发展方向会逐渐集中到大城市的加密线路和中小城市骨干线网建设上面,跨座式单轨交通具有的建设成本低、辐射噪声小、建设时间短、运量可灵活设置等优点表明其后续应用前景广阔。进一步提高跨座式单轨车辆的乘坐舒适性是实现跨座式单轨交通高质量发展必不可少的一环,客室内部的声学环境不仅与乘坐舒适性直接相关,甚至还会影响其安全性。对跨座式单轨车辆客室内部噪声产生的原因与机理进行深入研究对提升跨座式单轨交通的乘坐舒适性和安全性具有重要意义。目前国内外学者针对跨座式单轨车辆客室内部噪声产生的原因和机理的研究相对较少,而改善跨座式轨道交通舒适度和安全性的研究具有重要现实意义。本文对跨座式单轨车辆客室内部噪声的预测方法进行分析研究,并通过试验方法验证预测方法的可行性,具体研究工作内容为:（1）基于工程噪声基础理论,分析跨座式单轨车辆客室内部噪声的关键指标和参数,确定应重点关注A计权声压级、噪声频率成分等参数。针对这些关键指标和参数对比多种仿真方法对客室内部噪声进行合理预测,采用FEM-BEM（Finite Element Methods-Boundary Element Methods）仿真方法。为了验证仿真结果的准确性,设计客室内部声学实测试验,通过对比仿真数据和实测数据来验证仿真方法的合理性。对比多种降噪方式,针对客室内部着重控制结构振动造成的低频噪声。（2）使用CATIA软件建立符合客室的实际尺寸几何模型,基于几何模型使用Hypermesh软件建立以板壳单元为主的有限元模型,基于有限元模型在Virtual Lab软件中求出跨座式单轨车辆客室的声-结构耦合模态,找出造成极大声压级的声-结构耦合模态。结果表明:在12.75Hz和21.91Hz会出现声-结构的耦合模态,导致客室出现极大的声压级。对其进行控制可以采用增加耦合部位的壁板厚度和增加加强筋的方法来控制低频噪声。（3）使用ADAMS软件建立符合客室动力学特性的动力学模型,以A级路面谱分别求解出转向架和空调传递给客室的结构振动加速度,基于FEM-BEM法将结构振动加速度作为激励输入到有限元模型仿真求解出客室内部噪声情况。结果表明:转向架空气弹簧、空调分别与客室地板和顶板接触的部分出现较大的低频声压级,但绝大多数位置和频段的声压级都未超过75d B（A）的限值。可以采取在壁板中添加毛毡、超细玻璃纤维和沥青涂层材料来吸收部分噪声,还可以采用断桥铝合金型材的处理方式来隔开内外两层壁板达到隔声降噪的目的。（4）结合仿真结果设计车内实测试验,对比验证FEM-BEM法预测客室内部噪声的准确性。针对仿真结果设置有代表性的观测点,使用声学采集系统采集分析测点声压级和频率分布情况,通过计算仿真值与实测值之间的差值表明FEM-BEM法预测客室内部噪声的准确性较高。研究结果表明本文提出的使用FEM-BEM方法预测跨座式单轨车辆客室内部噪声分布具有良好效果,可以为跨座式单轨车辆客室内部噪声优化改进提供行之有效的方法。
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