Page 47 - 《应用声学》2022年第1期

第 41 卷 第 1 期 王韬等： 非圆化磨耗激励下高速列车转向架区域噪声边频带产生机理及影响 43

所示，同时，在车下安装 GPS，并和噪声传感器用同 频谱较宽，且往往不具有随运行里程增加而增加的
一数采前端进行数据采集，保证列车速度、经纬度 特性。而对于轮轨噪声，主要是轮轨间相互作用导
等信息和轮轨噪声信号具有同步性，便于后期的数 致的，受轮轨表面粗糙度影响。列车运行里程不断
据分析。另外，在进行噪声跟踪测试的同时，对相 增加，车轮表面状态也随之恶化，这会导致其辐射噪
应车轮的表面状态也开展同步的跟踪测试。为了消 声增大。显然，图 2 的转向架区域噪声测试结果和
除钢轨表面不平顺对测试的影响，在实验开始的时 轮轨噪声的变化规律更接近。为了进一步探明转向
候对列车运行区间的钢轨进行打磨。测试车辆为拖 架区域噪声峰值和轮轨噪声的关系，需要结合轮对
车，无牵引电机和齿轮箱等动力装置。车辆运行速 轴箱的振动加速度进行分析。由于轮轨噪声是由轮
度约为300 km/h。 轨激励引起的，那么轮对轴箱的振动特性可以在一

定程度上表征轮轨噪声的特性。图 3 给出了车轮镟
4
修后运行 17 × 10 km 时的轮对轴箱振动加速度频
谱特性，并和相同镟后运行里程下的转向架区域噪
声频谱进行对比。由图可知，转向架区域噪声频谱
和轴箱振动频谱特征十分相似，且振动噪声的峰值
也都能一一对应，故认为转向架区域噪声峰值主要
来源于轮轨相互作用。

130
᪮Ց0 km
4
图 1 噪声测点及传感器 120 ᪮Ց3f10 km
4
᪮Ց6f10 km
4
Fig. 1 Noise test site and sensor 110 ᪮Ց9f10 km
4
᪮Ց15f10 km
4
图 2(a) 给出了不同镟后里程下，转向架区域噪 ܦԍጟ/(dB(A) re 2T10 -5 Pa) ᪮Ց17f10 km
声的 1/3 倍频程谱图。由图可知，刚进行完车轮镟 100
修后，转向架区域噪声无明显显著的频段。而当运 90
4
行里程提高至镟后 6 × 10 km 时，630 Hz 频段的 80
噪声水平不断增加，并逐渐成为了主频。随着运行
里程进一步提高，转向架区域噪声主频由 630 Hz 70
20 40 80 160 315 630 1250 2500 5000
频段扩展至 400 ∼ 1000 Hz 频段。噪声主频变宽会 ᮠဋ/Hz
增加噪声控制成本，因此需要重视此问题。为了对 (a) 1/3φᮠሮ៨ڏ
转向架区域噪声特性开展进一步研究，图2(b) 给出 130 130~132 Hz
᪮Ց0 km
了转向架区域噪声的快速傅里叶变换(Fast Fourier ᪮Ց3f10 4 km
120 ᪮Ց6f10 4 km 584 715
transform, FFT) 谱图。由图可知，转向架区域噪声 ᪮Ց9f10 4 km 453 845
᪮Ց15f10 4 km
主要存在132 Hz、453 Hz、584 Hz、715 Hz和845 Hz 110 ᪮Ց17f10 4 km
频率峰值。其中 132 Hz 是列车以 300 km/h 速度运 100
行通过 0.625 m 间距的轨枕导致的，峰值大小不随 ܦԍጟ/dB(A) 131
运行里程改变。而453 Hz、584 Hz、715 Hz和845 Hz 90
263
噪声峰值大小随着运行里程增加而不断增大。另外，
80
还应当注意到，上述4 个噪声峰值为等间距分布，其
频率间隔为130 ∼ 132 Hz。 70 0 200 400 600 800 1000 1200
为了研究上述转向架区域噪声频谱中等间距 ᮠဋ/Hz
分布的峰值来源，需要对转向架区域噪声成分展开 (b) ቌࣜFFT៨ڏ
讨论。一般情况下，转向架区域噪声主要包括轮轨 图 2 轮轨噪声频谱特性
噪声和气动噪声这两部分。对于气动噪声，其噪声 Fig. 2 Noise spectrum of wheel-rail noise