Page 52 - 《应用声学》2022年第1期

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的频谱特性。图中，黑色实线、红色虚线和蓝色实线 由图 9 可知，当列车以 160 km/h 速度运行时，
分别为工况 1 ∼ 3 条件下，轮轨噪声的频谱特性计 过轨枕频率为 72 Hz， 非圆化磨耗激励频率为
算结果。 309 Hz，无频率调制现象产生；当列车速度增加
到 200 km/h 时，过轨枕频率为 89 Hz，非圆化磨耗
ࢺц1 ᭤ړӑᇜᏲᢼᣃ+᣿ᢾౣ༏ҵ
ࢺц2 ൤࣢ᢼᣃ+᣿ᢾౣ༏ҵ 激励频率为 386 Hz，仍然无频率调制现象产生；当
ࢺц3 ᭤ړӑᇜᏲᢼᣃ+௄᣿ᢾౣ༏ҵ
140 列车速度继续增大至 240 km/h 时，过轨枕频率和
578
120 710 非圆化磨耗激励频率也随之增大，并产生了轻微
ܦԍጟ/dB A) 80 133 445 842 的频率调制现象；当速度继续增大至 300 km/h 和
100
60
360 km/h 时，在非圆化磨耗激励频率两侧出现明
40
20
0 显的频率调制现象，且在 300 km/h 时，频率间隔为
-20 133 Hz；在 360 km/h 时，频率间隔为 160 Hz，这和
-40
0 200 400 600 800 1000 相应速度下的过轨枕频率相一致。总体来说当列车
ᮠဋ/Hz
运行速度高于 240 km/h 时，轮轨噪声频率调制现
图 8 轮轨噪声频谱特性计算结果
象才会发生。其原因在于，速度较小时，轮轨振动能
Fig. 8 Simulation results of wheel-rail noise spec-
量较低，难以激发其他频段的振动，随着运行速度地
trum
提高，振动能量也随之增大，进而导致轮轨噪声频谱
由工况 1 条件下的轮轨噪声频谱特性可知，其 中出现了调制边频带。
噪声峰值频率为 133 Hz (过轨枕频率)、578 Hz (非
693 360 km/h
120
圆化磨耗激励频率) 和 445 Hz、710 Hz、842 Hz(调 534 852
80 160
制边频带) 当存在车轮非圆化磨耗的车轮运行于离 40
0
散支撑的轨道上时，由于过轨枕激励和非圆化磨 120 578 300 km/h
80 445 710
耗激励耦合作用，使得轮轨噪声产生了调制边频 40 133
带。而由工况 2 计算结果可知，轮轨噪声峰值频率 120 0 462 240 km/h
为133 Hz (过轨枕频率)，而无非圆化磨耗激励频率， ܦԍጟ/dB A) 80 107 568
40
也不存在调制边频带。由工况 3 计算结果可知，轮 0
120 386 200 km/h
轨噪声峰值频率为 578 Hz (非圆化磨耗激励频率)， 80
而无过轨枕频率，也不存在调制边频带。因此，轮轨 40 89
0
噪声边频带的产生是车轮非圆化磨耗激励和过轨 120 309 160 km/h
80
枕激励耦合作用导致的，二者缺一不可。 40 72
0
0 200 400 600 800 1000 1200
3 轮轨噪声边频带影响因素研究 ᮠဋ/Hz

本小节基于上文所建立的轮轨噪声预测模型， 图 9 运行速度的影响
在研究轮轨噪声边频带的影响因素的前提下，重点 Fig. 9 Spectrum of the wheel-rail noise at differ-
从列车运行速度、非圆化磨耗幅值、扣件刚度等方 ent speed levels
面开展研究。 3.2 非圆化磨耗幅值

3.1 列车运行速度 为研究车轮非圆化磨耗幅值对轮轨噪声调制
为研究列车运行速度对轮轨噪声调制边频带 边频带的影响，分别计算当列车存在非圆化磨耗幅
的影响，分别计算列车以 160 km/h、200 km/h、 值为 0.001 mm、0.002 mm、0.003 mm、0.005 mm、
240 km/h、300 km/h 和 360 km/h 速度匀速运行时 0.008 mm、0.01 mm、0.02 mm 和 0.03 mm 时的轮
的轮轨噪声频谱特性，车轮直径为 0.83 m，存在 18 轨噪声频谱特性，车轮直径为 0.83 m，非圆化磨耗
阶非圆化磨耗，轨枕间距为 0.625 m，计算结果如 阶次为 18阶，列车运行速度为 300 km/h，轨枕间距
图 9所示。 为 0.625 m，计算结果如图10所示。其中，图10(a)为