噪声振动及声屏障气动力测试

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  (1)噪声振动测试
  环保所建有标准的半消声室、隔声室和混响室。装备有电声检定标准装置、阻抗测量管、多通道噪声振动数据采集处理系统、环境振动统计分析仪、环境噪声统计分析仪、人体全身振动测定仪、精密积分声级计等精密声学实验设备。可进行环境及工作场所环境噪声、振动的测试;隔、吸声材料、声屏障的性能测试与评价;铁路机车、车辆、轮轨、机械设备及产品的噪声振动性能测试与评价;人体振动的测试评价等试验。我所目前已拥有噪声、振动及气动力测试采集系统近50套,400余通道,基本能满足5条新建铁路线同时进行噪声振动测试。在测试手段上,声屏障结构气动力测试可实现无人值守的自动触发、采集、存储和基于局域网的无线传输功能。由于噪声振动测试的特殊性,试验仪器必须全部布置在线下,且噪声振动测试易受周边环境影响,我所科研工作人员克服各种困难,已实现噪声振动仪器的远程控制及自动触发采集,极大的缓解试验人员的工作负担。

  近几年,结合高速铁路综合试验及联调联试工作平台,噪声振动专业在研究领域、研究深度、研究成果等方面均取得了比较大的突破。研究领域上除了以往辐射噪声源强、衰减及传播规律试验外,重点加强了声源识别技术、力密度能级等领域的研究力度。2011年和2012年连续两年,香港铁路公司委托我单位在广深港铁路和广珠城际铁路进行了列车力密度能级试验。力密度能级试验的主要目的是为了获取列车在铁轨上运行的基本振动情况,来预测力密度能级,进而掌握列车通过时的振动传递特性,评价工程投入运营后对周边建筑物的振动影响状况以及由振动引发的建筑物的二次结构噪声影响。目前国外的铁路和城市轨道交通等工程基本都会进行列车力密度能级测试及评估,而我国还未开展过相关的试验和研究,此项测试填补了国内空白,拓展了测试领域。研究深度方面,加强了更高速度下高速铁路噪声源强特性、声场传播特性和垂向分布特征、地面振动传播特性分析技术、站桥合一及站桥分离式高架车站候车环境试验方法及噪声振动特性的研究工作,取得了丰硕的研究成果。这些创新性工作的开展促进了学科和专业的发展,奠定了学科和专业的话语权,也增强了团队的生命力。无论从研究领域,还是研究内容和研究范围来看,通过近两年的努力,噪声振动学科形成了一个相对完整的研究体系,基本涵盖了高速铁路噪声振动的所有要素。大大提高和巩固了我单位在全路及全国的噪声振动领域的地位,推动一流科研院所的建设。


高速铁路声源识别系统

  (2)声屏障气动力测试
  声屏障作为控制铁路噪声影响的重要措施之一,在实际应用中取得了良好的效果。当列车高速通过声屏障时,会同时受到自然风荷载和列车风荷载的共同影响。在两种载荷共同作用下,将在线路两侧声屏障构件表面产生较大的气动力。由于声屏障距离线路较近,且列车速度极快,气动力将会对声屏障结构产生较大影响;此外由于高速铁路车流密度较大,气动力的持久作用会对声屏障构件的疲劳寿命产生较大影响,极端情况下可能使声屏障构件发生强度破坏,危及行车安全。

  声屏障表面所受到的气动力的分布并不均匀,随声屏障构件的形状、面积、高度以及列车类型、速度、声屏障距离线路距离和线路建筑型式的不同而改变。声屏障结构气动力测试研究主要是测量列车通过声屏障时列车风对声屏障结构产生的影响。通过声屏障结构气动力测试,掌握列车通过时声屏障所受风载荷大小、分布特性及其结构动力性能响应。并根据试验及仿真结果,提出高速列车通过时风荷载的计算模式,研究确定相关参数,并评价其结构安全性能。


声屏障结构气动力测试系统示意图

  声屏障结构气动力主要内容包括研究高速列车通过时声屏障动态脉动风荷载与声屏障结构的振动响应;试验测定不同类型声屏障结构的自振频率;脉动风与声屏障结构、材质等的关系;对不同类型声屏障结构动应力、声屏障顶端脉动及其结构强度的测试,研究结构强度的可靠性;高速列车通过时风荷载的测量分析方法及其风荷载的分布特性;高速列车通过时风荷载的计算模式及其相关参数的确定;阻尼材料对声屏障风振的影响分析及其评价;声屏障结构、材质对声屏障风振的影响分析及其评价。