1、隨著我國大規(guī)模的鐵路提速改造工程的實施，以及大力發(fā)展高速客運專線，鐵路列車的運行噪聲給沿線的居住環(huán)境帶來了嚴重影響。本文以提速及高速列車噪聲控制問題為背景，圍繞鐵路輪軌噪聲的理論計算這一問題開展研究。根據(jù)輪軌相互作用的基本關系，研究了輪軌在表面不平順激勵下的輪軌耦合振動，考慮輪軌接觸斑濾波特性，推導了車輪徑向、軸向振動平均功率譜和鋼軌豎向、橫向振動平均功率譜的理論解析式。用解析法推導了鋼軌豎向、橫向阻抗，以及車輪的徑向、軸向

2、阻抗。在鋼軌豎向阻抗分析中，考慮軌枕的質(zhì)量，采用雙層連續(xù)彈性基礎梁模型，鋼軌分為Euler梁和 Timoshenko 梁兩類；在鋼軌橫向阻抗分析中，把鋼軌看作由軌頭和軌底組成的兩層結構，而軌腰作為聯(lián)系軌頭和軌底的彈簧和阻尼，軌頭是一個考慮了剪力和旋轉的Timoshinko梁；在車輪阻抗分析中，車輪簡化為一個將車輪輻板剛度考慮在內(nèi)的彈性環(huán)狀圓環(huán)，車輪的車輪踏面視為一彈性圓環(huán)，輻板視為聯(lián)接車輪踏面與輪軸的彈簧元件。在輪軌耦合振

3、動分析的基礎上，基于結構聲輻射理論，考慮大地反射的影響，推導了鐵路輪軌滾動噪聲聲壓級譜的理論表達式。為驗證本模型的正確性，在輪軌高頻振動響應和輪軌噪聲計算兩方面和有關文獻實測結果進行了對比驗證，此外還對我國既有線輪軌噪聲進行了理論預測和現(xiàn)場實測，數(shù)值計算結果與實驗結果具有較好的一致性。利用己開發(fā)出的輪軌滾動噪聲預測模型，對輪軌系統(tǒng)的輪軌噪聲頻率、距離、速度特性進行了仿真分析。分析表明，輪軌噪聲主要分布在中心頻率為200-4

4、000Hz的一個較寬的頻率范圍內(nèi)。在輪軌總噪聲中，500-1700Hz頻段鋼軌振動輻射噪聲占主導，而在1700Hz以上和500Hz以下頻段，車輪振動輻射噪聲占主導地位。在鋼軌振動輻射總噪聲中，2200Hz以下頻段，鋼軌豎向振動輻射噪聲占主導，而在2200Hz以上頻段，鋼軌橫向振動和豎向振動輻射噪聲均是主要噪聲源。在車輪振動輻射總噪聲中，1800Hz以下頻段，車輪軸向振動輻射噪聲占主導，而在1800Hz以上頻段，車輪徑向振動輻射

5、噪聲占主導。針對一些比較重要的輪軌系統(tǒng)結構參數(shù)，本文從輪軌表面粗糙度的變化、車輪參數(shù)的變化和軌道參數(shù)的變化三個技術途徑來對輪軌噪聲的控制進行了定量分析。結果表明：輪軌表面粗糙度對輪軌噪聲有著顯著的影響，隨著粗糙度的增加，在整個頻率范圍內(nèi)，鐵路輪軌噪聲、鋼軌振動輻射噪聲和車輪振動輻射噪聲均有明顯增大的趨勢；適當減小車輪半徑，增加車輪輻板厚度和車輪踏面質(zhì)量有助于降低輪軌噪聲；墊板剛度的增大使鋼軌振動輻射噪聲減小。關鍵詞：高速鐵