"曲线半径对轮轨噪声的影响及啸叫噪声机理分析"

轮轨噪声是铁路噪声的主要成分之一，特别是在列车运行速度在80-240km/h范围内时。它由轨道结构和轮对结构的振动通过空气传播而产生。不同的轮轨系统运行状态将引起轮轨系统产生不同类型的振动，而这些振动会向外传播成为噪声。其中，啸叫噪声是当车辆在小半径曲线上运行时轮轨接触区域的粘滑效应引起的一种高音调噪声。 曲线半径的大小是影响啸叫噪声的重要因素之一。在平面曲线上运行时，列车车体承受的作用力主要有重力、曲线运动产生的离心力以及轨道支撑力。为保持列车平衡，并去除离心力的影响，需要提高外轨的高度。当列车通过曲线时，横截面中的各个力的作用如图 3 所示：P 为曲线运动产生的离心力，kN；G 为重力，kN；F 为 P 和 G 的合力 kN；h 为外轨超高，mm；a 为车体重心高度，mm；S 为内外轨钢轨中线间距，计算时取 1500mm；θ 为轨道横坡角度，δ 为车体重心偏移角度。为使内外股钢轨所受的垂向压力相等，离心力 P 与车体重力 G 的合力需要在外轨上产生一个向内的合力，这就是所谓的外轨超高。外轨超高的大小和曲线的半径密切相关，而曲线的半径对啸叫噪声的产生有着直接的影响。 啸叫噪声的形成原因主要是轨道车辆系统在小曲线半径处的共振现象。当车辆通过小半径曲线时，由于离心力和重力的作用，轮轨接触区域的粘滑效应会引起轮轨结构产生高频振动，这些振动通过空气传播到周围环境，形成啸叫噪声。由于曲线半径的影响，车轮在铁轨上运动时可能产生弯曲振动，从而产生高频的啸叫噪声。 除了曲线半径之外，车辆速度、轨道结构、轮对结构等因素也会对啸叫噪声产生影响。车辆在高速通过曲线时，由于离心力的增大和曲线半径的减小，轮轨接触区域的挤压力会增加，从而加剧粘滑效应，导致啸叫噪声的产生。轨道的曲率半径、轨道的平整度、轮对的动力学特性以及轨道的弯曲、横坡等因素也会对啸叫噪声产生影响。 因此，为减小啸叫噪声的影响，铁路建设和维护中需要对曲线半径、轨道结构和轮对结构进行合理设计和管理。通过优化轨道结构和轮对结构，减小曲线半径，提高轮轨的平整度和减小轨道的横坡，并合理控制列车的运行速度，可以有效减小啸叫噪声的产生。这不仅有利于改善铁路运输的环境质量，也能减少对周围居民的干扰，提高铁路运输的安全性和舒适度。因此，在铁路建设规划和运营管理中，需要对啸叫噪声的影响因素进行全面分析，采取有效的措施进行合理管理和控制，以实现铁路运输和环境保护的双重目标。