[发明专利]一种高速列车车内噪声分析预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及了一种噪声预测方法，尤其是涉及了轨道交通振动与噪声领域 的一种高速列车车内噪声分析预测方法，本发明可称为统计声学能量流 (SAEF—StatisticalAcousticEnergyFlow)方法，基于统计能量分析技术提出， 在高速列车开发设计阶段对列车车内噪声进行分析预测。

背景技术

目前我国的高速列车线路覆盖面积正在逐步扩大，在给人们出行提供便利 的同时也带来了噪声问题。高速列车与普通列车的本质区别在于列车运行过程 中的动态环境发生了质变，即起主导作用的机械特性改变为气动特性。随着车 速增加和乘坐舒适性要求的提高，声学设计已经是高速列车设计阶段必不可少 的元素。若沿用传统的降噪方法，即等到实车搭载试验运行后再评价噪声问题 再采取各种应对措施，这对于耗资巨大的高速列车而言，后期优化和生产成本 会进一步加大。如果在列车设计阶段能够准确预测车内噪声水平，将会为促进 高速列车设计和制造的短周期化、低成本化和低噪声化提供参考。

对于高速列车车内噪声预测这类大型声学问题，目前由于分析频段的限制 而采用结构—声耦合法(FEA-BEA—FiniteElementAnalysis-BoundaryElement Analysis)、混合有限元分析—统计能量分析法(FEA-SEA)、统计能量分析法 (SEA—StatisticalEnergyAnalysis)三种方法，来分别计算车内低频、中频和高 频噪声。结合上述三种方法可以较准确地进行列车车内各频段声学预测，但是 由于各个方法存在着不足，同时各个方法所需的模型不同，研究效率不高。采 用FEA-BEA研究车内低频噪声时，由于整备车体的自由度很大，声学模型的自 由度随频率上升而急剧增大，随着分析频域上限提高，求解过程所需的资源和 时间迅速增加。采用FEA-SEA和SEA研究车内中高频噪声时，通常将车身结 构铝型材等效为平板或曲面子系统时会引起板件隔声量的改变，此外内饰件等 效为声学包装或吸声系数时忽略了内饰件与白车身之间的约束，这些都会引起 车内噪声预测的误差。另一方面，目前高速列车车内噪声预测研究还没有完整 考虑车外激励，研究结果大多是某单个声源的激励结果。在这种研究背景下， 针对高速列车这种大型的声学研究对象缺少了一种准确合理的声学预测方法， 确保车外激励的准确度，在保证预测精度的基础上，减少建模工作量并拓宽分 析频段，即用尽可能少的分析模型预测车内全频段的声学响应，为高速列车设 计阶段车内噪声控制提供依据。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有三种高速列车车内噪声预测方法中 存在的分析频域上限局限性、计算周期长、计算量大、计算流程繁杂、计算精 度不高等问题，提供了一种高速列车车内噪声分析预测方法，以拓宽车内噪声 分析频段，提高计算效率和预测精度，为列车车内噪声控制提供依据，能够缩 短高速列车声学设计周期，降低开发试验成本，使列车车内噪声满足设计及标 准规定的要求。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下步骤的技术方案实现的，如图1 所示：

1)建立高速列车的整备车体模型和白车身结构统计能量分析模型，整备车 体模型由白车身有限元模型与列车内饰系统有限元模型和牵引传动系统有限元 模型相互耦合获得；

2)对白车身结构统计能量分析模型进行简化，获得白车身结构简化统计能 量分析模型并划分子系统，将车内空间和车外空间分别建立内部声腔统计能量 分析模型和外部声腔统计能量分析模型，并进行子系统划分；

3)获得车身各板件结构的隔声性能参数，并将其直接加载到白车身结构简 化统计能量分析模型中的车体板件上，获取内部声腔统计能量分析模型中各子 系统的统计能量分析参数，并将其加载到内部声腔统计能量分析模型的各子系 统中；

4)获得车体所受外部声激励源能量，并将其施加到外部声腔统计能量分析 模型上，经白车身结构简化统计能量分析模型中车体结构板件隔声性能的衰减 后到达车内声腔，获得整备车体在车厢二系悬挂力作用下向车内辐射结构噪声 能量，然后进行车内噪声分析预测。