货运调车场减速顶噪声的特征探讨

　　铁路运输是我国目前主要的大宗货物运输手段,关系国计民生.目前铁路货运车辆的调度分编主要仍然采用调车场驼峰来完成解编分类.为了提高调车场的调度能力,减少调车场的占地范围,提高车辆的使用寿命,在国内外很多调车场中都采用了机械减速器(减速顶、减速闸),对车辆的下滑距离进行相应的控制.减速顶及调速系统是现代化调车场中的重要组成部分,其噪声影响也在调车场各噪声源中占重要成份[1].一般大中型编组站在站区周围距铁路外侧30m处的等效A声级可达71~78dB,超过《铁路边界噪声限值标准》(GB12525-90)的规定要求,对于靠近编组站的居民、学校、医院、机关事业单位、风景名胜区、大型公园等敏感点会产生较大影响.产生长时间的、无发生规律的、单频突出的噪声[2]是铁路附近半径近约1km的大多数居民非常烦恼的干扰源.本文中通过对昆明东站调车场的减速顶噪声的测试及分析,探讨了该噪声的主要发声体,以期为进一步讨论该噪声的治理提供治理依据.

　　1　轮对与轨道的基本特性

　　一般认为,轮对的声辐射特性基本类似于自由悬挂的圆盘[3].在柱坐标(w0,0,z0)处的自由悬挂的半径为a的圆盘,受作用力F,

　　其中:

w为离开位于xy平面内的圆盘中心的距离,δ(z)为驱动整个圆盘的合力的振幅.当观测点距离r远大于圆盘半径a时,对球坐标(r,θφ)处产生的压力(远场)[4]

其中:J1是一阶贝塞尔函数.

　　上式表明,轮对的声辐射特征(远场)表现出耦极子特征,并对于垂直于圆盘表面的作用力,在球坐标确定时,表现出对于频率的不变性.所以,当轮对发生某种方式的横向振动时,无论在远场的什么位置上进行测量,其特征频率势必不变.

　　文献[5]的测试结论表明,在1kHz与2kHz倍频程中,车辆较低的部分所产生的噪声占全车噪声的比例远比在其它频带范围中高.所以当进行减速顶噪声的测量时,这一频率范围是一个主要关心对象.在1982年和1993年,Scholl[6]和Thompsion[7]对轨道(UIC861-3)和车辆轮对(Commonwealth)进行了理论计算和实验分析.根据对轮对与轨道的主要自然频率的理论计算和实验分析的结果,各阶固有频率见表1.

　　2　减速顶噪声辐射基本特性

　　在1997年3月昆明东站调车场,测量了驼峰下滑道减速顶的噪声辐射,类比机械辐射噪声声源测量规范,在距离安装减速顶轨道1m处对减速顶的噪声频谱进行了测量,典型结果见图1~3.采用的仪器是BK公司的声学测量设备,ANSI-1级精度.

　　为比较当地环境下距离对减速顶噪声的影响,又在距离该减速顶群约70m,高于该减速顶7 m处的建筑窗口处测量了减速顶噪声,结果见图3.通过图3比对,可以明显看出,尽管存在地面吸收及反射,减速顶噪声仍主要集中在1500 ~3500Hz范围内.表现出在1.85 kHz, 2.43 kHz, 3.16 kHz, 4.09 kHz的显著相关性.根据线性系统传递特性,其主要声辐射体应具备这样的频率特征.通过对多次测试结果的分析,发现相近载重和车辆在通过减速顶时产生的辐射噪声频谱特性相似.图1是一组典型的测试结果.