高速動(dòng)車組受電弓區(qū)域車頂結(jié)構(gòu)降噪優(yōu)化試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與仿真

余永革，王成濤，高 陽(yáng)，馬常付，吳洪霞

（中車長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司 工程研究中心，長(zhǎng)春 130062）

受電弓的安裝破壞了車頂?shù)钠巾樆庑危茈姽瓍^(qū)域車頂結(jié)構(gòu)在高速氣流作用下會(huì)產(chǎn)生劇烈振動(dòng)，進(jìn)而向車內(nèi)客室輻射噪聲；同時(shí)，由于受電弓臥進(jìn)車頂，導(dǎo)致客室空間變小，車頂變薄，車外噪聲向車內(nèi)傳遞的距離變短，降噪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相對(duì)其它區(qū)域更加困難。

大量仿真和實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，受電弓及其安裝設(shè)備和車體表面的氣動(dòng)噪聲，以及氣動(dòng)壓力與空氣流動(dòng)導(dǎo)致的受電弓及車體結(jié)構(gòu)的振動(dòng)是該區(qū)域的主要噪聲源。文獻(xiàn)[1]通過(guò)CIT500高速試驗(yàn)列車車外噪聲源圖譜的試驗(yàn)研究，文獻(xiàn)[1]通過(guò)CIT500高速試驗(yàn)列車車外噪聲源圖譜的試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)受電弓區(qū)域噪聲與運(yùn)行速度6次方成正比，以氣動(dòng)噪聲為主。文獻(xiàn)[2]研究發(fā)現(xiàn)高速列車氣動(dòng)噪聲源主要集中在轉(zhuǎn)向架、受電弓、列車頭尾部、風(fēng)擋、空調(diào)等部位，通過(guò)對(duì)高速動(dòng)車組在330 km/h速度級(jí)的實(shí)車試驗(yàn)表明，受電弓對(duì)高速列車輻射噪聲的貢獻(xiàn)超過(guò)10%。文獻(xiàn)[3]研究車外噪聲傳入車內(nèi)的機(jī)理，發(fā)現(xiàn)安裝受電弓后車體表面形狀發(fā)生突變，會(huì)使周圍空氣受到擾動(dòng)而產(chǎn)生噪聲，通過(guò)優(yōu)化受電弓結(jié)構(gòu)及車體隔聲結(jié)構(gòu)能夠降低車內(nèi)噪聲。文獻(xiàn)[4]采用三維可壓縮黏性流體模型模擬和波數(shù)濾波方法，從受電弓底板區(qū)域壓力場(chǎng)分離得到對(duì)流壓力和聲學(xué)壓力，基于統(tǒng)計(jì)能量分析方法，建立簡(jiǎn)化的受電弓區(qū)域車內(nèi)噪聲預(yù)測(cè)模型，分析對(duì)流壓力和聲學(xué)壓力這2種激勵(lì)對(duì)車內(nèi)噪聲的影響，研究表明氣動(dòng)噪聲形成的氣動(dòng)聲學(xué)壓力具有更高的透射效率，對(duì)車內(nèi)噪聲的影響不可忽視。文獻(xiàn)[5]進(jìn)行高速列車上線運(yùn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)受電弓區(qū)域的振動(dòng)是該區(qū)域噪聲的主要傳播方式，分析了與內(nèi)飾板振動(dòng)及對(duì)車內(nèi)噪聲的影響；文獻(xiàn)[6]通過(guò)試驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，受電弓是引起氣動(dòng)噪聲的主要原因，通過(guò)提高隔聲措施及減少氣動(dòng)噪聲振動(dòng)傳遞可以降低車內(nèi)噪聲。概而言之，控制受電弓下方車廂內(nèi)噪聲主要有降低空氣路徑噪聲傳播和抑制受電弓區(qū)域車頂結(jié)構(gòu)振動(dòng)2種途徑。

1 降噪優(yōu)化前受電弓區(qū)域車頂結(jié)構(gòu)及降噪優(yōu)化技術(shù)路線

CRH380B型高速動(dòng)車組受電弓區(qū)域車頂結(jié)構(gòu)如圖1所示，各結(jié)構(gòu)部件層依次為：①受電弓安裝基座、②鋁板、③車外隔音氈、④車體型材、⑤車內(nèi)隔音材、⑥減震墊、⑦吊梁、⑧車內(nèi)頂板。

圖1 CRH380B型高速動(dòng)車組受電弓區(qū)域車頂結(jié)構(gòu)示意

本文對(duì)CRH380B型動(dòng)車組受電弓區(qū)域車頂結(jié)構(gòu)進(jìn)行隔聲優(yōu)化試驗(yàn)研究，基于結(jié)構(gòu)高頻振動(dòng)和聲輻射原理，從“受電弓安裝基座→車體型材→彈性吊裝→內(nèi)飾頂板”全路徑，依次建立受電弓區(qū)域車頂結(jié)構(gòu)聲振特性試驗(yàn)分析模型，計(jì)算分析受電弓區(qū)域車頂結(jié)構(gòu)各個(gè)結(jié)構(gòu)組件的聲振特性，系統(tǒng)開展受電弓區(qū)域車頂結(jié)構(gòu)的聲學(xué)優(yōu)化措施試驗(yàn)研究，包括頂板型材阻尼處理優(yōu)化、車體頂板組合結(jié)構(gòu)吸聲與隔聲優(yōu)化處理、受電弓車體型材到內(nèi)飾頂板、內(nèi)飾頂板聲輻射控制與結(jié)構(gòu)優(yōu)化、頂板結(jié)構(gòu)全路徑結(jié)構(gòu)傳聲控制優(yōu)化。

2 受電弓區(qū)域車頂結(jié)構(gòu)降噪優(yōu)化試驗(yàn)分析

2.1 CRH380B受電弓區(qū)域頂板隔聲材料選材優(yōu)化試驗(yàn)分析

鑒于CRH380B型動(dòng)車組受電弓區(qū)域頂板處隔聲性能較弱，計(jì)權(quán)隔聲量約47.4 dB，需要對(duì)其隔聲方案進(jìn)行優(yōu)化，以提高其隔聲量，抑制空氣路徑上的噪聲傳播。參照文獻(xiàn)[7]提高層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)的隔聲性能的研究方法，采用試驗(yàn)方法，通過(guò)調(diào)整隔聲材料的選材，獲得3種具有較好隔聲性能的受電弓區(qū)域頂板隔聲材料選材改進(jìn)方案，頂板隔聲材料選材改進(jìn)前后的隔聲性能測(cè)試結(jié)果對(duì)比分析如圖2所示。選擇其中效果最佳的選材改進(jìn)方案（即改進(jìn)方案3）作為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組受電弓區(qū)域頂板隔聲材料選材優(yōu)化措施，計(jì)權(quán)隔聲量為50.7 dB，相比優(yōu)化前提高了3.3 dB。

圖2 頂板隔聲材料選材改進(jìn)前后隔聲性能測(cè)試結(jié)果對(duì)比

2.2 CRH400BF型動(dòng)車組受電弓區(qū)域頂板型材阻尼處理優(yōu)化仿真分析

高速列車車體鋁型材在氣動(dòng)壓力、弓網(wǎng)激勵(lì)等多場(chǎng)激勵(lì)下產(chǎn)生振動(dòng)，向車內(nèi)輻射噪聲，是受電弓區(qū)域結(jié)構(gòu)聲的主要聲源。為此，對(duì)型材進(jìn)行阻尼處理，通過(guò)抑制型材的振動(dòng)，降低聲輻射，可以有效降低受電弓區(qū)域車內(nèi)噪聲。

采用仿真技術(shù)，建立受電弓區(qū)域頂板鋁型材阻尼處理聲振模型，開展阻尼處理方案的研究。從阻尼處理位置及方式入手，調(diào)查約束阻尼和自由阻尼以及其各自的鋪設(shè)位置對(duì)受電弓區(qū)域頂板型材結(jié)構(gòu)的聲振優(yōu)化效果，從隔聲、聲輻射和質(zhì)量3個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。在確定阻尼處理方式后，對(duì)阻尼處理的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)查，包括阻尼層（約束層）厚度、阻尼層（約束層）選材等，以確定最佳的阻尼處理方案。

在CRH400BF型動(dòng)車組上，通過(guò)對(duì)受電弓區(qū)域車頂鋁型材的阻尼處理位置、阻尼處理方式以及阻尼處理中各參數(shù)進(jìn)行調(diào)查，計(jì)算不同工況下型材的隔聲量、聲輻射及質(zhì)量，最終確定受電弓區(qū)域頂板型材的阻尼處理方式為：在頂板型材的上板面粘貼約束阻尼，約束層為鋁板。頂板型材在阻尼處理優(yōu)化前后的隔聲性能對(duì)比分析如圖3所示所示；優(yōu)化后頂板型材的計(jì)權(quán)隔聲量RW提高至2.6 dB，輻射聲功率級(jí)降低至-14 dBA，與原始阻尼處理（即下板面噴涂阻尼漿）下的頂板型材相比，其計(jì)權(quán)隔聲量提高了0.3 dB，輻射聲功率級(jí)降低了4.3 dBA。

老師:從甲地到乙地是5公里，從乙地到甲地是幾公里?學(xué)生:不知道。老師:這么簡(jiǎn)單的問(wèn)題都不知道?從乙地到甲地也是5公里呀!學(xué)生:從兒童節(jié)到國(guó)慶節(jié)是4個(gè)月，難道從國(guó)慶節(jié)到兒童節(jié)也是4個(gè)月嗎?

圖3 受電弓區(qū)域頂板型材原始阻尼方案與優(yōu)化阻尼方案的隔聲效果對(duì)比分析

2.3 CRH400BF型動(dòng)車組受電弓區(qū)域內(nèi)飾頂板聲輻射控制優(yōu)化仿真分析

車體結(jié)構(gòu)在外部激勵(lì)作用下會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，并將振動(dòng)能量傳遞到車頂內(nèi)飾板，激發(fā)車頂內(nèi)飾板的振動(dòng)并向車廂內(nèi)輻射噪聲。為此，建立車頂內(nèi)飾板聲輻射模型，計(jì)算車頂內(nèi)飾板的材料參數(shù)、阻尼處理以及結(jié)構(gòu)調(diào)整等條件下的振動(dòng)響應(yīng)和對(duì)空氣的功率輸入，研究車頂內(nèi)飾板的輻射噪聲控制方法。

在CRH400BF型動(dòng)車組上，通過(guò)對(duì)車頂內(nèi)飾板進(jìn)行材料參數(shù)、阻尼處理和結(jié)構(gòu)優(yōu)化的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)車頂內(nèi)飾板材料的密度越高、彈性模量越大、阻尼系數(shù)越高，其振動(dòng)響應(yīng)及聲輻射越低，增加板厚和阻尼處理也會(huì)起到減振降噪效果。最終確定車頂內(nèi)飾板的密度、彈性模量、阻尼系數(shù)及厚度等材料參數(shù)，并在車頂內(nèi)飾板外側(cè)噴涂自由阻尼。優(yōu)化前后的車頂內(nèi)飾板減振降噪效果對(duì)比分析如圖4所示，相比原始（即無(wú)阻尼處理）的車頂內(nèi)飾板，優(yōu)化后車頂內(nèi)飾板的輻射聲功率級(jí)降低9.3 dBA，振動(dòng)響應(yīng)總值降低13.9 dB。

圖4 受電弓區(qū)域內(nèi)飾頂板優(yōu)化前后減振降噪效果對(duì)比

2.4 CRH400BF型動(dòng)車組受電弓區(qū)域車體頂板組合結(jié)構(gòu)吸聲/隔聲材料優(yōu)化試驗(yàn)分析

當(dāng)動(dòng)車組列車高速運(yùn)行時(shí)，受電弓及車體在高速氣流作用下會(huì)產(chǎn)生極大的氣動(dòng)噪聲，噪聲通過(guò)空氣路徑進(jìn)入車廂內(nèi)，引起的車廂內(nèi)噪聲明顯高于客室內(nèi)其它位置。通過(guò)在車頂布置吸聲、隔聲材料，可以降低通過(guò)空氣路徑進(jìn)入車內(nèi)的噪聲。

在CRH400BF型動(dòng)車組上，對(duì)這些吸聲/隔聲材料的參數(shù)和鋪設(shè)位置進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果表明：吸聲材料的厚度會(huì)影響其吸聲系數(shù)，厚度越大，吸聲系數(shù)越高，整體結(jié)構(gòu)的隔聲量越高；此外，當(dāng)吸聲材料的鋪設(shè)位置比隔聲材料更加靠近結(jié)構(gòu)體型材時(shí)，整體結(jié)構(gòu)的隔聲越好。最終確定的隔聲優(yōu)化措施見表1，優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)與原始結(jié)構(gòu)的計(jì)權(quán)隔聲量的優(yōu)化差值△Rw隨頻率的變化曲線如圖5，這些優(yōu)化措施可使受電弓區(qū)域頂板結(jié)構(gòu)的計(jì)權(quán)隔聲量提高2.8 dB。

表1 吸聲/隔聲優(yōu)化措施

圖5 優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)與原始結(jié)構(gòu)隔聲差值曲線

2.5 受電弓區(qū)域車頂結(jié)構(gòu)全路徑結(jié)構(gòu)傳聲控制優(yōu)化仿真分析

除受電弓區(qū)域的氣動(dòng)噪聲外，車體結(jié)構(gòu)振動(dòng)引起的結(jié)構(gòu)聲也是該區(qū)域的主要噪聲源。為此，結(jié)合受電弓區(qū)域車頂結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)特征，建立“受電弓安裝基座→車頂型材→連接內(nèi)外頂板的吊裝結(jié)構(gòu)→內(nèi)飾頂板”的全路徑結(jié)構(gòu)部件聲振預(yù)測(cè)模型，計(jì)算各部件的振動(dòng)響應(yīng)和聲腔的功率輸入，分析受電弓區(qū)域頂板結(jié)構(gòu)聲傳遞特性，并從部件選材和阻尼減振角度，提出針對(duì)性的結(jié)構(gòu)傳聲控制措施。

最終確定受電弓安裝基座和吊裝結(jié)構(gòu)采用鋼制，同時(shí)在各部件連接處增加硬質(zhì)橡膠減振墊，新增減振墊安裝位置如圖6所示。優(yōu)化后的頂板結(jié)構(gòu)與無(wú)減振墊的原始結(jié)構(gòu)的輻射聲功率級(jí)差值隨頻率變化曲線如圖7所示，這些優(yōu)化措施可使受電弓區(qū)域頂板結(jié)構(gòu)的振動(dòng)聲輻射降低1 dBA。

圖6 新增減振墊安裝位置示意

圖7 優(yōu)化結(jié)構(gòu)與原始結(jié)構(gòu)的輻射聲功率級(jí)優(yōu)化差值曲線

2.6 降噪優(yōu)化后的受電弓區(qū)域頂板結(jié)構(gòu)

經(jīng)優(yōu)化試驗(yàn)及仿真分析，最終確定的受電弓區(qū)域頂板結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)果如圖8所示，各結(jié)構(gòu)部件層依次為：①受電弓安裝座、②鋁質(zhì)頂板、③隔音氈、④吸音材、⑤約束阻尼層、⑥車體型材、⑦阻尼漿、⑧隔聲墊、⑨氣凝膠、⑩玻璃棉板、?橡膠彈性減震墊、?吊梁、?隔音氈、?自由阻尼層、?玻璃鋼頂板（車頂內(nèi)飾板）。

圖8 降噪優(yōu)化后的受電弓區(qū)域頂板結(jié)構(gòu)示意

3 受電弓下方車廂內(nèi)聲學(xué)特性仿真分析

受電弓區(qū)域和轉(zhuǎn)向架區(qū)域的聲振激勵(lì)是車廂內(nèi)噪聲的主要影響因素。為此，參考文獻(xiàn)[8]建立地板鋁型材的聲振特性仿真預(yù)測(cè)模型的研究方法，考慮受電弓區(qū)域和轉(zhuǎn)向架區(qū)域的聯(lián)合聲振激勵(lì)，結(jié)合受電弓區(qū)域頂板結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)特征，采用FE-SEA法，建立整車車廂內(nèi)聲學(xué)特性仿真模型，將經(jīng)試驗(yàn)分析優(yōu)化后確定的受電弓區(qū)域頂板結(jié)構(gòu)應(yīng)用于該模型中，計(jì)算在不同運(yùn)行速度工況（如表2所示）下動(dòng)車組列車受電弓下方車廂內(nèi)噪聲特性，通過(guò)仿真計(jì)算定量評(píng)估各項(xiàng)優(yōu)化措施對(duì)車廂內(nèi)噪聲的改善效果。

表2 仿真中定義的動(dòng)車組列車不同運(yùn)行速度工況

基于統(tǒng)計(jì)能量法，采用VA One軟件作為仿真計(jì)算工具，建立受電弓下方車廂內(nèi)噪聲仿真模型，圖9（a）～（d）依次為受電弓下方車廂內(nèi)聲學(xué)特性仿真模型的車輛整體模型、車體結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)、車頂有限元子系統(tǒng)、車內(nèi)聲腔子系統(tǒng)。

圖9 受電弓下方車廂內(nèi)聲學(xué)特性仿真模型

圖10給出了350 km/h運(yùn)行速度工況下，聲壓級(jí)較高的幾個(gè)中心頻率上受電弓區(qū)域車頂聲場(chǎng)分布云圖及車頂結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)云圖；其中，車廂頂部聲場(chǎng)云圖取自車頂內(nèi)飾板。

圖10 受電弓區(qū)域車體頂板結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)與聲場(chǎng)分布云圖

由圖10可知:（1）車廂頂部聲場(chǎng)分布與車體頂板結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)分布情況基本一致，車體頂板結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)水平高的位置處對(duì)應(yīng)聲壓級(jí)也較高；（2）表明車廂頂部噪聲與頂板結(jié)構(gòu)振動(dòng)關(guān)系密切，來(lái)自頂板結(jié)構(gòu)的振動(dòng)聲輻射是受電弓區(qū)域車內(nèi)噪聲的主要聲源之一。

圖11給出了350 km/h運(yùn)行速度運(yùn)行工況下受電弓下方車廂內(nèi)聲壓云圖（聲壓級(jí)/dBA（Ref=20 μPa）），圖12為對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)圖。

圖11 350 km/h下受電弓下方車廂內(nèi)聲壓云圖

圖12 350 km/h下受電弓下方車廂內(nèi)聲壓級(jí)圖

由圖11、圖12可知：（1）受電弓區(qū)域車內(nèi)噪聲分布特性主要呈現(xiàn)為車廂頂部聲壓級(jí)最大，底部次之，車廂中部最小；這是因?yàn)樵搮^(qū)域車內(nèi)噪聲受頂板結(jié)構(gòu)振動(dòng)影響較大，來(lái)自車廂頂部的頂板振動(dòng)聲輻射是車內(nèi)噪聲的主要來(lái)源。（2）隨著動(dòng)車組列車運(yùn)行速度的增加，車頂受電弓區(qū)域氣動(dòng)噪聲相比轉(zhuǎn)向架區(qū)域越來(lái)越大，也是車廂頂部聲壓級(jí)較大的另外一個(gè)主要原因。

表3列出受電弓下方車廂內(nèi)噪聲仿真中各種優(yōu)化措施對(duì)應(yīng)的不同工況條件，圖13為這些工況條件下仿真計(jì)算得到的受電弓下方車廂內(nèi)聲壓級(jí)圖；其中，整體優(yōu)化（即對(duì)應(yīng)于工況6）是指所有優(yōu)化措施組合在一起的整體優(yōu)化方案。

表3 優(yōu)化措施對(duì)應(yīng)的不同工況條件

圖13 各工況條件下受電弓下方車廂內(nèi)聲壓級(jí)圖

綜上所述，受電弓下方車廂內(nèi)聲學(xué)特性仿真分析結(jié)果概括如下：

（1）車廂頂部聲場(chǎng)分布與車體頂板結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)分布情況基本一致，車體頂板結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)高的位置所對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)也較高，表明車廂頂部噪聲與頂板結(jié)構(gòu)振動(dòng)關(guān)系密切；

（2）受電弓區(qū)域車內(nèi)噪聲分布特性主要呈現(xiàn)為車廂頂部聲壓級(jí)最大，底部次之，車廂中部最小，表明該區(qū)域車內(nèi)噪聲受車體頂板結(jié)構(gòu)振動(dòng)聲輻射影響較大，是車內(nèi)噪聲的主要來(lái)源之一；此外，隨著運(yùn)行速度的增加，車頂受電弓區(qū)域的氣動(dòng)噪聲相比轉(zhuǎn)向架區(qū)域的噪聲越來(lái)越大，也是車廂頂部噪聲聲壓級(jí)較大的主要原因；

(3)在列車不同運(yùn)行速度工況下，各降噪優(yōu)化措施對(duì)車廂內(nèi)噪聲的影響呈現(xiàn)出較為一致的規(guī)律，但在受電弓區(qū)域噪聲較為顯著的100 Hz～1000 Hz頻段內(nèi)，受電弓區(qū)域頂板型材阻尼優(yōu)化處理措施對(duì)車廂內(nèi)降噪效果并不明顯，個(gè)別工況下還略高于原始阻尼處理；

（4）受電弓區(qū)域車體頂板組合結(jié)構(gòu)吸聲/隔聲材料優(yōu)化后，受電弓下方車廂內(nèi)噪聲降低0.3 dBA左右，降噪效果有限；而車頂內(nèi)飾板的優(yōu)化可使該區(qū)域車廂內(nèi)噪聲降低0.8 dBA左右；

（5）受電弓區(qū)域頂板結(jié)構(gòu)全路徑結(jié)構(gòu)傳聲控制優(yōu)化措施使車廂內(nèi)噪聲降低1.2 dBA左右；將所有優(yōu)化措施同時(shí)應(yīng)用到整車上，在列車不同運(yùn)行速度工況下車廂內(nèi)噪聲均降低1.5 dBA，降噪效果明顯；

（6）在CRH400BF型動(dòng)車組受電弓區(qū)域頂板結(jié)構(gòu)降噪優(yōu)化方案基礎(chǔ)上，頂板結(jié)構(gòu)隔聲已經(jīng)較高，從空氣路徑上阻隔噪聲的方案對(duì)受電弓區(qū)域車內(nèi)噪聲改善效果十分有限，而通過(guò)采取結(jié)構(gòu)傳聲控制措施，如在車頂結(jié)構(gòu)各部件間增加橡膠減振墊，對(duì)車頂內(nèi)飾板進(jìn)行阻尼處理等措施，可有效降低車廂內(nèi)噪聲水平。

（7）在300 km/h勻速運(yùn)行時(shí)，CRH380B動(dòng)車組受電弓下方車內(nèi)噪聲水平至少為70 dBA，而CR400BF動(dòng)車組受電弓下方車內(nèi)噪聲水平最高為68 dBA；車頂結(jié)構(gòu)降噪優(yōu)化方案可使CRH380B型動(dòng)車組受電弓區(qū)域下方車廂內(nèi)噪聲降低 3 dBA，使CR400BF型動(dòng)車組進(jìn)一步降低 1 dBA以上。

4 結(jié)束語(yǔ)

為降低高速動(dòng)車組受電弓區(qū)域產(chǎn)生的噪聲，基于結(jié)構(gòu)高頻振動(dòng)和聲輻射原理，通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析和仿真，開展從受電弓車頂型材到車頂內(nèi)飾板的全路徑結(jié)構(gòu)降噪控制研究，建立受電弓區(qū)域車頂結(jié)構(gòu)聲振特性預(yù)測(cè)分析模型，計(jì)算分析受電弓區(qū)域車頂結(jié)構(gòu)的聲振特性，系統(tǒng)開展車頂結(jié)構(gòu)降噪優(yōu)化設(shè)計(jì)；在考慮受電弓區(qū)域和轉(zhuǎn)向架區(qū)域聯(lián)合聲振激勵(lì)的前提下，采用FE-SEA法，建立整車車廂內(nèi)噪聲仿真模型，將車頂結(jié)構(gòu)降噪優(yōu)化方案應(yīng)用到該模型中，計(jì)算受電弓下方車廂內(nèi)噪聲特性，定量評(píng)估各優(yōu)化措施對(duì)車廂內(nèi)噪聲的改善效果。仿真實(shí)驗(yàn)表明，車頂結(jié)構(gòu)降噪優(yōu)化設(shè)計(jì)使CRH380B型動(dòng)車組和CRH400BF型動(dòng)車組受電弓下方車廂內(nèi)噪聲均有所降低。本文從車頂結(jié)構(gòu)全路徑展開深入研究，提出的降噪優(yōu)化技術(shù)措施簡(jiǎn)單易行；采用整車車廂內(nèi)噪聲特性仿真模型獲得了更加精準(zhǔn)的計(jì)算結(jié)果，可為后續(xù)高速鐵路客車受電弓區(qū)域車體結(jié)構(gòu)聲學(xué)設(shè)計(jì)提供富有價(jià)值的參考。

本文研究的車頂結(jié)構(gòu)降噪優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了高速動(dòng)車組受電弓下方車廂內(nèi)降噪的目標(biāo)，但是導(dǎo)致車體重量有所增加，下一步將繼續(xù)采用本文的試驗(yàn)分析和仿真方法嘗試探索采用輕量化材料，在實(shí)現(xiàn)減振降噪的目標(biāo)的同時(shí)滿足車體輕量化設(shè)計(jì)要求，不斷提高我國(guó)動(dòng)車組的品質(zhì)，增強(qiáng)其國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。