[发明专利]铁路客车车内噪声激励载荷的获取方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁路车辆的噪声控制方法和装置，特别涉及一种铁路客车车内噪声激励载荷的获取方法以及所采用的装置，属铁路车辆的噪声控制领域。

背景技术

为保障铁路客车乘坐的舒适性，目前对铁路客车车内噪声提出了严格的控制指标，但铁路客车设计过程中缺乏有效的噪声信息反馈，使铁路客车的噪声控制带有很大的盲目性，采取的噪声控制方案只是凭经验进行，缺乏科学依据。为使铁路客车噪声不超标，铁路客车生产企业往往采取各种保守、被动的措施，来降低噪声，这势必提高铁路客车噪声控制成本，影响铁路客车生产进程。因此，对铁路客车车内噪声进行预测，为铁路客车降噪提供理论依据，就很有必要。

车厢壁板的振动是计算铁路客车车内噪声的前提，也是对车内噪声进行贡献度分析，采取有效降噪策略的依据。对组成车厢壁板的每一个单元进行振动测试，是获取车厢壁板振动状况的最直接手段。但采用这种方法需布置大量传感器，操作起来非常困难。因此，在车厢的振动激励源位置施加激励载荷，对车厢进行谐振分析，以间接获取车厢壁板各单元的振动情况，则成了理想的途径。

车厢与转向架通过二系悬挂相连，因此，车厢与二系悬挂的接触点是动力传递点，也是车厢振动的激振源，准确获取该接触点在横向、垂向、纵向在各频段上的激励载荷，是对车厢进行谐振分析的基础。建立车体、转向架、轮轨、轨枕、道床的多体动力学模型，应用多体动力学软件进行仿真，可计算出接触点的振动，但在进行多体动力学仿真时必须以轨道粗糙度谱作为激励条件，而目前国内还没有轨道粗糙度谱，因此，通过振动测试获取接触点的横向、垂向、纵向的振动，就势在必行。

二系悬挂的上部与车厢相连，车厢是一个柔性体，接触点附近的振动与接触点处有较大差别，因此，不宜将传感器安装在车厢的接触点附近。

发明内容

本发明主要目的在于解决上述问题和不足，提供一种简单精确，易于操作，并可大大降低设计成本的铁路客车车内噪声激励载荷的获取方法，并为精确计算车内噪声提供初始数据，同时为采取有效降噪措施提供依据。

本发明的另一个主要目的在于提供一种使用上述铁路客车车内噪声激励载荷的获取方法所需采用的装置，确保客车在高速运行的情况下依然可以准确地测量振动信号，操作方便，易于调整，同时也降低设计成本。

为实现上述目的，所述的铁路客车车内噪声激励载荷的获取方法，包括以下步骤，

步骤1、利用信号检测装置采集铁路客车的转向架构架与二系悬挂的接触点处在横向、垂向、纵向的振动加速度信号，并将其转换成电压信号；

步骤2、将上述获取的电压信号通过ISA总线及信号转换预处理装置实现同时刻信号保持、分路A/D数字化和数据存贮；

步骤3、利用计算机装置将上述采集到的振动信号进行处理和计算，推算出客车车厢与二系悬挂接触点处的振动载荷，从而获得铁路客车车内噪声激励载荷。

所述步骤1中的信号检测装置包括，一个可以吸附在被测物件上的磁力座，将三个压电式加速度传感器分别沿横向、垂向、纵向安装在所述磁力座上，所述三个传感器分别接收所述接触点的横向、垂向、纵向的振动加速度信号。

所述步骤2中的信号转换预处理过程包括，将所述步骤1中获得的电压信号经前置放大器放大、滤波器滤波后，用多通道高速采样板对多路电压信号同时采集，并通过ISA总线进行数据管理。

所述步骤3中，计算机装置处理和计算所获取的振动信号的过程包括：

步骤A、假设客车车厢与转向架接触点处在某一方向上的振动信号为x(t)，车厢与二系悬挂接触点在同一方向上的振动加速度信号为y(t)，则x(t)与y(t)之间满足如下关系式，

其中，c，k分别表示二系悬挂在该方向上的阻尼、刚度，t表示时间；

步骤B、对上述式(1)进行傅立叶变换，得二系悬挂在垂向的频响函数

其中，

对频响函数进行离散化处理，得到序列信号H(l)。

步骤C、车厢与二系悬挂接触点处的振动加速度可表达为

其中，X(l)表示x(n)经离散傅立叶变换后得到的频谱，x(n)为x(t)经采样处理后的信号。

步骤D、车厢与二系悬挂接触点处的激励载荷可表达为

其中，M表示车厢作用在接触点处所产生的当量质量。

F(l)通常为复数，将其写成即得到接触点在各频率上的振幅|F(l)|和相位

为实现上述目的，所述的铁路客车车内噪声激励载荷的获取装置，包括信号检测装置、信号转换预处理装置和计算机装置。