[发明专利]高速列车车外噪声的快速预测方法及系统

说明书

本发明公开了一种高速列车车外噪声的快速预测方法及系统，该方法包括：将高速列车表面划分为多个区域，将不同区域的声源分别简化为紧致点声源，计算每个紧致点声源的辐射声压级，建立多个紧致点声源的辐射声压级的能量叠加模型；根据高速列车的编组和实际尺寸数据，进行实车声源成像试验，得到不同速度级下运行时各紧致点声源的噪声变化曲线；根据各紧致点声源的噪声变化曲线，对多个紧致点声源谱型进行拟合，得到不同速度级下不同区域噪声源谱型拟合系数；根据拟合系数以及能量叠加模型，计算得到高速列车在不同速度级下各主要噪声源区域及整车在距离轨道外轨设定位置处的辐射噪声。本发明快速评估总噪声特性受到的影响。

技术领域

本发明涉及高速列车技术领域，尤其涉及一种高速列车车外噪声的快速预测方法及系统。

背景技术

高速铁路所带来的噪声问题日益严重，大量实车试验数据表明，中国CRH系列高速列车车内外噪声难以符合欧盟铁路噪声标准(中国标准也引用或参照该标准)，这直接影响中国高速列车走向世界，噪声的综合治理问题亟需解决。中国高速列车技术起步较晚，对标准动车组的自主研发历时不长，缺乏对声学优化的顶层设计经验。在设计阶段融入噪声抑制技术、解决实车型式试验阶段出现的问题时，急需快速有效的声学方案评估技术，以指导工程实际应用。

实车实验和数值方法是声学优化研究的重要手段。然而目前数值仿真技术仍然难以满足全尺寸声学仿真的需求；实车试验虽能提供可靠的参考数据，但因试验周期长，试验成本高，测试限值条件多，而不被广泛采纳；模型实验则根据主要噪声源分布将车体拆分进行，一般只针对局部，不能准确考虑整车问题。故现有的实验方法和仿真技术均难以满足要求。

因此，在当前情况下，构建预测模型是解决这类问题的有效途径。类似经验在航空声学领域已有较全面的认识。ANOPP民机噪声预测软件在适航评估前提供了一种快速评估客机声学性能的手段，极大的节省了时间和人力成本，对民用客机研发和声学改造发挥了重要作用。但对于高速列车，暂未见相关文献公开。

发明内容

本发明提供了一种高速列车车外噪声的快速预测方法及系统，用以解决现有的实验方法和仿真技术均难以满足高速列车声学优化的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种高速列车车外噪声的快速预测方法，包括以下步骤：

将高速列车表面划分为多个区域，将不同区域的声源分别简化为紧致点声源，计算每个紧致点声源的辐射声压级，建立多个紧致点声源的辐射声压级的能量叠加模型；

根据高速列车的编组和实际尺寸数据，进行实车声源成像试验，得到不同速度级下运行时各紧致点声源的噪声变化曲线；

根据各紧致点声源的噪声变化曲线，对多个紧致点声源谱型进行拟合，得到不同速度级下不同区域噪声源谱型拟合系数；

根据不同速度级下不同区域噪声源谱型拟合系数以及能量叠加模型，计算得到高速列车在不同速度级下各主要噪声源区域及整车在距离轨道外轨设定位置处的辐射噪声。

优选地，计算每个紧致点声源的辐射声压的计算公式如下：

其中，p为辐射声压，为观察点位置矢量，t为声接收时间，Q为声源强度，r为辐射矢量，M_r为马赫数在辐射矢量方向的分量；τ为声发射时间。

优选地，多个紧致点声源的辐射声压级的能量叠加模型如下：

L_p,i＝L_IS,i+20·log₁₀[F(θ)]_τ-20·log₁₀[r|1-M_r|]_τ