SILVARSTAR项目:用于铁路的土壤振动和监测软件工具

虽然铁路是可持续发展的气候友好型的交通方式，噪音和振动仍然是特别的环境问题。随着城市拥堵和大众交通需求的增加，新的铁路建设更靠近建筑，而开发扩展到现有铁路附近。住在铁路附近的人们变得越来越敏感，无法忍受噪音和振动，而敏感设备(如电子显微镜、核磁共振扫描仪)的操作则受到传输到建筑物中的振动的阻碍。

要解决这些技术和社会经济挑战，就需要使用有效和可靠的工具来量化和评估铁路网的噪声和振动影响。此外，使用基于虚拟现实(VR)技术的听觉化和可视化工具的可能性为传播噪声研究的发现提供了新的机会。例如，这种预测和演示工具可以帮助确定应优先减少噪音和振动的地方，并根据效率、成本和空间等外部约束因素决定最适当的减少措施。

为了应对这些挑战，SILVARSTAR-一个为期两年的合作项目Shift2Rail联合工作计划-旨在为铁路业界提供经验证的软件工具和方法，以评估铁路交通的噪音和振动对环境的影响。该项目汇集了一个独特的联盟，由六个领先的工业、学术和协会合作伙伴组成，在Shift2Rail的跨领域活动中为噪声和振动做出卓越贡献。

项目合作伙伴来自五个不同的欧洲国家，具有互补的知识领域和技能，以促进科学成果，并确保工业吸收和交付该领域的切实成果:Vibratec(法国，协调员)，Wölfel Engineering(德国)，Empa，瑞士材料科学与技术联邦实验室(瑞士)，南安普顿大学-声音与振动研究所(ISVR，英国)，鲁汶大学(比利时)和UNIFE -欧洲铁路工业协会(比利时)。

通过开发和验证一种混合方法来预测地面振动

第一个工作流程(见图1)侧重于通过开发和验证混合方法，结合数值预测和实验结果，预测地面振动。计算模型将集成到现有的工具中，并与地理信息系统(GIS)连接，提供图形用户界面(GUI)，允许进行振动和噪声影响研究。其基本概念是开发一种基于频率的混合振动预测工具，该工具遵循国际标准推荐的一般框架，将列车通过时建筑物的振动水平表示为源项、传播项和接收项的乘积。通过将实验数据与数值预测相结合，这种混合方法比纯实验模型提供了更多的灵活性和适用性。

图1:SILVARSTAR概述的第一个工作流程

该原型预测工具(TRL 5)将与Wölfel开发的现有噪声映射软件IMMI完全集成。与ISVR、KU Leuven和Vibratec的合作将产生一个独特的软件平台，允许工程师在相同的集成软件环境中进行噪声和振动环境影响研究。所提出的混合模块化方法在设计过程的每个阶段提供了充分的建模灵活性。嵌入现有软件将简化建模过程，因为所需的接口更少。广泛的验证和批准测试将提高置信度。在SILVARSTAR项目完成后不久，这个新的软件产品将升级到TRL 9，以在铁路工程中找到广泛的应用。预测工具将使评估振动水平为大规模的研究和更详细的研究通过车辆制造商，轨道工程师，高架铁路所有者和噪声和振动顾问。

开发虚拟现实软件工具

在第二个工作流程中，正在开发基于物理模型的听觉化和虚拟现实(VR)软件工具，以高质量合成铁路噪音(见图2)。一种新的视听VR工具将能够演示铁路噪音，包括不同的缓解措施。

图2:SILVARSTAR概述的第二个工作流程

SILVARSTAR对铁路噪声的auralisation和VR的主要贡献是进一步发展了最新的科学计算模型，以考虑不同的缓解措施。SILVARSTAR的模拟模型将与商业3D可视化软件相连接，以实现铁路场景的沉浸式视听VR体验，将仿真的适用性扩展到最先进的水平。

在这一领域，SILVARSTAR的主要创新在于开发新颖的、即用的听觉和VR软件工具，并创建一个独特的VR系统来演示铁路噪声。新的仿真工具将允许对铁路经过噪声进行物理正确的合成，并使用便携式VR头盔提供未来铁路噪声场景的沉浸式视听VR体验。因为这允许用户在虚拟环境中亲自体验，即听到和看到真实的3D场景，这是一种直观地传达声学情况的现代和有前途的工具。

这些新工具将实现基于感知的降噪技术虚拟测试，并有效演示不同的噪声场景，包括降噪措施和车辆设计变体。这将支持决策制定，并在项目交付前通过VR促进与利益相关方(如车辆客户、工程师和设计师)的沟通。为了在土地用途规划和基础设施项目的背景下，向当地居民、决策者和公众传达噪音情景，新开发的系统将支持与现有3D可视化软件不同的显示模式和界面。在SILVARSTAR中，新的aurisation和VR软件工具将作为全功能的免费应用程序发布。SILVARSTAR将把铁路噪声的听觉化和虚拟现实提升到一个新的水平，并为行业提供新的软件工具。

规定

关于监管框架，目前没有统一的欧洲限制适用于交通系统引起的建筑物振动水平;对于建筑物内由结构传递的再辐射噪音，亦是如此。因此，SILVARSTAR项目将把重点放在开发标准化活动的这一方面。这将主要通过标准和指南技术工作组(DIN 4150- 2:20 99, ISO/ TC108/SC2/WG8, VASTCON TWG, CEN/CENELEC)成员的个别环节来完成。将SILVARSTAR方法纳入标准将加速铁路工程界对其的接受，并确保相关工具的使用。

FINE-2

SILVARSTAR与Shift2Rail成员的补充项目FINE-2密切合作¹．FINE - 2由三个工作流程组成，研究实现集成机动性管理的方法，节约能源，减少噪音和振动。SILVARSTAR与FINE-2的振动活动对齐。此外，与相关利益攸关方的互动，如Shift2Rail交叉切割活动指导委员会(CCA)、欧盟铁路署(ERA)和欧洲标准化委员会(CEN)的TC256/WG3噪音问题，将确保SILVARSTAR成果的最大可见性、影响和接受度。

欲了解更多信息，请访问该项目网站．

参考文献

1.FINE-2项目中的噪声和振动工作-《全球铁路评论》，第27卷，2021年第6期，第12-15页