交通项目:列车经过噪声源特征和分离工具的创新

《互用性技术规范》(TSI)要求所有新车辆在经过和静止条件下均须符合噪音限值，从而在一定程度上减少噪音。由于这种测试的成本很高，而且需要有特定性能的赛道部分，因此需要开发虚拟测试，而且在以前的一个项目(ACOUTRAIN对这个)。

此外，还需要先进的测量方法来识别运行列车上不同噪声源的噪声贡献。需要更好地了解车辆和赛道上各种来源的相对重要性。

总体目标交通该项目旨在为铁路业界提供一套行之有效的创新工具和方法，以减少对环境的影响，并改善铁路车辆的内部声学舒适度。因此，过境项目的主要目标是:

• 通过提供准确的虚拟认证工具，缩短轨道车辆噪声认证的周期和成本，降低测试轨道占用要求
• 通过开发和演示精确的分离和换位技术，减少对符合tsii标准的轨道的需求
• 为设备供应商提供更精确和更有根据的声学要求定义，减少时间和成本
• 改善声源量化，以用于噪音绘图，并更准确地评估消减噪音措施
• 使车辆更轻，从而降低能源消耗，同时保持高水平的室内声学舒适性。

图1总结了TRANSIT项目的影响和应用。

图1:交通应用和影响摘要

运输联盟汇集了在铁路部门具有丰富经验的成员。他们带来了前沿的知识，从使用计算机辅助工程工具进行虚拟原型和产品认证的最佳实践，到用于源分离的麦克风阵列技术等先进的测量方法。

交通领域的大部分活动都集中在铁路噪声源(静止时和经过时)的实验表征、建模和分离，以及进一步开发ACOUTRAIN外部噪声预测工具，以考虑在传输路径上的安装影响。还开发了新的测试方法，以量化从轨道车辆上的噪声源到考虑安装影响的轨道旁麦克风位置的噪声传播路径。

此外，该项目还专注于研究提高声音舒适度的创新材料和方法。新的和创新的方法将用于改进未来的室内声学设计车辆．他们正在考虑几种可能的方法，包括在声源处优化吸声，空调系统的管道阻尼，以及车身部件的创新元结构设计。

图2表示TRANSIT项目的全局方法，特别是将高级别目标转化为技术目标的方法。它还展示了在项目中实现的方法。

图2:从目标到结果的过渡

凌日噪声的主要预期影响来自于能够更好地理解和量化不同噪声源对经过噪声总量的贡献的方法和工具。这进而将导致车辆和轨道的低噪声设计、虚拟认证测试、以及为欧盟和国家预测模型推导源项等方面的创新。

讨论了下列四个工作流程，并取得了具体的技术成就:

1.外部噪声的源和传输特性

提出了一种基于等效单极子的源描述的简化方法，假设单极子不相关。简化程序是根据ISO标准程序(例如ISO 3744或9614)确定的声功率数据。使用了一个经过校准的单极源来表征传输，并在报告(D1.1)中对通用源的简化程序进行了验证:"基于等效单极子和涉及通用源的试验的源表征的验证程序"。ACOUTRAIN外部噪声预测工具将被扩展到考虑传输路径中的安装影响，如屏蔽。这将使虚拟测试的发展和新车的同质化成为可能。

2.通过噪声源分离

目的是获得列车在恒定速度下通过时噪声源的声功率级和指向性。主要考虑的噪声源有气动噪声、牵引噪声、设备噪声和滚动噪声。至少研究了两种不同的方法:一种基于麦克风阵列，另一种使用单一麦克风和轨道安装加速度计(基于PBA)。

使用麦克风阵列的经过噪声源分离包括用平面排列的麦克风(至少64个通道)测量列车经过噪声，并使用声学成像技术进行源分离(波束形成、高级空间滤波反褶积、逆向方法)。

3.分离轨道噪音和车辆噪音

运输局正致力于开发增强的方法，以区分车辆和轨道对滚动噪声的影响。TSI噪音为必须在对噪音贡献较小的轨道上测量的新车辆规定了噪音限值，具体包括轨道衰减率和轨道粗糙度水平。然而，轨道噪音(和粗糙度)仍然是影响整体水平的重要因素。这使得比较来自不同站点的结果变得困难;此外，车辆的进一步减少可能会被轨道噪音所掩盖。因此，能够区分车辆和轨道的贡献，识别和促进低噪声设计是很重要的。所提出的方法应适用于TSI噪声程序的扩展。

4.室内噪音材料和方法的创新设计

最后，TRANSIT还致力于探索创新的方法和材料设计，以提高室内声音的舒适度。这项工作首先对拟议的个案研究的几个潜在解决办法进行可行性研究，然后继续对两个最有前途的解决办法进行深入分析。创新的设计和方法正在研究中，重点是元结构设计和其他量身定制的材料设计。基线和新设计的声学性能特征是通过模拟或小规模测量进行的，新设计的声学性能将在现实条件下验证。

交通运输的主要创新总结

当前车辆认证方法的主要挑战是，轨道是通过噪声的一个重要因素，而当前技术无法准确区分车辆和轨道的影响。TRANSIT正针对这一问题开发方法，以确定车辆来源的贡献，并将车辆和跟踪对滚动噪声的贡献分开。

基于TRANSIT内部开发的分析和方法，该项目旨在实现未来的低噪音铁路车辆，减少对环境的影响，改善内部声学舒适度。这是通过开发精确和稳健的声源特征和分离方法和技术，以及外部噪声模拟工具来实现的，这些工具将使虚拟测试和更经济的车辆认证和匹配方法成为可能。对于室内噪音控制，创新的材料设计可以增加声音的传输损失和吸收，从而在重量限制下改善室内声音质量。

准确预测静止或经过时轨道附近的总体噪声水平的关键是对主要噪声源的准确分离和表征，这是过境研究工作的核心。

TRANSIT项目是基于过去欧盟项目ACOUTRAIN和Roll2Rail并依赖于欧盟FINE-1和FINE-2项目的投入¹设置虚拟认证的下一步步骤。此外，最大化交通成果的可见性、影响和接受度的一个关键方面是与相关利益攸关方的互动，如Shift2Rail交叉领域活动指导委员会(CCA)、欧盟铁路署(ERA)和欧洲标准化委员会(CEN)的TC256/WG3。

有关该项目和合作伙伴的进一步信息，请访问该项目网站．

参考

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