轮轨噪声是钢轨与车轮之间相互作用而产生的声响。这种相互作用在车轮和钢轨相接触处产生力的作用,造成车轮和轨道的振动并向外辐射声波。
轮轨噪声有3种主要类型:摩擦噪声、撞击噪声和轰鸣噪声,每一种均由相应的机械结构所产生。
(一)摩擦噪声
一般转向架式车辆,轮对车轴平行地配置在转向架的构架中,当车辆运行在小半径曲线线路时,车轮沿曲线钢轨并非纯滚动运行,要产生局部的横向滑动,即所谓 “卡滞-滑动效应”。这种曲线钢轨对车轮轮对不完善的导向造成 “卡滞滑动效应”,引发车轮和轨道的振动响应,形成一种高频的尖啸声。产生这种摩擦噪声 (或尖啸声)最主要的因素是曲线半径、转向架轴距、车轮振动阻尼特性,以及轮轨表面之间的黏着系数和所采用的材料等。
图15-3 钢轨接头不平顺示意图(www.daowen.com)
(二)撞击噪声
撞击噪声是由车轮踏面或钢轨表面的不平顺所产生,如图15-3所示。这种不平顺包括钢轨接头的缝隙、轨面擦伤和车轮踏面局部磨损、扁疤。钢轨接头的台阶和折角使车辆行驶时发出 “卡塔卡塔”的撞击声,研究结果表明,如果两钢轨末端接头处于同等高度,那么撞击噪声是微不足道的。如果车辆正在行驶所处的第一条钢轨末端比前面与其相接的第二条钢轨端头的位置高,即所谓处于下台阶情况,噪声就随着车速的加快而增长至某一定值,车速再增长它基本保持恒定值。当第一条钢轨末端比第二条钢轨连接端头所处的位置低时,即所谓升高台阶处,那么噪声随着车速的提高而不断增长,这样升高台阶就成为一个较严重的噪声源。由车轮踏面扁疤所引起的噪声与钢轨接头下台阶处的情况相似,车速超过了某一定值噪声级就不再增长了。
(三)轰鸣噪声
轰鸣噪声(或滚动噪声)是由于车轮踏面和钢轨接触表面局部小面积粗糙所造成。研究结果表明,轮轨接触区域越大,所产生的轰鸣噪声就越小,当轰鸣噪声达到顶点的频率时钢轨将成为主要噪声源。减小轮轨接触面的粗糙度是降低轰鸣噪声行之有效的途径。
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