[分享]5 国外动车组受电弓的气动噪声介绍

[分享]5 国外动车组受电弓的气动噪声介绍 国外动车组受电弓的气动噪声介绍 机车知识 2010-02-03 11:38:43 阅读82 评论0 字号:大中小 订阅 本文引用自曜曜《国外动车组受电弓的气动噪声介绍》 随着铁路的发展和列车速度的提高，噪声问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 日 益严重。噪声传递到车内，使乘客的乘车舒适度大大 降低;传递到车外，使铁路沿线两侧的居民深受其害， 因此降低铁道车辆噪声具有很高的现实意义。目前， 随着列车速度的提高，特别是动车组的投入运营，机 械噪声退居次要地位，而气动噪声逐渐占据统治地位。 原因是机械噪声源的散射平均按列车速度的3,比率 增加，而列车的空动噪声却按5,一6,的比率增 大?。动车组受电弓的气动噪声是主要噪声源之一。 因此，国内外一些国家为了降低高速受电弓产生的气 动噪声，而采取了相应的措施。 1受电弓气动噪声的机理 受电弓产生的气动噪声是由受电弓的各种杆件引 起的非稳态气流产生的，其中一些杆件会产生较宽频 率的噪声，但是通常情况下，受电弓的气动噪声属于 窄带噪声，也就是通常所说的风吹声。它们产生的风 吹声可以通过频率峰值清楚的鉴定出来，这种机理特 性就是周期性的涡流面脱落，当涡流从杆件表面脱落 时会对周围气流产生一定的影响，正是因为涡流面脱 落的进程具有波动特性，因而产生的作用力跟涡流脱 落具有同样的频率波动。这种波动的作用力产生了偶 极子噪声，涡流面脱落的频率为，，其产生的作用力 和风吹声的特性可以用斯德鲁哈尔数来表示，也就是 Stz=fl,Go，其中Z是杆件的长度;Uo是外部气流的 速度。这种涡流面脱落的发生通常是在一个特定的雷 诺数下(就是所谓的Re=Uol,v一3×105，p是流体 的运动黏度系数)，这个特定的雷诺数也就是紊流过渡 状态点，但是如果杆件表面粗糙不平的话，这种情况 也会在低雷诺数下发生，那是因为在流体低速的情况 下层流边界层变成了紊流边界层。 受电弓高速在空气中运动，产生的这种噪声是物 体对流体的干扰，作为反力从流体作用到物体上的变 化力即物体表面产生压力变化，并向其周围辐射的现 象来解释。 2国外动车组受电弓介绍 2(1 日本新干线受电弓 新干线电动车从运营初期的0系到300系都采用 了菱型受电弓，在此期间为了降低受电弓的气动噪声， 采用的是减少受电弓的数量，从0系到300系分别采 用了8台、3台、2台菱型受电弓。 用菱形受电弓做风洞试验，找出噪声的发生源， 并进行降低噪声分析。其结果是棱型受电弓因结构复 杂、部件多，实施降噪效果有限。因此，沿用棱型受 电弓要想较大幅度地降低噪声是很困难的。此后，对 受电弓作了更进一步的改进，T型受电弓研制的成功 并用于500系新干线动车组，如图2所示，其创新的 形状和结构大大降低受电弓产生的气动噪声。后来， 在700系列车上开发了另一种新型翼形弓头的v型受 电弓，如图3所示，它是一种单臂受电弓，经风洞试 验及现车运行试验证明，其集电性能和空气动力学性 能良好，有效降低了受电弓的空气阻力和气动噪声。 TPS301单臂型受电弓与300系的棱型受电弓相比，噪 声下降了约14 dB。图4为风洞试验的噪声比较结 果。 在此很长一段时间通常的做法是利用受电弓罩将 受电弓遮盖起来，以降低噪声。但是，受电弓罩降低 噪声的程度有限，而且受电弓罩自身所产生的气动噪 声又成为一个新问题。为此，新的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 思路取消了受 电弓罩，将它们产生的气动噪声降低到受电弓罩所产 生的噪声级以下。因此，E2系一1000型电动车采用图 5所示的PS207单臂式受电弓，取消低噪声受电弓罩， 采用低噪声绝缘子。全列车共有2台受电弓，分别 安装在4号和6号车上。PS207单臂式受电弓的特点 是i(1)取消了受电弓罩，采用了降低受电弓本身产 生噪声的方法。(2)受电弓臂部在两个方向运行时， 其噪声均很小。(3)单臂式受电弓的可动部及与受流 部的结合部用流线型整流罩覆盖，将气动噪声降到最 低。(4)受电弓构架部采用流线型造型，与绝缘子的 连接圆滑，抑制了气动噪声的产生。(5)新型低噪声 单臂型受电弓比既有型受电弓的噪声降低4dB。该低 噪声受电弓在现车上的噪声频谱 2(2德国ICE型受电弓 ICEl和IC也多年来一直使用DSA350SEK型高速受 电弓，总计达166台。德国BRl01型高速电力机车也 使用这种受电弓，总共为这种型号的机车提供了290台 受电弓。ICE3开发了下列型号的受电弓:(1)DSA380D 型，用于DB(德国铁路)、OBB(奥地利联邦铁路)和 NS(荷兰铁路)的交流电气化线路。(2)DSA380F型( 用于SBB(瑞士联邦铁路)、BLS(瑞士伯尔尼一勒奇 贝格—辛普龙铁路公司)、SNCB(比利时国营铁路)和 sNCF(法国国营铁路)的交流电气化铁路。(3)DSA350G 型，用于SNCB、NS和SNCF的直流电气化铁路 在开发ICE3受电弓的初期，对声学观点的重视程 度远比以前要高，力求受电弓能近似达到最佳声学要 求。确定整个受电弓上的声源后，首先进行研究试验， 优化影响噪声级的各部件。最初研究表明，受电弓对 噪声扩散有重要关系的3个部分是弓头支架、臂杆和 底座。就结构拟定而采取了一系列降低噪声的措施。 此时主要集中在弓头范围，因为这里常常是主要影响 源。此外，作为减少噪声的措施，还研究了避免圆柱 形部件上周期出现涡流的各种不同机理。结果之一是 在受电弓弓头的弓角上采取合适的扰动角。此外， DSA380D和DSA380F型受电弓的升降装置避免用圆柱 形。 3降低动车组受电弓气动噪声的措施 国外一些国家为了降低高速受电弓产生的气动噪 声，一般采取的措施为: (1)在受电弓附近安装受电弓罩。采用受电弓罩 的目的:?它由前后板和侧板构成，前后板具有降低 受电弓及其附近突起物的风速功能，侧板有分担受电 弓罩内以及屏蔽来自受电弓上部产生噪声的功能，可 降噪6dBA;?将气流引向上方，降低气流冲击受电弓 的速度。然而，受电弓罩本身也会产生气动噪声，因 此要采用合适的受电弓和受电弓罩结合方式。图7就 是利用传感器阵列装置测定结果，测定点距高架桥 中心25m距离，地面高为1(2m;列车速度为220— 240 km,h。 (2)改进受电弓杆件的结构。受电弓结构的圆柱、 角柱等相同截面材料，产生的周期性涡流带来的噪声， 而制成不均匀断面来抑制这种噪声。早期日本新干线 就采用了菱形受电弓，有效地降低了受电弓的气动噪 声。 (3)减少受电弓的数目。 (4)设置受电弓沟槽。例如，对于GTV列车来 说，受电弓并不是简简单单地安装在车厢的顶部，而 是安装在车厢的凹槽内(也就是所谓的受电弓沟槽)， 其装置能够遮掩受电弓产生的气动噪声。 (5)采用低噪声受电弓。 近期，国外一些国家在低噪声受电弓的基础上又 做了进一步的改进，具体情况如下。 3(1 受电弓弓角的改进 低噪声弓角就是在受电弓的弓角处沿杆件的轴向 方向均匀布置一些孔，见图8。采用这种方法也可以 有效地降低受电弓的气动噪声。 图9表明了采用x阵列传声器测量出的受电弓气 动噪声源的分布。该受电弓的弓头一端采用低噪声弓 角，另一端是传统的型式(不带有均匀孔)，从图9可 以清楚的看出采用低噪声弓角产生的气动噪声要比传 统型式的弓角产生的气动噪声小。 3(2受电弓弓头的改进 弓头是受电弓的重要组成部件，它是受电弓跟接 触线接触的部分。图10和图11显示了弓头模型A和 模型B横截面的具体数据，弦长分别为120mm和 200mm。弓头上面孔的截面为6mm x 20mm，间距为 40mm。 结束语 根据受电弓气动噪声产生的机理，结合一些国家 (日本、德国)动车组受电弓的类型， 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 了减少受电 弓气动噪声的一些措施。日本对受电弓气动噪声相对 于其他国家做了比较多的研究，其又通过风洞试验来 对比各种受电弓的产生气动噪声，从而，寻求对降低 气动噪声最有利的形状。从国外一些国家对受电弓的 研究来看，新型受电弓的设计思路是不再使用受电弓 罩，以最大限度地降低受电弓本身所产生的噪声，尤 其是单臂型受电弓的投入运营，开拓了受电弓新的设 计思路，在此基础上又在受电弓的弓头和弓角处做了 一些改进，从而又一次大大降低了其气动噪声。 我国可以从国外对受电弓研究中吸取一些经验， 用比例模型进行风洞试验，根据其试验结果寻找到支 架部分、底框部分、绝缘子部分对于降低气动噪声最 有利的形状。