Шумообразование высокоскоростных поездов

XXVII сессия Российского акустического общества,
посвященная памяти ученых-акустиков
ФГУП «Крыловский государственный научный центр»
А. В. Смольякова и В. И. Попкова
Санкт-Петербург,16-18 апреля 2014 г.
Ю. С. Бойко, А. Е. Шашурин
Ю. С. Бойко – Аспирантка каф. Е5 «Экология и безопасность жизнедеятельности»
А. Е. Шашурин – Кандидат технических наук
Балтийский государственный технический
университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова
198005, г. Санкт-Петербург, ул. 1-я Красноармейская д.1.
e-mail организации: kb_iak@mail.ru
тел./факс: (812) 495-77-97
Шумообразование высокоскоростных поездов
Аннотация
В отличие от поездов, движущихся со скоростями до 250 км/ч,
доминирующий вклад в шум высокоскоростных поездов, скорость движения
которых достигает 400 км/ч, вносит аэродинамический шум турбулентных
потоков, возникающих как результат взаимодействия встречного воздуха с
телом железнодорожного состава.
В
докладе
проанализированы
основные
источники
шума
высокоскоростных железных дорог на основе зарубежного опыта. Проведена
сравнительная характеристика дорожных составов различной спецификации.
Представлены натурные измерения, обобщены выявленные закономерности и
разночтения.
Высокоскоростной поезд, аэродинамический шум, математическая модель.
ВВЕДЕНИЕ
При увеличении скорости движения поездов до 400 км/ч превалирующим
становится аэродинамический шум турбулентных потоков, возникающих как результат
взаимодействия встречного воздуха с телом железнодорожного состава. Особое
внимание при этом, как источнику шума, уделено пантографу, в связи с его высоким
расположением относительно уровня земли. Данный критерий приобретает
существенное значение при разработке средств шумозащиты прилегающей к железным
путям территории и проектировании шумозащитных экранов.
Разработка математической модели шумообразования на высокоскоростных
магистралях при современных темпах развития транспортной сети во всем мире,
является чрезвычайно актуальной и важной для оценки акустической обстановки
селитебной территории. Наравне со стремлением к повышению скорости и комфорта
передвижения пассажиров, стоит задача сохранения гармонии внедряемых систем с
окружающей средой. Представленный к рассмотрению доклад производит обзор
эмпирически полученных характеристик высокоскоростных зарубежных поездов,
осуществляет их анализ и обобщает основные выявленные закономерности и связи.
XXVII сессия РАО, Санкт-Петербург, 16-18 апреля 2014 г.
2
_________________________________________________________________________________________
1. СПЕЦИФИКАЦИЯ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ПОЕЗДОВ
Высокоскоростные магистрали построены во многих странах мира. Большинство из
них запроектированы с индивидуальными характеристиками, которые определяются
типом эксплуатируемого поезда, шириной колеи, системой электрификации и т.д. Ниже
представлен краткий обзор стран, где широко развито высокоскоростное движение, с
указанием видов применяемых поездов и их особенностей.
1.1. Республика Корея
Наименование поезда: KTX-Sancheon (KTX-II, разработан на основе HSR 350x,
также известен как G-7).
Сеть: Korail, KTX.
Маршруты: Сеул – Пусан, Сеул – Мокпхо.
Эксплуатация: с 2008 года.
Производитель: Hyundai Rotem.
Скорость: 305 (max 352,4) км/ч.
Разработчики модели поезда: Korea Railroad Research Institute (KRRI), the Korea
Institute of Industrial Technology (KITECH).
Следует отметить, что изначально на линиях высокоскоростной железной дороги
использовался состав, основанный на французской модели TGV Réseau (TGV / LGC),
частично производимой в Корее. Разработанный в 2002-2008 годах прототип HSR-350x,
поставивший рекорд скорости на южнокорейских железных дорогах в 352,4 км/ч, стал
основой эксплуатируемых поездов KTX-II.
В настоящее время специалисты Корейского железнодорожного исследовательского
института разработали скоростной поезд нового поколения: HEMU 430X (Highspeed
Electric Multiple Unit,). Данный поезд развивает максимальную скорость 430 км/час.
В перспективе поезд сможет развивать скорость 500 км/час. Коммерческая
эксплуатация HEMU 430X намечена на 2016 г.
Рис. 1. Поезд марки KTX
_________________________________________________________________________________________
Ю. С. Бойко, А. Е. Шашурин
Шумообразование высокоскоростных поездов
XXVII сессия РАО, Санкт-Петербург, 16-18 апреля 2014 г.
3
_________________________________________________________________________________________
1.2. Китайская Народная Республика
Наименование поезда: CRH 380A.
Сеть: Китайская Высокоскоростная Железная Дорога (CRH).
Маршруты: Шанхай — Ханчжоу и Шанхай — Нанкин, Ухань — Гуаньчжоу.
Эксплуатация: с 2010 года.
Разработчики: China South Locomotive & Rolling Stock Corporation Limited совместно
с Siemens.
Скорость: 350 км/ч.
По сравнению с более ранними моделями, CRH 380A обладает пониженным
аэродинамическим сопротивлением. Носовая часть поезда имеет коэффициент
аэродинамического сопротивления <0.13, аэродинамическое сопротивление уменьшено
на 6.1%, аэродинамический шум уменьшен на 7%, аэродинамические подъѐмные силы
уменьшены на 51.7%, поперечные силы уменьшены на 6.1%.
Также у поезда произведена модернизация пантографов.
Рис. 2. Поезд марки CRH
1.3. Французская Республика
Наименование поезда: TGV POS (фр. Train à Grande Vitesse – скоростной поезд;
нем.
Paris-Ostfrankreich-Süddeutschland
–
Париж-Восточная Франция-Южная
Германия).
Сеть: SNCF, LGV Est.
Маршруты: Париж – Мюнхен, Париж – Цюрих.
Эксплуатация: с 2006 года.
Производитель: Alstom.
Скорость: 320 км/ч.
TGV использует в основном специально построенные пути, называемые LGV
(фр. Ligne à Grande Vitesse – высокоскоростная линия) – это является принципиальным
отличием всей системы, так как линии специально созданы для движения на скоростях
более 300 км/ч.
_________________________________________________________________________________________
Ю. С. Бойко, А. Е. Шашурин
Шумообразование высокоскоростных поездов
XXVII сессия РАО, Санкт-Петербург, 16-18 апреля 2014 г.
4
_________________________________________________________________________________________
Во Франции скорость в 320 км/ч доступна не только на юго-восточном направлении
LGV Est, где путешествуют поезда TGV POS, но и на северо-восточном LGV Atlantique
(поезда TGV Reseau, Париж – Амстердам) и юго-западном LGV SudEst (поезда TGV
Duplex, Париж – Марсель) направлениях.
TGV POS также известны тем, что один из них в 2007 году установил новый рекорд
скорости для поездов — 574 км/ч.
Рис. 3. Поезд марки TGV POS-4413
1.4. Япония
Наименование поезда: Shinkansen Nozomi (500 Series).
Сеть: West Japan Railway Company (JR West), Shinkansen.
Маршруты: Sanyo Shinkansen, Hakata-Minami Line, Токио – Осака – Фукуока.
Эксплуатация: с 1992 года.
Производитель: Hitachi, Kawasaki Heavy Industries Rolling Stock Company, Kinki
Sharyo, Nippon Sharyo.
Скорость: 300-320 км/ч.
Shinkansen – первая в мире высокоскоростная железная дорога. В буквальном
переводе с японского — «новая магистральная линия». Первые поезда развивали
скорость 220-230 км/ч. На настоящий момент протяженность высокоскоростных
магистралей Японии (Shinkansen) составляет около 2500 км.
Сегодня в Японии используются три категории высокоскоростных поездов:
«нозоми», «хикари» и «кодама». Экспресс «нозоми» — самый быстрый. На некоторых
участках «нозоми» развивает скорость до 300 км/ч и останавливается только в крупных
населенных пунктах. «Хикари», второй по скорости, делает остановки и на
промежуточных станциях, а «кодоми» — на всех станциях. Тем не менее, и скорость
«кодоми» превышает 200 км/ч, хотя при прохождении через некоторые местности и
населенные пункты скорость «Синкансэна» ограничена 110 км/ч.
_________________________________________________________________________________________
Ю. С. Бойко, А. Е. Шашурин
Шумообразование высокоскоростных поездов
XXVII сессия РАО, Санкт-Петербург, 16-18 апреля 2014 г.
5
_________________________________________________________________________________________
Рис. 4. Поезд марки Shinkansen 300 Series и 700 Series
1.5. Федеративная Республика Германия
Наименование поезда: ICE 3 Class 403 (InterCityExpress).
Сеть: Deutsche Bahn, Nederlandse Spoorwegen.
Эксплуатация: с 2000 года.
Производитель: Siemens, Bombardier, Alstom.
Скорость: 320 км/ч.
Серия поездов ICE 3 стала прототипом Siemens Velaro. Скорость в 320 км/ч
экспрессы могут развивать только на французских линиях LGV Est, в Германии
инфраструктура позволяет разгоняться лишь до 300 км/ч на участках Кельн –
Франкфурт (177 км) и Нюрнберг – Мюнхен (171 км).
Начиная с 2000 г., третье поколение поездов вида ICE используется в Нидерландах и
Бельгии. Третье поколение ICE развивает скорость движения во время испытаний до
363 км/ч, при регулярном движении скорость достигает 330 км/ч.
Германия также занимается разработками поездов на магнитной подушке —
Transrapid, который на испытаниях достигал скорости до 550 км/ч.
Особенностью линий ICE является то, что она строилась на базе обычной железной
дороги, без выделения отдельных путей. На данный момент сеть ВСМ ICE в Германии
сочетает несколько видов магистралей.
_________________________________________________________________________________________
Ю. С. Бойко, А. Е. Шашурин
Шумообразование высокоскоростных поездов
XXVII сессия РАО, Санкт-Петербург, 16-18 апреля 2014 г.
6
_________________________________________________________________________________________
Рис. 5. Поезд марки ICE 3
1.6. Королевство Испания
Наименование поезда: Class 103 Velaro E.
Сеть: AVE, RENFE (испанская национальная железнодорожная компания).
Маршруты: Мадрид – Севилья, Мадрид – Барселона, Мадрид – Малага.
Эксплуатация: с 2006 года.
Производитель: Siemens.
Скорость: 350 км/ч.
В настоящее время серия электропоездов Class 103 Velaro E является самой быстрой
из всех, находящихся в коммерческой эксплуатации. Прототип данного
железнодорожного состава также используется в Германии на линиях InterCityExpress.
15 июля 2006 года был установлен рекорд скорости для немодифицированных
пассажирских поездов – 403,7 км/ч.
Рис. 6. Поезд марки Series 103 train, Velaro E
_________________________________________________________________________________________
Ю. С. Бойко, А. Е. Шашурин
Шумообразование высокоскоростных поездов
XXVII сессия РАО, Санкт-Петербург, 16-18 апреля 2014 г.
7
_________________________________________________________________________________________
1.7. Российская Федерация
В России максимальная скорость движения железнодорожных поездов развивается
на линии «Санкт-Петербург – Москва» поездом «Сапсан» и составляет 240 км/ч. В
перспективе планируется строительство железной дороги, допускающей скорость
движения более 250 км/ч.
За неимением в настоящее время собственного полигона для проведений испытаний,
прогнозировать уровни шума на территории жилой застройки, при реализации проекта,
можно лишь используя зарубежный опыт в эксплуатации рассмотренных дорог.
Как видно из представленных выше материалов, модели поездов различаются по
многим факторам: начиная с формы носовой части поезда и заканчивая типом
пантографа. Следует отметить, что каждое конструкторское решение влияет на уровень
шума, создаваемого поездом. Данная закономерность отображается при
ознакомлениями с натурными измерениями уровней шума поездов различной
спецификации.
2. ИСТОЧНИКИ ШУМА ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ПОЕЗДОВ
Доминирующими источниками шума для поездов, движущихся со скоростью до
250 км/ч, в зависимости от спецификации железнодорожного состава, являются
система «колесо-рельс» (шум качения) и система двигателя, характеризующая его
мощность и создаваемую силу тяги поезда, а также различные вспомогательные
системы поезда (например, кондиционирование вагонов).
Для высокоскоростных поездов (> 250 км/ч), доминирующим источником может
являться аэродинамический шум. Наибольший вклад в аэродинамический шум могут
вносить различные источники, которые варьируются в зависимости от типа и модели
поезда, но обязательно включают в себя:
- шум вагонов, в т.ч. головного вагона поезда;
- шум пантографа, в т.ч. пантографа с нишей, и любого другого оборудования
потолочной системы, например изоляторов.
Другими важными источниками шума могут быть носовая часть поезда,
межвагонное пространство, вентиляционные решетки, выступы (дверные ручки,
ступени и т.д.) и различные полости, которые могут вызывать резонансные отклики.
Источники, расположенные в верхней части поезда особенно важны, когда
проектируются придорожные барьеры.
В зарубежной литературе вышеуказанные источники наглядно изображаются
следующим образом:
 Схематично на эскизе поезда [9]:
_________________________________________________________________________________________
Ю. С. Бойко, А. Е. Шашурин
Шумообразование высокоскоростных поездов
XXVII сессия РАО, Санкт-Петербург, 16-18 апреля 2014 г.
8
_________________________________________________________________________________________
Рис. 7. Источники шума на высокоскоростных поездах
Перевод: Aerodynamics (at higher speed) – аэродинамический (на высоких скоростях); Rolling
sound (at lower speeds) steel wheel on steel rail – «шум качения» (на низких скоростях», результат
взаимодействия стального колеса и стального рельса; Propulsion noise (at acceleration) – шум
двигателя (при ускорении); Equipment noise (Cooling Fans &HVAC) – оборудование
(вентиляторы охлаждения и кондиционеры); Aerodynamics due to Pantograph (at high speed) –
аэродинамический шум пантографа (на высоких скоростях).

С помощью карт распространения шума на примере поезда Shinkansen на
частотах 250 Гц – 3150 Гц [2]:
Рис. 8. Карта распространения шума от поезда Shinkansen, движущегося со скоростью
410 км/ч в направлении «справа-налево» на частотах 250 Гц, 500 Гц, 800 Гц, 1603150 Гц
Красные и темно-оранжевые области обозначают зоны повышенного звукового
давления. Как видно на рис. 9, на низких частотах преобладающее значение занимает
шум, излучаемый пантографом; на средних – помимо пантографа выделяется «шум
качения» от взаимодействия системы «колесо-рельс».
_________________________________________________________________________________________
Ю. С. Бойко, А. Е. Шашурин
Шумообразование высокоскоростных поездов
XXVII сессия РАО, Санкт-Петербург, 16-18 апреля 2014 г.
9
_________________________________________________________________________________________
Шум, образованный высокоскоростными поездами можно разделить на три
основных режима [7]:
1) Режим 1. Шум двигательной установки
2) Режим 2. Механический шум, образуемый в результате взаимодействия «колесорельс» и направляющей вибрацией – т.к. называемый «шум качения»
3) Режим 3. Аэродинамический шум, образованный от движения воздушных масс
вдоль поезда
Для поездов, движущихся со скоростью до 200 км/ч, общий уровень шума
складывается из шума двигательной установки и «шума качения».
Аэродинамический шум является важной составляющей при движении поезда со
скоростью более 250 км/ч.
Значение вышеуказанных различных режимов по выражению зависимости от
скорости, где доминирует только один источник звука.
Зависимость А-взвешенного максимального уровня звука в течении определенного
времени (когда проихсодили замеры) от скорости для типичного высокоскоротсного
поезда представлена на рисунке:
Рис. 9. Зависимость уровня звука от скорости при различных режимах
Значение скорости, при которой доминирующий источник шума меняется от одного
к другому, называется «Акустическая скорость перехода» (vt).
Переход от шума двигательной установки к «шуму качения» происходит при низкой
«акустической скорости перехода» (vt1). Переход от «шума качения» к
_________________________________________________________________________________________
Ю. С. Бойко, А. Е. Шашурин
Шумообразование высокоскоростных поездов
XXVII сессия РАО, Санкт-Петербург, 16-18 апреля 2014 г.
10
_________________________________________________________________________________________
«аэродинамическому шуму происходит
перехода» (vt1).
при
высокой
«акустической
скорости
Рассмотрим более подробно каждый режим движения высокоскоростного поезда [7]:
Режим 1. Шум двигательной установки
Режим 1 наблюдается на низких скоростях. Шум возникает от двигательных
механизмов или вспомогательного оборудования, которое обеспечивает бесперебойное
питание в поезде. Большинство высокоскоростных поездов работают с электрическим
приводом. Тяговые электродвигатели, блоки управления, имеют охлаждающие
вентиляторы.
Шум вентилятора имеет тенденцию доминировать в полосах частот вблизи 1000 Гц.
Внешний шум вентилятора охлаждения, как правило, постоянный относительно
скорости поезда, что делает его доминирующим, когда поезд останавливается на
станции.
Режим 2. Шум качения
В результате взаимодействия системы «колесо-рельс» высокоскоростных поездов,
возникает направляющая структурная вибрации и колебания транспортного средства
тела попадают в категорию механических источников шума. Эти источники как
правило, доминируют в общем уровне шума на промежуточных скоростях (режим II), и
охватывают самый широкий из трех скоростных режимов. Шум системы «колесорельс» вызван небольшими элементами шероховатости на рабочих поверхностей.
Спектр данного шума приобретает пиковые значения при на частотах от 2 кГц до 4
кГц, и растет быстрее, со скоростью, чем делает шум двигателя. Как правило,
отношение зависимости уровня шума от скорости принимается 30 логарифма скорости
поезда. Шум от системы «колесо-рельс» обычно доминирует для поездов,
двигающихся со скоростью до 250 км/ч.
Режим 3. Аэродинамический шум
При скорости движения поезда более 250 км/ч доминирующими источниками
становятся аэродинамические. Аэродинамический шум возникает от высоких
скоростей воздушного потока над поездом. Для обычного стального колесного поезда,
компонентами аэродинамического шума являются нестационарные течения на
передней и задней частях поезда и на структурных элементах поезда (в основном
пантограф, пробелы между вагонами, а расстояние между дном вагона и землей), а
также турбулентный пограничный слой генерируемый вдоль всей поверхности поезда.
На примере поезда Shinkansen были построены графики доминирования источников
шума в течение времени прохождения поезда мимо точки, в которой проводились
измерения [10]:
_________________________________________________________________________________________
Ю. С. Бойко, А. Е. Шашурин
Шумообразование высокоскоростных поездов
XXVII сессия РАО, Санкт-Петербург, 16-18 апреля 2014 г.
11
_________________________________________________________________________________________
Рис. 10. Графики распределения общего уровня шума по отдельным источникам шума
3. СПОСОБЫ ВЫРАЖЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ШУМА ПОЕЗДА
Описание измеренных величин может осуществляться по следующим
характеристикам [7]:
LAE (SEL – Sound Exposure Level) – уровень шума экспозиции – описывает общее
воздействие шума на приемник от одиночного события. Он представлен общей Авзвешенной звуковой энергией в течение этого события, нормированной на односекундный интервал. Это основной показатель уровня шума высокоскоростного
железнодорожного транспортного средства и его промежуточных значений при расчете
как Leq и Ldn.
Для более осознанного понимания характеристики SEL ниже представлен график
взаимосвязи между Lmax и SEL. Измеренные значения представляют собой
характеристику поезда TGV, на расстоянии 25 м, движущегося со скоростью 290 км/ч.
Рис. 11. График сравнение Lmax и SEL за время прохождения поезда
_________________________________________________________________________________________
Ю. С. Бойко, А. Е. Шашурин
Шумообразование высокоскоростных поездов
XXVII сессия РАО, Санкт-Петербург, 16-18 апреля 2014 г.
12
_________________________________________________________________________________________
Т.е. уровень звуковой экспозиции является интеграцией общей акустической
энергии, содержащейся в данном событии.
 t2

LАЕ  10 lg 10 LAk / 10  ,
 k t1

(1)
где LAk — А-взвешенный уровень звукового давления [дБ (А)]
LAE связан с LAeqT следующим выражением:
LАЕ  LAeqT  10 lgt2  t1  ,
(2)
где LAE — уровень шума экспозиции [dB]
LAeqT — эквивалент непрерывной Уровень шума [дБ]
Уровень звукового экспозиции численно эквивалентен общей звуковой энергии.
Так, например, уровень шума 90 дБА в 1 секунду будет иметь SEL 90 дБА, но если
мероприятие длилось 2 секунды SEL бы 93 дБА.
Другой пример. Если второе событие в 80 дБА произошло это должен был бы
длиться 10 секунд, чтобы зарегистрировать 90 дБА SEL.
Звуковые уровни воздействия, нормированная к 1 секунду являются очень полезным
способом сравнения различных звуковых событий.
The Hourly Equivalent Sound Level [Leq(h)] – часовой эквивалентный уровень звука –
описывает общий шум на приемнике, полученный от всех событий в течение одного
часа. Основной показатель для расчета Leq (ч) от единичных событий шума во время
одного часа является SEL. Leq (ч) используется для оценки шума для нежилых
территориях. Для оценки, Leq вычисляется для самых громких операций в течение
времени, когда действия объекта чувствительны к шуму.
The Day-Night Sound Level (Ldn or DNL) – ночной-дневной уровень звука (Ldn или
DNL) описывает общее воздействие шума на приемник от всех событий,
произошедших за 24-часовой период. Основной единицей, используемой при расчете
Ldn является Leq (ч) для каждого часа этого периода. Это можно рассматривать как
шумовое воздействие, подсчитанное после увеличения всех ночных уровней (от
10 часов вечера до 7 часов утра), на 10 дБ. Каждое событие шума в течение 24-часового
периода увеличивает эту экспозицию, громкие события более тихих событий, и
события которые имеют более длительный срок более коротких событий. Ldn
используется для оценки шума для жилых территорий. Типичные Ldns варьируются в
диапазоне от 50 дБА до 70 дБА, где 50 дБА представляет собой тихую среду шума и 70
дБА – является шумной.
_________________________________________________________________________________________
Ю. С. Бойко, А. Е. Шашурин
Шумообразование высокоскоростных поездов
XXVII сессия РАО, Санкт-Петербург, 16-18 апреля 2014 г.
13
_________________________________________________________________________________________
Понятие максимального уровня шума принято согласно [9] и объясняется ниже
представленным образом.
Максимальный уровень шума (Lmax).
По мере приближения скоростной поезд, проходит мимо, а затем отступает вдаль.
Уровень звука возрастает, достигает максимума и отходит на уровень фонового шума.
Максимальный уровень шума, достигнутый в это событие. называется «Максимальным
уровнем шума», сокращенно «Lmax». Данная величина используется для характеристики
поездов и проведения тестов по измерениям уровня шума на высокоскоростных
поездах. Тем не менее, Lmax не используется в качестве значения для оценки
воздействия шума на окружающую среду по нескольким причинам: Lmax игнорирует
количество и продолжительность транзита событий, которые важны для оценки
реакции человека на событие; Lmax не может описывать уровень в один час или 24часовой период воздействия.
4. РАСЧЕТ УРОВНЯ ШУМА
Зарубежная литература предлагает достаточно широкий ряд натурных измерений,
проведенных с целью выявления закономерности шумообразования на
высокоскоростных поездах различных моделей, в различное время и при различных
условиях. Часть из них представлена ниже.
Так, например, были проведены сравнения максимального уровня шума,
измеренного на расстоянии 30,5 м, от различных моделей поездов, движущихся с
различной скоростью [7]:
Рис. 12.Сравнение максимального уровня шума, измеренного на расстоянии 30,5 м от
различных типов поездов
_________________________________________________________________________________________
Ю. С. Бойко, А. Е. Шашурин
Шумообразование высокоскоростных поездов
XXVII сессия РАО, Санкт-Петербург, 16-18 апреля 2014 г.
14
_________________________________________________________________________________________
Также было проведено сравнение уровня SEL при тех условиях. Длина поезда
принималась 225 м [7]:
Рис. 13. Сравнение уровня SEL, измеренного на расстоянии 30,5 м от различных типов
поездов с длиной 225 м.
Результаты показывают, что:
 TGV поезда, испытанные в Европе, похожи на поезда ICE и RTL-2,
испытанные в США;
 придорожный шум для поездов X2000 и Pendolino в среднем на 5 дБ выше,
чем шум аналогичных поездов, испытанных в США
 данные для поездов Eurostar показали наибольший разброс, в сравнении с
диапазоном колебаний уровней шума других поездов.
Также уровни шума для поездов на магнитной подушке (Маглев) стабильно более
низкие по отношению к стальным колесным поездам.
В свою очередь также
высокоскоростного поезда [1]:
была
предложена
спектральная
характеристика
_________________________________________________________________________________________
Ю. С. Бойко, А. Е. Шашурин
Шумообразование высокоскоростных поездов
XXVII сессия РАО, Санкт-Петербург, 16-18 апреля 2014 г.
15
_________________________________________________________________________________________
Рис. 14. Спектральная характеристика поезда
Также производится сравнение измерений, полученных в разные годы на
одинаковых скоростях движения высокоскоростных поездов [3]:
Рис. 15. Эквивалентный уровень шума, измеренный на расстоянии 25 мот дороги, на
высоте 3,5 м.
Также в зарубежной литературе предложены различные способы расчета ряда
характеристик высокоскоростных поездов, которые выполнены для конкретных
моделей, и могут значительно отличаться друг от друга.
_________________________________________________________________________________________
Ю. С. Бойко, А. Е. Шашурин
Шумообразование высокоскоростных поездов
XXVII сессия РАО, Санкт-Петербург, 16-18 апреля 2014 г.
16
_________________________________________________________________________________________
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
По результатам проведенного обзора зарубежных научных исследований на тему
выявления процесса шумообразования высокоскоростных поездов, предложений
способов расчета характеристик высокоскоростного движения, условий проведения
натурных замеров – можно сделать вывод, что единого подхода к решению данного
вопроса на настоящий момент не существует. Разница полученных измеренных
значений от различных типов поездов говорит об индивидуальном подходе к каждому
рассматриваемому случаю. В связи с предполагаемым проектированием
высокоскоростного движения в России, необходимо разработать универсальную
математическую модель расчета уровней шума высокоскоростных поездов, утвердить
единую методику проведения замеров, определить общую закономерность изменения
аэродинамической составляющей с изменением формы носовой части поезда и типа
пантографа.
_________________________________________________________________________________________
Ю. С. Бойко, А. Е. Шашурин
Шумообразование высокоскоростных поездов
XXVII сессия РАО, Санкт-Петербург, 16-18 апреля 2014 г.
17
_________________________________________________________________________________________
ЛИТЕРАТУРА
1. Hyo-In Koh, Seungho Jang, Ji-Young Hong. Investigation of Noise Spectrum
Characteristics for an Evaluation of Railway Noise Barriers. IJR International Journal of
Railway, September 2013, Vol. 6, No. 3, pp. 125-130.
2. H.I. Koh, A.Nordborg, H.M. Rho. A study on the measurement technology of
noisesources of the high speed train.
3. F. Poisson. Railway noise generated by high-speed trains.
4. E. Latorre Iglesias, D.J. Thompson, M.G. Smith. Component-based model for
aerodynamic noise of high-speed trains
5. J.Y. Zhu, Z.W. Hu, D.J. Thompson. Analysis of aerodynamic and aeroacoustic behaviour
of a simplified high-speed train bogie
6. T. Marshall, B.A. Fenech and R. Greer. Derivation of sound emission source terms for
high speed trains running at speeds in excess of 300km/h
7. Harris Miller Miller & Hanson Inc. Final report. High-Speed Ground Transportation.
Noise and Vibration Impact Assessment. HMMH Report No. 293630-4. U. S. Department
of Transportation Federal Railroad Administration. October 2005
8. Kaoru Murata, Kiyoshi Nagakura, Toshiki Kitagawa, Akio Sagawa. The contribution of
the individual sound source generated from Shinkansen vehicles. ICSV14. Cairns
Australia. 9-12 July, 2007.
9. Steven Wolf, Kent Riffey, Jeff Barker, Anthony Daniels, Roelof van Ark. High-Speed
Train Sound Fact Sheet. California High-Speed Train Project. 2010.
10. Fuminao Okumura. Shinkansen technology -Today and in the Future. Railway Technical
Research Institute. 2013.
11. Kiyoshi Nagakura, Yasuo Zenda. Prediction Model of Wayside Noise Level of
Shinkansen. ICA 2004. IV-2563.
12. Hi-Tech pro. Реактивные экспрессы. 2009. Стр. 138-141
_________________________________________________________________________________________
Ю. С. Бойко, А. Е. Шашурин
Шумообразование высокоскоростных поездов