高速鐵路噪聲測量、預測方法以及控制關鍵技術及應用

項目名稱：高速鐵路噪聲測量、預測方法以及控制關鍵技術及應用

項目編號：HJJS-2021-2-18

獲獎等級：二等獎

完成單位：中國鐵道科學研究院集團有限公司、生態環境部環境工程評估中心

完 成 人：劉蘭華、伍向陽、曲云騰、張格明、盧力、邵琳、李晏良、李志強、辜小安、陳興、何財松、曹宇靜、李路夷、周楊、陳迎慶

劉蘭華

中國鐵道科學研究院集團有限公司 研究員

獲獎感言：

我國高速鐵路運營里程和商業運營速度均居世界第一。噪聲問題是我國高速鐵路發展面臨的最重要、最關鍵的環境影響問題。本項目結合我國高速鐵路噪聲控制需求與實踐，針對高速鐵路噪聲源識別、測試方法與控制目標、預測模型建立及參數確定、聲屏障控制技術等方面存在的難題，提出符合我國高速鐵路特點的噪聲源識別、聲環境影響預測評價方法及控制技術，項目成果已直接用于國家及行業標準制定部門、高速鐵路設計與環境影響評價單位以及高速動車組制造商等，為高速鐵路噪聲控制提供了強有力的技術支撐，也為后續推動“CR450 科技創新工程”實施、推進高速鐵路發展奠定了堅實的技術基礎。

◎ 動車組聲源識別云圖（時速350km/h）

◎ 高速鐵路多聲源等效模型示意圖

項目簡介

隨著我國高速鐵路路網密集化及列車高速化，噪聲問題已成為制約高速鐵路提速、“走出去”及綠色交通發展的重要因素，而強氣動激擾、多噪聲源作用下實現高速鐵路噪聲有效控制是國際公認的技術難題。

本項目首次從噪聲源識別—預測—評價—控制等四個層次建立了高速鐵路噪聲控制完整研究體系，取得如下創新性研究成果：（1）研發基于去多普勒效應算法和解卷積算法的高速鐵路運動聲源識別技術，低頻識別下限拓寬為200Hz，空間分辨率提升10 倍以上，識別動態范圍提升至10—15dB，滿足高速鐵路噪聲寬頻以及多運動聲源特性分析的實際需求，大幅提升了識別精度，已全面應用于多項高速鐵路重大綜合試驗。（2）基于聲學波動理論、運動聲源理論以及聲源指向性研究成果，研究構建多聲源等效理論模型，解決聲源高速運動引起的計算結果偏差。（3）針對高速列車速度快、通過時間短、噪聲強度大、噪聲受輪軌狀態影響大等特點，研發了對列車通過聲信號捕捉能力強、精準定位快、自動化程度高并可實現全壽命周期跟蹤測量的集輪軌狀態—噪聲同步檢測多功能遠程實時監測系統。（4）首次提出350km/h 以上聲屏障氣動荷載設計曲線，基于高速鐵路多聲源特征，從高速鐵路聲屏障高度、吸聲結構以及聲屏障截面形式等方面提出多種聲屏障優化設計方法，為聲屏障結構力學和聲學設計奠定技術基礎。

本項目已獲發明專利1 項、實用新型專利5 項、軟件著作權3 項，項目組發表論文15 篇。項目研究成果為《環境噪聲污染防治法》《環境影響評價技術導則 聲環境》《環境影響評價技術導則 城市軌道交通》等相關法律規范制修訂提供了技術支撐。科技成果鑒定結論為：項目總體成果達到國際先進水平，部分創新成果達到國際領先水平。

項目成果已用于復興號高速動車組整車降噪設計以及高速鐵路聲屏障氣動效應與聲學設計；高速鐵路噪聲預測及評價方法已轉化為行業技術標準，用于指導高速鐵路聲環境影響預測、評價及控制。