高速列车盘形制动噪声的机理及预测方法的研究

高速列车盘形制动噪声的声压级多达110-120dB(A),是高速列车噪声的重要组成部分之一。高速列车盘形制动噪声是摩擦自激振动引起的一类特殊噪声，但目前国内外对摩擦引起制动系统自激振动的机理并没有统一的认识。本项目拟在申请者前期对摩擦自激振动和车辆踏面制动噪声研究工作的基础上，试图从盘形制动系统摩擦自激振动能量反馈机制的角度入手，研究盘形制动系统摩擦自激振动发生的条件。针对制动系统摩擦自激振动是一种高频弹性振动的特点，研究制动系统自激振动的理论分析方法，提出一种高效的高速列车盘形制动系统噪声预测方法。同时，利用B&K公司的高级声学测量设备，对高速列车盘形制动噪声进行试验和分析，并对理论研究成果进行验证。通过本项目的研究，可以获得高速列车盘形制动噪声机理的深入认识，发展出高效的高速列车盘形制动噪声预测分析方法，认识影响制动噪声的结构因素和摩擦学因素，为最终降低高速列车运行噪声做出积极的贡献。

高速列车因其具有运行速度高、运输能力大、全天候运行和环境污染小等一系列优点，成为了世界各国铁路发展的主要方向。但是高速列车的噪声污染一直是一个不可忽视的问题，而制动摩擦噪声就是一个主要的噪声源，而且摩擦噪声发生机理也是目前学术界没有完全认识的问题。因此，开展本项目的研究具有很高的科学性和应用价值。. 课题组根据项目计划书的要求开展了如下6个方面的研究工作：（1）高速列车盘形制动噪声的调查研究；（2）摩擦自激振动能量反馈机制的研究；（3）高速列车盘形制动摩擦学特性的试验研究；（4）高速列车盘形制动摩擦尖叫噪声预测方法的研究；（5）制动摩擦噪声的试验研究以及表面织构对制动摩擦噪声的影响研究；（6）人工关节摩擦噪声的研究。. 取得了如下高速列车制动噪声的研究成果：（1）现场调查发现高速列车制动噪声主要发生在列车速度120 km/h以下的速度段，噪声频率约1~10 kHz，多发生在新闸片的使用初期。（2）研究表明制动系统法向和切向的振动耦合以及摩擦力时滞是摩擦自激振动发生的主要机理。（3）试验研究表明高速列车盘形制动材料的摩擦力-相对滑动速度具有负斜率关系，容易导致制动尖叫噪声。（4）建立了高速列车轮盘式和轴盘式制动尖叫噪声预测模型，分别用复特征值分析法和瞬态动力学分析法研究了制动噪声发生以及发展的规律，可用于设计阶段对高速列车制动尖叫噪声进行预测分析，并可用于指导无摩擦噪声的制动系统设计。（5）试验发现合适的制动盘表面织构形状可以降低制动尖叫噪声。（6）人工关节摩擦噪声发生的机理主要是摩擦副润滑状态改变导致过高的摩擦系数，从而引起人工关节摩擦噪声。. 本项目共发表论文14篇，其中SCI收录4篇，EI收录5篇（不重复统计），培养硕士研究生6人。