降噪方法范文

降噪方法范文（精选12篇）

降噪方法 第1篇

良好的客车设计和制造应考虑客车的声环境问题。客车声环境设计的基本课题是减少噪声源, 隔断外部噪声和振动, 减少车内、外声音的传递, 设计车内的音效等。

1 优化车辆的声学设计

1.1 控制车体辐射的振动和噪声, 避免车内共鸣

防止或消除车内共鸣与共振, 调整设计车体固有频率, 有效利用吸声材料或控制轮轨激振传递系统, 在噪声反射系统上调节振动特性, 改善车内空腔共鸣问题。

在车体各构件中, 板件振动对车身噪声影响最大。这是因为板件的声幅射效率较高。为减弱板件的振动, 可给它设置加强筋以提高其刚度;也可加装阻尼材料或贴减振材料, 以增加振动的衰减。在板件上涂阻尼材料, 降低其声辐射效率, 对减少噪声也很有效果。一般说来, 涂料覆盖量为0.25 g/cm2, 隔声效果最佳。

1.2 降低噪声源的噪声辐射

消除或减弱噪声源的噪声辐射, 降低每一个噪声源辐射能量, 对车内噪声控制都是有利的。如对转向架、受电弓、牵引电机等采取屏蔽处理, 可以达到显著的降噪效果, 如在车下柴油机的屏蔽罩壁板上涂敷阻尼层, 可大大降低车内噪声和振动。

1.3 采用隔音材料和隔音结构, 隔绝传播途径

利用隔振、隔声和密封等措施, 隔绝噪声传播途径。可利用具有弹性和阻尼的材料隔断振源与车体之间的振动传递;利用加泡沫橡胶垫、阻尼粘胶等改善车体内饰件的隔声性能。为防止通过向车内透过的二次固体噪声, 应在转向架、牵引电机、齿轮箱、柴油发电机、空调机组等振动、噪声源附近的车体上重点加隔声材料, 增加这部分车体结构的隔音性能;对在隧道里运行的地铁车辆, 为防止通过车辆两侧车窗玻璃向车内传播噪声, 应采用双层玻璃窗。

为了有效控制噪声, 在结构和材料上还可以采取多种降噪隔音措施, 如改进风道结构以降低空调噪声;铝合金车体采用声响衰减率大的双层表皮结构;车顶和侧墙的两层表皮间的桁架内部填充了减振树脂发泡;车体地板加装了减振材料或在地板上部安装隔音钢板;在车体侧底边的桁架加宽部位充填了50%的发泡状减振材料, 见图1所示。

1.4 采用吸声处理, 降低车内混响声

对车内顶板、地板和侧墙板采用吸声处理, 如选用软装饰、衬垫时, 尽量使用本身吸声性能好的材料, 同时综合考虑隔声和阻尼, 都可起到降低车内混响声的作用。

1.5 在噪声源附近加吸声材料和吸声结构

为防止轮轨噪声通过空气向外界传播, 在转向架的上部和侧面安装裙板并加吸音材料可降低噪声2 dB。

1.6 加强车体的气密性, 减少噪声的透射

为防止车外噪声通过空气向车内传递, 安装具有气密结构的车窗和密封性好的车门, 是减小车内噪声的有效措施之一, 同时辅以密封措施减小车内壁板的孔隙数和尺寸, 从而可阻断固体传声和削弱气体传声。

1.7 控制车辆设备的振动和噪声

为了减小车辆的振动和噪声, 必须控制各分供商提供的大部件振动和噪声指标, 对牵引电机、齿轮箱、柴油发电机、空调机组、风动门、电扇、集便装置的振动和噪声加以控制, 提高标准, 加强检测, 从而减小整车的噪声。

2 控制轨道客车振动噪声的对策

列车速度的提高, 不可避免地会增大振动和噪声。为此, 在轨道客车投入运用前, 应采取减振和降噪的各种技术, 以改善旅客列车的舒适性能, 降低噪声对环境的污染。铁路噪声主要来自于列车, 它与列车的结构、速度、质量、行车密度、线路状况、坡道大小、隧道的材料、几何尺寸、线路两旁的建筑物、绿化状况及司机驾驶技术等情况有关。

2.1 改善运行状况

合理规划铁路交通, 控制车流、会车;改善线路结构及线间距状况;改善隧道结构。

2.2 调整路网规划与城市规划, 合理布置路网

在进行路网规划时, 应注意不同功能的线路之间的配合, 应避免铁路穿越市中心和文教区、住宅区。对穿越城市的进站列车应开辟专用区域, 以便集中采取措施, 对于住宅区、文教区等有特别要求区域, 应与铁路干线保持一定距离, 利用环境自然条件来降低噪声, 必要时还可以采用路堑或高架路来减少振动和噪声。对于列车流量大的区域, 应通过运行图来控制车流密度, 以保证车辆匀速运行, 降低噪声。

2.3 设置防声屏障以限制噪声的传播

噪声在传播途径中, 若遇到障碍物尺寸远大于声波时, 则大部分声波能被反射, 一部分被衍射, 于是在障碍物或一定距离内形成“声影区”, 其区域的大小与声响频率有关, 声响频率越高声影区范围越大, 如果被保护点处于声影区, 等效声级可以降低8～15 dB (A) , 如果处于非声影区, 也可降低3 dB (A) 。若在轨道两侧采用4m高的防声屏障, 其减噪效果的空间分布如图2所示, 线路方向的声屏障可利用路旁绿化带或专门设计的防声屏障, 利用不强调安静环境的建筑或路堑等。为了增强防声屏障的效果, 可在防声屏上铺设一些吸声材料, 以避免和附近建筑之间形成反射。防声屏障的效果与其结构本身的隔声值有关, 而所涉及的最小单位面积与屏障高度、屏障与声源的位置有关。

2.4 利用线路两旁的绿化

利用树木的散射、吸声作用以及地面吸声, 可达到降低噪声的目的, 尤其是绿化环境可使人们从心理上减弱噪声带来的不适。一般认为矮的乔木比高的乔木防噪效果好, 阔叶树比针叶树好, 几条窄林带比一层稠密林带效果好, 但林带很窄或为灌木时, 效果就很差。不同林带厚度的降噪效果见表1所示。

2.5 合理设置隧道断面和线间距

车辆周围会产生非对称的涡流现象, 尾车产生紊流现象, 使尾车的压力发生突变。据有关试验研究表明, 当轨道客车通过时, 使房屋建筑振动的压力最大值与列车速度的2次方成正比, 而与列车车间距的2次方成反比, 因此要求高速铁路有较大的轨间距和加大隧道断面。世界典型高速铁路线间距、隧道面积、交会时车体中间间距见表2所示。

3 结束语

降噪方法 第2篇

基于小波包变换的海洋数据降噪方法研究

本文介绍了小波变换和小波包变换的基本原理,小波包变换是小波变换的推广,并优于小波变换.软闲值和硬阈值方法是基本的阁值处理方法,在此基础上衍生出了多种处理方法.对假设的.海洋数据进行了降噪处理,效果较好.表明小波包变换用于海洋数据降噪有一定得实际意义.

作 者：曹海锦 作者单位：河海大学理学院刊 名：内江科技英文刊名：NEIJIANG KEJI年，卷(期)：30(9)分类号：P7关键词：小波变换 小波包变换 降噪处理 海洋数据处理 阈值

降噪方法 第3篇

关键词： 红外图像； 降噪； 非下采样Contourlet变换； 拉普拉斯分布

中图分类号： TP391.41文献标识码： A文章编号： 1673-5048（2016）05-0066-05

Abstract： For the denoising problem of infrared image， an algorithm is proposed based on mixed statistical model of transform coefficients in nonsubsampled Contourlet domain. The image is transformed into nonsubsampled Contourlet domain， and noise coefficients and signal coefficients are modeled respectively by Gaussian distribution and generalized Laplacian distribution. By using maximum a posteriori estimation theory under Bayesian framework， a new estimation formula for the original signal coefficients is deduced， and the noise image coefficients are processed to realize the infrared image denoising of nonsubsampled Contourlet domain. The experimental results show that the proposed method can suppress the Gaussian noise effectively and keep most of the images detail information， which has higher value of peak signal noise ratio and better visual effect than some standard algorithms.

Key words： infrared image； denoising； nonsubsampled Contourlet transform； Laplacian distribution

0引言

红外图像噪声丰富， 而噪声造成图像退化、 图像特征被掩盖， 直接影响图像分割、 特征提取等后续工作的准确性， 因此， 抑制红外图像噪声、 提升图像质量是红外成像应用中图像处理和分析的前提。

小波变换具有良好的时频局域化特性和多分辨率特性[1]， 在图像降噪中得到了广泛的应用[2-5]。 小波变换在表示具有点奇异性的函数时是最优基， 但是对于更高维的特征则显得力不从心。 在二维图像中， 边缘、 轮廓和纹理等具有高维奇异性的几何特征包含了大部分信息， 对此， 小波不是表示图像的最优基。

Do等人提出的Contourlet变换是一种真正的图像二维表示方法， 其将小波的优点延伸到高维空间， 能够更好地刻画高维信息的特性， 更适合处理具有超平面奇异性的信息[6-7]。 但是， Contourlet变换不具备平移不变性， 在利用其进行图像去噪时， 奇异点周围会引入伪吉布斯（Gibbs）现象。 此外， Contourlet变换存在下采样过程， 因此低频子带和高频子带均存在频谱混叠现象。 频谱混叠造成同一方向的信息会在几个不同方向子带中同时出现， 这在一定程度上削弱了其方向选择性。

Cunha等人[8-9]利用非下采样塔式分解和非下采样滤波器组构造出了非下采样Contourlet变换（Nonsubsampled Contourlet Transform， NSCT）， 具有平移不变性。 NSCT继承了Contourlet变换的良好特性， 变换后系数能量更加集中， 能够更好地捕捉和跟踪图像中重要的几何特征。 同时， 由于没有采样过程， 图像的分解和重构过程中不具有频率混叠项， 这使得NSCT具有平移不变性。

在图像降噪中应用Contourlet和NSCT， 最常用的是传统的阈值方法[10-14]。 该类方法的缺点在于没有考虑到各图像尺度内系数的相关性、 相邻尺度系数之间的相关性以及边缘轮廓的关系， 图像细节信息不能很好地保留且存在振铃现象。 建立变换系数尺度内和尺度间的统计模型是在变换域还原信号系数、 抑制噪声系数的关键问题[15]。

红外成像应用中的红外探测器是系统噪声的主要来源， 是影响红外图像质量的主要因素， 其强度一般情况下远大于其他环节产生的噪声， 同时也是最难以克服的。 探测器本身的噪声是无法避免的， 按照其产生的机理可分为散粒噪声、 热噪声、 光子噪声、 产生复合噪声和1/f噪声等。 其中散粒噪声、 热噪声、 光子噪声和产生复合噪声所产生的探测器电流输出是一个随机过程， 由中心极限定理近似服从高斯分布。 1/f噪声是红外探测器低频部分的一种电流噪声， 顾名思义， 1/f噪声与频率成反比， 当高于一定频率时， 与其他噪声相比可忽略不计。 因此， 可认为影响红外图像质量的噪声服从高斯分布[16]。

航空兵器2016年第5期刘刚等： 非下采样轮廓波域混合统计模型红外图像降噪方法基于以上分析， 在NSCT域提出了一种新降噪方法。

1NSCT域混合统计图像降噪模型

1.1NSCT理论

NSCT与Contourlet变换一样， 也是采用由拉普拉斯金字塔变换与方向滤波器组所构成的双迭代滤波器组结构。 但NSCT采用的是非下采样塔式滤波器和非下采样方向滤波器组， 变换时首先由非下采样塔式滤波器将图像分解为低通（低频）部分和带通（高频）部分， 然后由非下采样方向性滤波器组将带通部分分解为若干个方向。 NSCT去掉了塔式分解和方向性滤波器组分解中信号经分析滤波后的下采样（抽取）以及综合滤波前的上采样（插值）， 而改为对相应的滤波器进行采样， 再对信号进行分析滤波和综合滤波。

1.2混合统计降噪模型

NSCT域信号系数尺度间和尺度内同方向子带内相关性强， 噪声系数层间相关性较弱、 层内无相关性。 基于此， 将NSCT系数分为噪声系数和信号系数两类并分别建模， 根据贝叶斯框架下的最大后验估计理论， 推导降噪方程。

信号系数包含了图像的大部分信息及主要的边缘和纹理， 相邻尺度间的系数相关性较强， 分解系数的统计分布在原点处的峰值更尖锐， 并具有长拖尾， 可采用广义的拉普拉斯分布来建模。 噪声系数主要是噪声和微小细节的贡献， 采用具有强局部相关的零均值高斯分布来建模。

从表1、 图1～3可得出如下结论：

（1） 从表1中可知， 基于NSCT域系数混合统计模型降噪算法的PSNR最高， 能有效去除图像中的高斯白噪声， 较好地保持图像的边缘， 在噪声强度较大时， 降噪能力更加明显；

（2） 从图1、 图2和图3可知， 基于NSCT域系数混合统计模型的降噪算法既滤除了图像噪声， 又有效地保持了相关边缘细节；

（3） 基于Contourlet域混合统计模型降噪算法在视觉效果上同NSCT域方法接近， 但在PSNR上比NSCT域方法稍差；

（4） 小波软阈值法在滤除噪声的同时造成了边缘细节的模糊；

（5） Contourlet阈值降噪方法边缘细节部分保持较好， 也能有效滤除噪声， 但是出现了较为明显的栅格效应。

4结论

在NSCT域对噪声系数、 信号系数分别按照高斯分布和广义拉普拉斯分布建模， 根据贝叶斯框架下的最大后验估计理论， 推导原始信号系数的估计公式， 对包含噪声的图像系数进行处理， 实现NSCT域红外图像降噪。 NSCT具有平移不变性和更好的方向选择特性， 实验结果充分表明了本文提出的基于NSCT域系数混合统计模型的降噪方法在PSNR提高与视觉效果上优于部分经典降噪方法。

参考文献：

[1] 高静， 李朝伟， 董云峰， 等.空空导弹导引头小波降噪参数优选仿真研究[J].航空兵器， 2010（5）： 48-54.

[2] 徐小军， 王友仁. 基于离散分数阶正交小波变换图像降噪新方法[J].电子学报， 2014， 42（2）： 280-287.

[3] 张田， 孙延奎， 田小林.二进小波与扩散滤波结合的光学相干层析图像降噪[J].吉林大学学报（工学版）， 2013， 43（S1）： 340-344.

[4] 金炜， 周亚训， 符冉迪， 等.采用零树结构分类小波系数的红外图像降噪[J].光电工程， 2012， 39（5）： 79-83.

[5] Donoho D L. DeNoising by SoftThresholding[J]. IEEE Transactions on Information Theory， 1995， 41（3）： 613-627.

[6] Po D DY， Do M N. Directional Multiscale Modeling of Images Using the Contourlet Transform[J].IEEE Transactions on Image Processing， 2006， 15（6）： 1610-1620.

[7] Do M N， Vetterli M. The Contourlet Transform： An Efficient Directional Multiresolution Image Representation[J]. IEEE Transastions on Image Processing， 2005， 14（12）： 2091-2106.

[8] Cunha A L， Zhou Jianping， Do M N. The Nonsubsampled Contourlet Transform： Theory， Design and Applications[J].IEEE Transactions on Image Processing， 2006， 15（10）： 3089-3101.

[9] Zhou Jianping， Cunha A L， Do M N. Nonsubsampled Contourlet Transform： Construction and Application in Enhancement[C]∥Proceedings of the IEEE International Conference on Image Processing， 2005： 469-472.

[10] 戴维， 于盛林， 孙栓. 基于Contourlet变换自适应阈值的图像去噪算法[J].电子学报， 2007， 35（10）： 1939-1943.

[11] 刘丽萍， 崔宁海， 王琰.一种新的Contourlet变换图像降噪算法[J].沈阳理工大学学报， 2012， 31（1）： 31-35.

[12] 程光权， 成礼智.基于冗余Contourlet变换的图像相关法去噪[J].中国图象图形学报， 2008， 13（9）： 1678-1682.

[13] 倪超， 李奇， 夏良正.基于非下采样Contourlet扩散滤波的红外图像降噪[J].东南大学学报（自然科学版）， 2010， 40（S1）： 272-276.

[14] 闫晟， 刘明刚， 原建平， 等. 一种基于NSCT变换的超声图像降噪新算法[J].仪器仪表学报， 2012， 33（5）： 1005-1012.

[15] 王文， 芮国胜， 王晓东， 等.图像多尺度统计模型综述[J].中国图象图形学报， 2007， 12（6）： 961-968.

多小波的复制降噪方法 第4篇

通信技术的发展致使图像在科学研究、军事和生活中应用越来越广泛。小波及其逆变换在小波频域中拥有较傅里叶变换有的高频处理能力,并且小波还可以对高频率部分逐次进行分解,由此,在图像处理时,小波变换较傅里叶变换更有优势。但是小波变换也存在一些缺点,比如光滑性和紧支性的统一等,由此,为解决小波的缺点,便产生了多小波。在小波变换基础上发展起来的多小波变换,弥补原有的缺点,还将原来高频处理的相关优点继承下来。更加重要的是:图像处理中保持信号不变的正交性、易于图像边缘处理的对称性、滤波函数导数运算的光滑性、保持滤波函数有限可操作性质的紧支性等几个性质很好的统一融合起来[1,2]。多小波的滤波器和小波的滤波器有所不同[5],所以每次进行多小波分解之前必须进行预处理。利用预处理函数对图像进行处理的预处理算法是多小波进行图象处理一般采用的方法[1]。文章针对预处理算法中的计算次数多、计算量大的缺陷,给出一种全新算法—复制法,并在实验部分将该算法进行了比较分析。

2 多小波变换的数学理论基础

多小波拥有多个小波母函数,同时拥有与母函数相对应的有多个尺度函数。多小波与单小波变换一样满足MRA(多分辨率分析)。多分辨率分析是小波变换可用于图像处理的基本理论依据,也是理解和构造分析小波的总体指导。具体的定义如下:

设是空间L2(R)空间的一个闭子空间列,{Vj}被称为多分辨率逼近(MRA),如果{Vj}满足以下条件:

(1)单调性:

(2)逼近性:

多小波函数V0的基是由n个尺度函数,通过正交变化得到。向量满足一个矩阵形式的尺度函数扩张方程。

系数C[k]是一个n*n的矩阵。

与尺度函数对应的是N个小波函数,它们也满足对应的小波函数方程。

同样W(t)是向量,系数D[k]是一个n*n的矩阵。

在图像处理的实际应用中使用比较多的是GHM多小波。其尺度函数和小波函数对应的扩展方程如下:

3 多小波的复制降噪方法

多小波的复制降噪方法的核心思想具体如下:利用GHM多小波滤波器函数对带有高斯噪声的数字图像分解时,和单小波变换一样,一次只处理图像矩阵的一行(一列),为了能够使单行(列)的数据能够与多小波的滤波器矩阵进行卷积运算,将图像矩阵的该行(列)数据重新复制保存,以变成两行(列)数据。上述操作使图像矩阵由原来的n*n矩阵变成了2n*2n的矩阵。在利用多小波逆变换进行图像的重建时,需要将2n*2n的矩阵变回原来的n*n图像矩阵,为达到目的,文中使用冗余的象素点进行数据融合的处理技术。

3.1 复制降噪方法的图像分解

设L=(l1l2)T,其中l1为GHM多小波变换低通滤波器矩阵(k=1,2,3,4)中的4个滤波矩阵的第一行数据,l2为GHM多小波变换低通滤波器矩阵C(k)(k=1,2,3,4)中的4个滤波矩阵的第二行数据;设H=(h1h2)T,其中h1为GHM多小波变换高通滤波器矩阵D(k)(k=1,2,3,4)中的4个滤波矩阵的第一行数据,h2为GHM多小波变换高通滤波器矩阵D(k)(k=1,2,3,4)中的4个滤波矩阵的第二行数据。设f(N,N)表示带噪声的数字图像的矩阵,其中N为2的次幂。则复制降噪方法具体操作如下:

(1)将GHM多小波低通滤波矩阵L、高通滤波矩阵H与f(N,N)从行方向上小波卷积分解,在进行卷积分解每一行时,将其数据ri复制为2*N矩阵,以使与滤波矩阵L和H卷积分解。计算后得到4个矩阵:l1f,l2of,h1of和h2of。其中小波分解运算。

(2)将上述4个矩阵记为L1、L2、H1和H2,并对它们进行列方向上的同样的多小波滤波卷积运算。滤波矩阵对L1分解的4个小波系数矩阵为l1oL1,l2oL1,h1oL1和2hL1。分别记为L1L1、L1L2、L1H1和L1H2。对L2进行分解操作得到的4个小波系数矩阵记为L2L1、L2L2、L2H1和L2H2。高通滤波器组对H1分解得到4个小波系数矩阵记为H1L1、H1L2、H1H1和H1H2;对H2分解得到的4个小波系数矩阵记为H2L1、H2L2、H2H1和H2H2。

3.2 复制降噪方法的图像重建

经过第一部分中使用GHM多小波复制降噪法分解后,将产生的16个小波系数图像子矩阵分为四类。第一类:L1L1、L1H1、H1L1和H1H1;第二类:L1L2、L1H2、H1L2和H1H2:第三类:L2L1、L2H1、H2L1、和H2H1;第四类:L2L2、L2H2、H2L2和H2H2。将其分别记为A、B、C、D。对他们按以下步骤处理:

(1)A、B、C、D四类小波系数图像矩阵均用滤波矩阵进行列方向的反演。其中A、C类使用GHM多小波的滤波矩阵l1和h1得到的图像矩阵记为l1(A)、h1(A)、l1(c)和h1(c);B、D类使用GHM多小波的滤波矩阵l2和h2得到的图像矩阵记为l2(B)、h2(B)、l2(D)和h2(D)。

(2)l1(A)和l2(B)采用基于小波变换的均值数据融合技术得到图像矩阵l1(AB)。对h1(A)和h2(B),l1(c)和l2(D),h1(c)和h2(D)进行同样的数据融合得到的图像矩阵分别记为:h1(AB)、l2(CD)和h2(CD)。

(3)上述两步是对处理过的小波系数图像矩阵进行列方向上的反演重构和数据融合。数据融合是为了提高图像的质量,而且也为小波系数图像矩阵在行方向的重构处理做好铺垫。行方向的反演重构与列方向类似,都是先小波逆变换,再进行融合。对上面得到的小波系数图像矩阵l1(AB)和h1(AB)进行行方向的反演重构得到n*n的图像矩阵G(N,N)。对使用GHM多小波的滤波矩阵l2和h2进行同样的处理得到n*n的图像矩阵H(N,N)。两个图像矩阵进行均值型的数据融合即可得到消除高斯噪声后的图像F(N,N)。

在实际的图像降噪处理中应先对分解后产生的16个矩阵块数据进行基于3原则的统一阀值处理,然后再根据上述的方法进行重构。

4 实验仿真分析

利用带高斯噪声的图像检验文中提出的GHM多小波复制降噪方法的实验效果。文中采用图像的大小为256×256的且带有白噪声的图像,进行了图像降噪实验。并将它和D4单小波进行比较。采用D4单小波的原因是其和GHM多小波函数的滤波器均有八个矩阵构成,结构相差不大。计算量也是一个数量级,能够比较出之间的差别。对图像进行分解时都采用了小波单层的分解方法。降噪方法采用的都是基于3原则的统一阀值法。实验结果如图1图2图3所示。

从图1图2图3像的降噪效果可以看出本文提出的多小波算法处理的效果要比D4小波好,效果更加柔和。

参考文献

[1]Vasily Strela,Peter Niels Heller.The Application of Multiwavelet Filterbanks to Image Processing[J].IEEE TRANS-ACTIONS ON IMAGE PROCESSING..(1999)548-563.

[2]Mukesh C.Motwani,Frederick C.Harris.Survey of Image Denosing Techniques[R].(2001).

[3]D.L.Donoho.De-noising by soft-thresholding[J],IEEETrans.Information Theory,(1995),pp.613-627.

[4]Martin.Adaptive Wavelet Thresholding for Image Denoising and Compression[J].IEEE TRANSACTIONS ON IMAGE PROCESSING.1532-1546.81493.

[5]JEFFREY S.GERONIMO.Fractal Functons and Wavelete Expansions Based on Several Scaling Functions[J].JOURNAL OF APPROXIMATION THEORY(1994)373-401.

汽车隔音降噪工程 第5篇

答:所谓汽车降噪音工程是指，汽车因车身皆为钢板架构组装或他种材料组装成一密闭空间：即车厢。因原厂设计理念的不同，如引擎设计的避震系统，进排气方式、车门、车体紧密度...等，或静止、或不同路面行进状态下产生不等值噪音，经钢板、车体之共振共鸣、声音放大，传入车厢，过大的噪音令人不 舒服，或耳鸣、或容易疲劳、或干扰到原本悦耳的音响效果等。因此必须对汽车做隔音降噪处理，所在，用原厂的设计组装条件，加上各种消震、隔音、吸音材料、将车厢内不必要的环境噪音，降低至最少的状态，即为汽车隔音降噪工程

问:为什么要做汽车隔音?

答:为何需要汽车隔音？今天不管家用音响或车用音响，只要是追求高品质的声音感受，那么 降低环境噪音，则是必须的一项工作。是否曾经有此种经验，当其他车友问你为什么不装一套好点的音响器材时，你只能回答： 车子开起来那么吵，装那么好的器材，浪费！三年前我们就是遇到了很多这样的提问而羞于 回答，才积极的着手研究汽车隔音的，结果得到了广大车友的回响，才知道有那么多人渴望 车厢内的宁静舒适。相信换过车的车主，都有一个经验就是新车买来时，开起来感觉最好，安静又扎实、平稳 又舒 适，然而开上三、四年甚至一两年就感觉车子的某些部份，如底盘、车门就有松动，或 很多异音出现，这主要是因为车厂组装品质不佳，及气候潮湿或后装一些配件或拆装过某些 部份而又没有严格的进行回装所致辞。试问哪位车主不希望自己的车能多开几年，不要二、三年后车子开起来像要散掉一样，而又想换新车。我们还见过很多朋友安装了重低音音响，结果车门内饰板也跟着振起来了，使得价值不菲 的音响无力发挥最佳效果。汽车隔音正可弥补一部新车或旧车会碰到的这些问题，它除了可 以强化结构，也可以强化底盘的钢板，避免过早金属疲劳，填补因长期震动所产生的间隙或 拆装不良所造成的异音，更兼具防锈功能，提升音响的低音品质，让车能多开几年，开车的 感觉无压力、更舒适、更平稳，同 时还能节省一些车辆的更换开销。假如你希望音响效果 更好一点的话，就更不该犹豫了。试想 一辆夏利花上区区几百元就有高档车的感受，这样 的投资价值实在太高了！

问：施工之后车主应注意什么？

答：施工之后的安全性也是车主考虑的要点。如车体密封工程，它是解决由外向内传播噪音的基础工程，它要做到车体的良好密封，又要使车内的气压保持平衡，过度密封可能造成车内缺氧，给车主行车时造

成危险。更有一些工程大肆拆除车辆关键功能部位(如仪表盘、发动机)，又无法完整恢复，给车主带来不少苦恼。

汽车隔音（简要）施工方法

1、在引擎盖粘贴防火隔音毯，吸收引擎运转噪音；

2、在车厢内加装制震消音垫及防潮音毯，缓解底盘件在高速行驶时引起的共鸣，减少由于轮胎转动所产生的路面噪音传递；

3、在车门饰板内贴上专用隔音毯，降低行车时车门钣金件因较薄而产生的共振，4、强化A、B、C柱下方刚度，补强后座侧板，提高车身的结构刚性，有效降低噪音；

5、在车门饰件上贴丝绒吸音毯，加装车门隔音条以加强密封性，减小共鸣声及降低汽车高速行驶的风噪声；

6、在前后轮叶子板处喷隔音材料，减少行驶时避震器传入的异音，抑制轮胎与路面、钣金件所产生的撞击杂音；在车厢内顶粘上一层隔热、隔音棉，有效阻隔太阳酷晒，防止车厢温度直线上升，减少车顶钢板震动的共鸣声。

隔音：汽车隔音工程能将发动机噪音、震动、车身车门的共振、行车时与路面、空气阻力产生的摩擦声等，有效的消除和阻隔，给您一个宁静的驾驶空间，极大的提高行车的舒适性。

隔热：隔音工程不但隔音，还能有效的将发动机工作产生的高温阻隔在外，提高空调效应，令您倍感清凉。

强化车身：车身机盖、车门、后备舱、车顶、翼子板中非关键部位扳金铁皮都比较薄弱，加装隔音材料后，车身更坚固，发生碰撞时，被动安全系数得到提高。

优化音响效果：音响，特别是安装在后部的低音炮，会导致后备厢振动，音效降低，这是因为没有做过妥善的减震，汽车的结构无法承受超重低音的冲击，发出“吱吱”声音。经过隔音施工后，消除了车身金属的共振，同时又有良好的吸音作用，能感觉音响更加清晰、浑厚、澎湃。

施工总则：

1、在隔音施工前，先做好纸样，然后按纸样裁好材料进行粘贴，需要连接的地方先用双面胶接好。

2、在引擎盖粘贴铝箔面隔热板时，可在引擎盖上刷少许万能胶，以加强连接效果，是否需要视情况而定。

3、在做门边隔音时，可在需要贴的地方，先贴上3M双面胶，再贴上车门密封条，以加强连接效果。

4、粘贴铝箔面制震垫时，需要在贴上后用电吹风加温使之变软，然后再用手压紧压实，这直接影响到隔音效果。如果室温低于5摄氏度时，先不要去掉包装上的牛皮纸，先用太阳灯把铝箔面制震垫烤热变软，再粘贴在需要的地方。

5、在所有粘贴过程中，最好一次成功，不要重复撕下再贴，以免破坏粘贴效果。

6、如果想增强音响效果（特别是低音效果），用波形吸音棉粘贴在门和内饰板上，还有尾厢四周，做成音箱内吸音效果，增强重低音。施工原则：

1、在向车体粘贴隔音棉时，请将车体裸露的螺丝，特别是要将被隔音棉覆盖的螺丝再检查紧固。有的螺丝是不可以被隔音棉覆盖住的，比如车门抠手的固定螺丝，目的是减少日后更换这些易损件的麻烦。

2、全车进行隔音降噪应追求先做好驾驶舱的密封，其次是追求车体的减震，再次是做好隔音，最后才考虑吸音。

3、隔音板施工的质量直接影响到车辆施工后整体降噪效果，粘贴隔音棉的原则是务必将材料与车体紧密牢固的粘贴，至于粘贴的面积要求在次要地位，当然粘贴的面积越大效果越好，但是与粘贴质量相比就显得不是那么重要，毕竟有些地方是很难施工的，在一般条件下也不可能100％的将车体进行粘贴。

4、粘贴隔音隔热棉前务必将要粘贴的地方擦洗干净。

5、拆卸过程中拆卸的螺丝、卡扣、一定要用透明胶粘贴在拆卸位置的附近！不要相信自己的记忆力有多强。

6、如果只做一个车门就想在听觉上有效果是不可能的，施工要求完整。

分段式主动降噪耳塞 第6篇

Sennheiser CXC700分段式主动降噪耳塞采用经典的黑色和银色，银色的金属材质包裹住黑色的耳壳，不仅富有极强的时尚感，也增强了耳塞的档次感，非常具有科技感十足的工业气息。入耳式的耳塞最考验舒适度的便是耳塞套，CXC700采用的耳塞套非常柔软，佩戴起来较为舒适，其物理隔音性能也相当不错。此外，随机附赠的各种不同尺寸的耳塞套和接头以便于应对各种不同的环境。在线材上，CXC700采用了扎实耐用的材质，可以抵抗拉拽和缠绕。在降噪模块与音源之间，还采用了防缠绕弹性线。随机赠送的精美的收纳包，也方便外出收纳和保护耳机。

分段降噪，别样享受

Sennheiser CXC700分段式主动降噪耳塞的核心便是位于耳机线中间的降噪模块。它的正面，由一个滑动音量调节器和一个滑动开光组成，其中，带有“+ -”标识的键负责音量的调节，带有“off”标识的键则负责降噪开关。可以看出，这个降噪模块不仅起到了降噪开关的功能，同时还负责功能切换和音量增减。

CXC700拥有独特的三段式降噪模式：在第一段模式下可降噪100-400Hz之间的低频噪音，比较适合普通室内使用。在第二模式下可降低频率为400-3000Hz之间的噪音，适合飞机旅行或者空调房等较高频噪音的环境。而在第三模式下，它能够降低频率为100-3000Hz之间的噪声，适合在喧闹的商场或者嘈杂的人群环境中使用。另外耳机还在降噪器上附有“TalkThrough”功能，方便与外界进行沟通。

Specifi cations 规格写真

产品类型 动圈耳机

佩戴方式 入耳式

频响范围 20-21000Hz

产品阻抗 45-300欧姆

灵敏度 108dB

耳机插头 3.5mm插头

耳机线 1.6m

电池类型 AAA电池

产品重量 44g

其他性能 操作温度：0-40度

功能用途 降噪耳机

续航时间 约16小时

一种改进型图像降噪方法 第7篇

1 目标图像降噪方法

图像噪声有很多种,主要表现形式为椒盐脉冲噪声和高斯噪声。根据噪声本身特性,可在空域或频域进行去噪处理。经去噪处理后的图像,其边界、轮廓等细节信息往往变得模糊,为减少这些不利因素对目标检测的影响,需对图像进行锐化处理,从而使图像变得更易被计算机处理与分析。

空域的处理方法主要有邻域平均法、中值滤波法和图像间的平均滤波。频域的处理方法目前采用小波变换法[3]。

邻域平均法是以图像模糊为代价来减小噪声的,且模板尺寸越大,噪声减小的效果越显著。如果f(i,j)是噪声点,其邻近像素灰度与之相差很大,采用邻域平均法就是用邻近像素的平均值来代替它,这样能明显消弱噪声点,使邻域中灰度接近均匀,起到平滑灰度的作用。因此,邻域平均法具有良好的噪声平滑效果,是最简单的一种平滑方法。该算法简单,而且计算速度快,缺点是造成图像一定程度上的模糊[4]。

中值滤波法采用非线性平滑技术,将每一像素点的灰度值设置为该点某邻域窗口内所有像素点灰度值的中值,即让周围的像素值接近真实值,从而消除孤立的噪声点。中值滤波运算简单且速度快,在滤除椒盐噪声的同时能很好地保护图像的边缘、锐角等细节信息,应用广泛,但其对高斯噪声的抑制能力较弱。

图像间的平均滤波即多幅图像平均法。如果在图像上的噪声是随机的,具有零均值的随机噪声时,把同一目标的N次重复摄取的图像相加,取平均值作为输出图像,可对噪声进行平滑。期望值是无噪声的理想图像,但是相加时图像要对准,因为目标的运动或摄像装置移动时的客观影响,导致在实际的应用中严格对准是非常难实现的[5]。

小波变换法是近年来发展起来的。在此前,傅里叶变换一直以来都是信号处理的主要手段,但它只能获得信号的整个频谱而难以得到信号的局部特性,不能完全处理时变、非平稳信号。小波变换是一种全新的时频分析方法,也就是信号的时间、频率分析方法,其具有多分辨分析的特点,在时、频两域都具有表征信号局部特征的能力,弥补了傅里叶变换的不足。近年来,基于小波变换的图像去噪方法,由于其良好的滤噪效果引起了广泛的关注。

很多情况下,椒盐脉冲噪声与高斯噪声在图像中是同时出现的,被称为混合噪声。单一某种去噪方法通常只对某一类噪声的滤除较为有效:中值滤波特别适用于椒盐脉冲噪声的滤除,而对高斯噪声滤波效果差,仅起到一定程度的平滑作用;小波变换法去噪对高斯噪声滤除效果比较好,而对椒盐脉冲噪声的去噪效果比较差。对于混合噪声,单独使用二者中的某一种方法都得不到很好的效果。为此,提出一种基于自适应中值滤波与小波变换法相结合的改进型图像去噪算法,此改进型算法充分利用了中值滤波去除椒盐脉冲噪声和小波去噪法去除高斯噪声的各自优势,使得图像去噪效果无论是视觉感官上,还是信噪比性能都有了明显的改善。

2 改进型图像去噪算法

改进型图像去噪算法首先通过极值检测分离脉冲噪声和高斯噪声,然后对脉冲噪声应用自适应中值滤波加以去除,通过小波阈值滤波对高斯噪声进行滤除。改进型图像去噪算法流程为:根据脉冲噪声的极值特性,分离出图像中的脉冲噪声,采用中值滤波进行过滤;对于高斯噪声,将图像变换到小波域,应用小波阈值滤波过滤[6]。改进型图像去噪算法的主程序流程图见图1所示。

2.1 中值滤波法完成平滑滤波

在空间域中可以利用中值滤波法模糊处理和减少椒盐脉冲噪声,从而达到减小图像灰度的尖锐变化,起到平滑灰度的作用,具有良好的噪声平滑效果。其本质是一种非线性平滑滤波:它以排序统计为基础,将某像素点的灰度值设置为该点某邻域窗口内所有像素点灰度值的中值。一般采用二维中值滤波,原理是设取某种结构的二维滑动模板,将模板内的各像素进行大小排序,生成单调上升或下降的二维数据系列,具体流程是:(1)将平滑模板在图片中依次移动,使模板中心与图片中的某个像素的位置重合;(2)读取与平滑模板对应的各像素的灰度值;(3)将这些灰度值从小到大排序;(4)找出中间值赋给对应平滑模板中心位置的像素,让与区域周围像素值接近的值取代与周围像素灰度值的差别比较大的像素的灰度值,从而可以消除孤立噪声点[7]。二维中值滤波的输出公式为

式中,W为二维模板;U(x,y)为原始图像;f(x,y)为处理后图像。

(1)检测要素

椒盐脉冲噪声是一些灰度值很小或灰度值很大的污染点,认为是其相邻域中的灰度极值点。中值滤波法中有两个关键检测:检测极值和检测边界及灰度平滑过渡区域。根据污染点的灰度值来判断该像素是否为脉冲噪声点[4],在检测出窗口内极值点的基础上,常利用55或33窗口内的邻域信息进一步区分椒盐脉冲噪声点和灰度平滑区域点、强边缘点[8]。

(2)滤波窗口的调整。

根据噪声污染程度的不同,滤波窗口的大小也随之改变。令噪声点坐标A(m,n),初始滤波窗口V的大小为aa,窗口内的噪声点个数为m,则滤波窗口内受污染的程度p可表示为:aa和m的函数。先根据污染程度设定阈值,若p小于阈值,则采用该滤波窗口对噪声点A(m,n)进行中值滤波,否则扩大滤波窗口重新计算p,初始窗口一般选55或33窗口,考虑到实际滤波效果,设置窗口也可为77。常用的55平滑模板如图2所示。

(3)阈值选取。

阈值选取要适中:阈值过大,造成噪声点漏检现象;阈值过小,会将非噪声点误判为噪声点,造成误检。一般情况下,对细节信息丰富的图像,阈值设置较大,而对具有平滑区域的图像,该阈值可相对较小。

2.2 变换域小波变换去掉高斯噪声

变换域小波域去噪是利用信号和噪声在小波系数上存有差异这一特点实现的。图像边缘对应的小波系数极大值随着分解尺度的增大而增大,而噪声(以白噪声为例)对应的小波系数极大值随着尺度的增大而减小。即当分解尺度增大到某个尺度时,绝大部分白噪声对应的小波系数极大值因衰减而消失,该情况说明信号的能量集中于少数较大的系数上,而噪声则主要表现为小系数。因此,通过选取合适的阈值,将绝对值小于阈值的小波系数作为噪声去除,从而达到去噪的目的[9]。

(1)小波基函数的选取

对含有噪声的图像进行小波变换,首先要选择合适的小波基函数。小波基函数的选取主要考虑以下几个因素:①遵守正交性原则:能有效去除信号的相关性;②遵守支撑集性原则:避免滤波过程的截断误差,保证空间局部性优良性;③遵守对称性原则:减小量化误差,避免信号失真;④遵守正则性原则:度量小波函数的光滑性,使量化误差最小化。

(2)小波域阈值选取

小波的不同分辨层次所体现的多分辨率特性使得图像的轮廓信息可以在低分辨率下通过提取边缘信息来获得,纹理信息则可在较高的分辨率下表现。所以,小波域图像去噪能更多地突出图像的边缘特性。

实验选用小波域阈值去噪方式来分离信号和噪声。由小波变换的特性可知,图像的噪声信息和细节信息主要集中于高频,这里采用小波系数阈值去噪。

小波域阈值法去噪过程是:将目标图像经过小波分解后,选取一个合适的阈值,所有绝对值小于小波系数被划为“噪声”,其灰度值用零代替。超过阈值的小波系数的数值用阈值缩减后再取值,缩减方法有软阈值法和硬阈值法。这两种方法都是去除小幅值的系数,对幅值较大的系数进行收缩或保留。

硬阈值法是保留绝对值大于阈值的小波系数,达到保留图像边缘等局部特征的目的。硬阈值函数的表达式为

软阈值法是收缩处理绝对值大于阈值的小波系数,减小这些系数,该方法有效克服了硬阈值法中的处理困难,处理结果相对显得平滑。软阈值函数的表达式为

式中,Ni,j为去噪后的噪声;wi,j为含噪声的小波系数。

去噪的效果取决于阈值的选取,合适的阈值既能保留了较完整的图像信息,又能消除掉高频噪声的影响。在处理二维数据时,调整应用阈值公式为[10]

式中,c为可变参数;N为像素个数;σ为噪声方差。

3 实验仿真与数据分析

针对512512大小的Wheel图像,分别利用传统的中值滤波算法和改进型滤波算法对该图像进行了去噪处理。滤波窗口大小取55,改进型算法中的采用小波框架变换,具有很好的冗余性和平移不变性,并且使得每一级的低频部分和高频部分都具有和原图像一样的尺寸,因此更适合用于图像去噪。

3.1 信噪比指标测量

峰值信噪比(PSNR)是基于图像像素灰度值进行统计和平均计算,采用峰值信噪比(PSNR)作为衡量去噪效果的测量指标,其计算公式为

式中,F(x,y)表示原始图像;F′(x,y)表示去噪后的图像;NM为图像大小。

3.2 噪声参数的设置

实验中,对多幅标准图像进行测试,分别对各图像加入不同的噪声[11]。选用sym4作为小波母函数,对图像分别用软、硬阈值去噪的算法,并将软、硬阈值在不同噪声水平的去噪效果作比较。表1是含有不同程度噪声的标准图像通过传统的中值滤波法及软、硬阈值(改进型)去噪后的信噪比对照表。

3.3 结论

(1)随着噪声的提高,软硬阈值去噪效果越来越接近;

(2)硬阈值的去噪效果好于软阈值去噪效果;

(3)噪声干扰越大,改进型的算法与传统的中值滤波算法的PSNR差距越明显;

(4)改进后的图像处理方法,保留了更多的细节信息如:原图像中明显的几何特征,细小的纹理结构也得到了较好的恢复。

实验的原始图像、含噪声的图像、降噪后的图像对比如图3所示。

4 结束语

基于自适应中值滤波与小波变换法相结合的改进型图像去噪算法,可较好地保护图像的细节纹理特征,图像的对比度、信噪比得到明显提高,尤其是低灰度值边缘信息保持良好,因此去噪后的图像比较清晰,可以真实地反映原始图像本来面目[12]。另外该算法在去噪时间、能量保持方面具有很强的优势,是一种有效的图像去噪方法,因此在图像侦察、医疗影像诊断等场合中也具有很大的应用价值。

参考文献

[1]CHAN R H,CHUNG W H,NIKOLOVA M.An interactive procedure for removing random-valued impulse niose[J].IEEE Signal Processing Letters,2004,11(12);921-924.

[2]CHAN R H,CHUNG W H,NIKOLOVA M.Salt and pepper noise removed by median type noise decters and detail pre serving regulization[J].IEEE transaction on Image Process ing,2005,14(10);1479-1485.

[3]王秀芳.数字图像的噪声及其去噪的几种方法研究[J].黑龙江科技信息报,2010,28(6):53-55.

[4]李杰.基于边缘光流法向分量的运动区域划分[J].北京理工大学学报,2011,21(4):452-455.

[5]黄福珍,苏剑波.人脸检测[M].上海:上海交通大学出版社,2006:137-146.

[6]徐世伟,张威.基于FPGA实时红外图像自适应线性增强算法的实现[J].光电技术应用,2009,24(6):67-68.

[7]岑峰,戚飞虎,陈茂林.长期视频监控系统的分布模型差方法[J].红外与毫米波学报,2002,21(1):59-63.

[8]侯志张,韩崇昭.基于像素灰度归类的背景重构算法[J].软件学报,2005,16(9):1568-1576.

[9]胡敏,石美,汪荣贵.一种具有抗噪性的图像分割方法[J].计算机工程,2011,37(8):231-232.

[10]官国仕,陈劲松.数字图像的小波去噪方法研究[J].绵阳师范学院学报,2010,29(8):93-95.

[11]于雪莲,宋洋,刘晓红.运动目标检测和目标区域的估算[J].计算机学报,2011,44(5):119-120.

声屏障降噪机理及结构设计方法 第8篇

随着经济的不断发展, 铁路交通已经成为我国的支柱产业之一。列车经过六次大规模提速之后, 主要干线开始“时速200公里”的高速运行, 中国铁路开启“追风时代”[1]。

但是, 随着列车运行速度的不断提高, 随之产生的噪声问题也日渐加重。当列车运行速度为160 km/h时, 我国的准高速列车的辐射噪声为93~98d B, 而日本是80d B, 法国高速铁路是75d B[2]。由此可见我国列车噪声情况比较严重, 因此, 减少铁路交通噪声, 改善沿线的声环境, 提高沿线居民的生活质量势在必行。

声屏障作为噪声控制工程的重要措施之一, 同时也是目前国际上广泛认可的主要降噪措施, 在降低铁路沿线噪声中发挥着重要的作用。同时由于声屏障的构造形式对噪声控制的有效性, 以及声屏障良好的发展趋势, 使得声屏障必将会在今后得到更大的发展。

1 铁路沿线噪声组成及其特点

线路噪声作为铁路噪声源的主要组成部分, 包括轮轨噪声、机车鸣笛噪声、集电系统噪声、铁路构造物噪声和空气动力噪声等[3]。

1.1 轮轨噪声

轮轨噪声作为铁路噪声的主要来源, 是列车车轮与轨道结构接触、振动而产生的, 主要包括轮轨撞击声、滚动轰鸣声和啸叫声三种。噪声频谱特性见图1[4]。

由图1可以看出:

在31.5Hz频段, 时速60km/h货车的轮轨噪声与时速80km/h客车的轮轨噪声大致相同, 均为70.5d B。

在31.5~125Hz频段范围内, 货车轮轨噪声的声能呈线性增加, 在125Hz时达到最大值82d B;客车轮轨噪声的声能基本保持不变, 稳定在69.5d B左右。

在125~500Hz频段范围内, 货车轮轨噪声的声能呈线性减少, 在500Hz时达到最小值77d B;客车轮轨噪声的声能呈线性增加, 在500Hz时达到最大值77d B。

在500~2000Hz频段范围内, 货车轮轨噪声的声能呈线性减少, 在2000Hz时达到最小值72.3d B;客车轮轨噪声的声能基本保持不变, 稳定在76d B左右。

在2000~4000Hz频段范围内, 货车轮轨噪声的声能呈线性增加, 在4000Hz时达到最大值79.5d B;客车轮轨噪声的声能略微减少, 在4000Hz时达到最小值74d B。

在4000~8000Hz频段范围内, 货车、客车的轮轨噪声的声能均呈线性降低, 在8000Hz时, 货车轮轨噪声的声能达到最小值67.5d B, 客车轮轨噪声的声能达到最小值64d B。

由上可知, 我国铁路的轮轨噪声的声能在低、中、高频段均匀分布, 基本稳定在68~80d B的范围内。

1.2 机车鸣笛噪声

机车鸣笛的次数和持续时间直接影响着铁路噪声的最大值。我国已有的典型高低音机车风笛声级水平见表1[4]。

1.3 集电系统噪声

集电系统由接触线和受电弓两部分组成。在列车运行过程中集电系统产生的噪声主要有受电弓滑板与接触线摩擦产生的噪声、受电弓高速运动产生的空气动力噪声以及受电弓瞬间离线产生的火花电弧放电噪声。

1.4 铁路构造物噪声

由于实际需要以及地理条件的限值, 铁路往往要通过桥梁、隧道或其他建筑物, 轮轨噪声表面之间产生的振动通过桥梁、轨道、地基等传递能量, 产生构造物噪声。单从构造物整体的噪声源来说, 可以认为其在构造物的中央位置上[5]。

构造物噪声由于辐射作用, 其危害和影响远远大于地面噪声, 而桥梁的结构和材质不同, 其噪声值有很大区别。

1.5 空气动力噪声

空气动力噪声指气流受空气动力扰动产生局部的压力脉动, 并以波的形式通过周围的空气向外传播而形成噪声, 同时也指的是气流内部运动或与物体互相作用所产生的噪声。

一般情况下, 线路噪声的值随着列车车速的提高而增大。图2为列车车速与铁路线路噪声的关系[6]。

由图2可以看出, 车辆空气动力噪声、集电系噪声、结构物噪声和滚动噪声均随着列车时速的增加而呈线性增加的趋势。当列车时速由150km/h增至300km/h过程中, 滚动噪声由38d B线性增至60d B, 结构物噪声由19.5d B线性增至37d B, 集电系统噪声由19d B线性增至32d B, 车辆空气动力噪声由10d B线性增至73d B。

由上可知, 当列车速度小于250km/h时, 线路噪声以轮轨噪声为主, 随着列车时速的成倍增加, 集电系噪声、结构物噪声和滚动噪声增加的幅度并不明显, 而车辆空气动力噪声则迅速增加, 当列车时速超过250km/h以后, 车辆空气动力噪声超过轮轨噪声, 成为铁路线路噪声的主要噪声来源。

2 声屏障降噪机理

在声源和受声点之间插入一个有足够面密度密实材料的板或墙, 使声波传播有一个显著的附加衰减, 从而减弱受声点所在的一定区域内的噪声影响, 这样的设施就称为声屏障。

声屏障的降噪理论基础是惠更斯菲涅耳理论, 通常的结构形式是在声源与受声点的传播途径之间加上一道屏障, 当噪声源发出的声波遇到屏障时, 沿绕射、透射、反射三条途径传播, 如图3所示。

当空气中的声波到达声屏障时, 由于两种媒质的特性阻抗不同, 会发生声波的反射。当道路两侧均建有声屏障, 且声屏障平行时, 声波将在声屏障间多次反射, 越过声屏障顶端绕射到受声点, 它将会降低声屏障的插入损失。

绕射声指的是越过声屏障顶端绕射到达受声点的声能。绕射声比没有屏障时的直达声能小, 直达声与绕射声的声级之差, 称之为绕射声衰减。声屏障的绕射声衰减量是声源、受声点与声屏障三者几何关系和频率关系的函数, 是决定声屏障插入损失的主要物理量。

透射声指声源发出的声波透过声屏障传播到受声点的声能。穿透声屏障的声能量取决于声屏障的面密度、入射角及声波的频率。

3 声屏障结构设计

铁路声屏障设计首先应结合环评部门所提供项目的《环境影响评价报告书》, 确定声屏障设置段落里程、声屏障设置高度和声屏障形式, 最后由设计部门按照确定的段落及形式进行具体设计。

3.1 上部结构设计

(1) 板材要求。板材是声屏障的核心内容, 目前铁路声屏障绝大多数均采用复合吸隔声板, 其一般设计使用年限为25年。复合吸隔声板的材料要具有良好的吸声、隔声等声学性能, 要具有抗冲击、抗弯曲断裂、防火、耐腐蚀等物理性能, 同时还要满足景观的要求。复合吸声板的性能指标见表2。

(2) H型钢立柱计算。目前H型钢立柱主要采用HW型钢, 此种结构形式安全可靠, 且便于安装。吸隔声板与H型钢连接示意图见图4。H型钢立柱的计算内容主要包括抗弯强度计算、抗剪强度计算、挠度计算、局部稳定性计算、整体稳定性计算、柱脚螺栓计算和柱脚焊缝计算等。

H型钢立柱可以简化为悬臂梁单元计算模式, 如图5所示。

H型钢底部为最不利位置, 根据式 (1) 计算H型钢是否满足强度要求:

式中, γ为结构重要性系数;W为弯曲截面系数 (m3) 。

根据式 (2) 计算H型钢是否满足抗剪强度要求:

式中, S*为横截面一侧的面积对中性轴的静矩 (m3) ;b为横截面在中性轴处的宽度 (m) ;Iz为整个截面对中性轴的惯性矩 (m4) 。

局部稳定性计算、整体稳定性计算、柱脚螺栓计算和柱脚焊缝计算等根据《钢结构设计规范》 (GB-50017-2003) 中的相关内容进行计算、校核。其中, 高强度螺栓应符合《钢结构高强度大六角头螺栓》 (GB/T1228-2006) 、钢结构用高强度大六角螺母》 (GB/T1229-2006) 、《钢结构用高强度垫圈》GB/T1230-2006) 、《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技件》 (GB/T1231-2006) 的规定。锚栓采用《碳素结构钢》 (GB/T700-2006) 中规定的Q235钢制成。普通螺栓应符合《六角头螺螺栓》 (GB/T5782-2000) 的规定。

实际设计中, 在满足上述各种条件的前提下, 应根据当地风压值、列车时速、声屏障板材的折弯性能、立柱施工的可行性和便利性、工程造价等多方面因素统筹考虑H型钢立柱的尺寸。

3.2 下部结构设计

目前, 路基段声屏障较为常见的是人工挖孔的混凝土灌注桩或机械钻孔的混凝土灌注桩。桩基础立面图见图6。

(1) 桩的竖向承载力。首先应验算桩的竖向承载力。单桩竖向承载力标准值可按式 (3) 进行计算:

式中, qp为桩端土的承载力标准值 (k Pa) ;Ap为桩身截面面积 (m2) ;μp为桩身周边长度 (m) ;qsi为桩周土的摩阻力标准值 (k Pa) ;li为按土层划分的各段桩长 (m) 。

(2) 桩的水平承载力。我国常用的地基返利系数分析方法为m法, 且实测资料表明, m法与实际情况较接近。

首先据式 (4) 计算桩的计算宽度:

式中, Kφ为基础形状的换算系数, 方桩取1.0, 圆桩取0.9;K0为考虑基础实际的空间工作条件系数, K0=1+1/b;d为桩的直径或边长 (m) 。

然后根据《建筑桩基础技术规范》 (JGJ94-2008) 36页表5.7.5选取m值。m值选取以后, 跟据式 (5) 计算桩土的变形系数:

式中, 为桩身材料的弹性模量 (k N/m2) ;为截面惯性矩 (m4) 。

然后根据式 (6) 和式 (7) 计算地面处桩的水平位移和转角:

式中, H0为水平荷载 (k N) ;M0为力矩 (k Nm) ;A0、B0、C0为弹性长桩按m法计算时所用的无量纲系数。

最后根据式 (8) 计算沿桩身方向各处的弯矩值:

式中, A3、B3、C3为弹性长桩按m法计算时所用的无量纲系数。

将计算所得到的Mz值列表并绘制Mz-Z图, 由图即可看出桩身最大弯矩值和位置深度。

(3) 土的稳定性。为保证桩在土中获得可靠的固着, 还应按规范验算桩底处和入土深度的上部1/3点处的土压力。根据式 (9) 可计算深度 和Z=l两处的计算土压力:

式中, A1、B1、C1、D1为弹性长桩按m法计算时所用的无量纲系数。

4 结束语

本文以铁路沿线严重的噪声污染为背景, 指出铁路沿线噪声主要由轮轨噪声、机车鸣笛噪声、空气动力噪声等组成, 并通过分析其各自特点, 总结并指出当列车速度小于250km/h时, 线路噪声以轮轨噪声为主;本文同时以声屏障为载体, 从声波的反射、透射、绕射三个方面分析了声屏障的降噪机理;最后从板材要求、H型钢立柱计算的角度, 介绍了声屏障上部结构设计方法, 以及从桩的竖向承载力、水平承载力、土的稳定性三方面介绍了声屏障下部结构设计方法, 可以为实际工程提供一定的指导意义。

摘要：随着中国铁路开启“追风时代”, 铁路沿线的噪声污染也越来越严重。文章通过分析铁路沿线噪声的组成及其特点, 总结并指出当列车时速小于250km/h时, 线路噪声以轮轨噪声为主。同时以声屏障为载体, 分析了声屏障的降噪机理, 并给出了声屏障上部结构和下部结构的设计方法, 可以为实际工程提供一定的指导意义。

关键词：噪声治理,声屏障,上部结构,下部结构

参考文献

[1]朴爱华, 边颜东, 赵民合.交通迅猛发展[J].中国投资, 2007 (7) :91-93

[2]铁道部环境保护考察团.国外铁路环境保护工作[J].铁道劳动安全卫生与环保, 2003, 30 (1) :5-8

[3]刘林芽, 雷晓燕, 练松良.铁路线路噪声特点分析[J].噪声与振动控制, 2006 (3) :77-80

[4]马大猷.噪声与控制工程[M].北京:机械工业出版社, 2002:19-21

[5]刘岩, 张艳, 张晓排.铁路降低噪声技术研究[C].全国振动工程及应用学术会议论文集, 2002:605-608

降噪方法 第9篇

关键词：箱体结构,传动齿轮,降噪减振,机床

1 引言

过大的噪声对于工人的健康和生产的安全影响很大, 噪声的大小, 从一侧面综合反映了机床的设计和制造水平。齿轮是机床的主要噪声源之一, 但它绝不是唯一重要的因素。除了齿轮之外, 影响机床噪声的因素还有很多, 结构振动也是机床产生噪声的一个重要因素。

重型主轴箱的设计过程中, 应尽量实现低噪声设计要求, 降低机械噪声, 同时满足结构简单、主轴箱刚度高的要求。

2 箱体采用优质铸铁材质

由于主轴箱须实现支承主轴及传动轴的结构要求, 并且要与床头箱底座等相关部件联接, 形状复杂, 因此大部份主轴箱体采用铸铁材质。铸铁的金属基体有铁素体、珠光体和珠光体加铁素体三类, 它们相当于钢的组织。因此, 铸铁的组织特点可以看成是在钢的基体上分布着不同形状的石墨。

铸铁的碳含量高, 其成分接近于共晶成分, 因此铸铁的熔点低, 铁水流动性好, 填充性好。

铸铁中的碳主要是以石墨形式存在的, 石墨可以吸收振动能量。具有良好的耐磨性、高消振性。由于石墨结晶时体积膨胀, 所以传送收缩率小, 其铸造性能优于钢。

3 采用具有降噪减振功能的主轴箱箱体结构

通常都只有一层箱壁, 当箱体的负载过大、转速过高时, 往往会出现很大的噪音, 甚至会发生振动, 这种现象在重型卧式车床上显得尤为突出, 严重地影响了机床的正常使用。

本文介绍一种具有降噪减振功能的主轴箱箱体, 可解决主轴箱体在工作过程中出现的噪音过大, 或微量振动问题。

主轴箱箱体与传动轴平行的两个侧面采用由内壁和外壁组成的双层壁结构, 其中的内壁为无方窗的全封闭结构。外壁与内壁之间通过筋板相连接, 筋板上开有大小不同的铸造清砂方窗。内壁和外壁最好是采用相同的厚度。

其特征在于:如图1, 主轴箱箱体与传动轴平行的两个侧面采用由内壁1和外壁2组成的双层壁结构, 其中的内壁1为全封闭结构, 外壁2与内壁1之间通过筋板4相连接, 筋板4上开有大小不同的铸造清砂方窗。内壁1和外壁2采用相同的厚度。

1.内壁2.外壁3.隔音腔4.筋板5.主轴6.传动轴

内壁1是主轴箱的最主要的骨架部分, 内壁1厚度均匀, 是第一层降噪组件, 同时对内部零件起到包容、支承、封闭的作用, 内壁1不开方窗, 使内部传动件在箱体两侧噪音高发区与外部完全隔离。

外壁2是主轴箱的最后一层降噪组件, 厚度通常与内壁1相当, 并与内壁1通过筋板4相连接, 形成具有良好效果的隔音腔3。

隔音腔3是内壁1与外壁2之间形成的具有隔音效果的空腔, 它把主轴5、传动轴6在工作中产生的噪音降到最低限度。

筋板4是连接内壁1与外壁2的中间过渡件, 筋板4开有大小不同的方窗, 用于铸造清砂。

4 采用合理的齿轮传动链及主轴结构

(1) 主轴箱采用平行轴结构。

主电机及与其相联的第一根传动轴、中间部分的降速传动轴, 最终传至主轴, 无直角交叉的结构, 各轴孔采用平行结构, 便于加工, 同时容易满足各轴的平行度要求。

改变原有的主传动机构, 采用无级调速结构, 减少传动轴及传动齿轮副的数量, 从而减少噪声源的数量。

采用无级调速结构, 不仅能使其在一定的调速范围内选择到合理的切削速度, 而且还能在运转中自动换速。箱体轴孔加工量减少, 更容易保证加工精度。

(2) 改变传统的前后主轴定心轴承半瓦压盖方式, 采用主轴为穿轴式结构。

我国现有的常规重型卧式车床, 如C61125A, C61160, 因主轴采用半瓦压盖结构, 机床承重只能达到20t、32t或40t, 采用主轴穿轴式结构, 可实现机床承重80t、125t、180t, 最大可实现300~400t的能力。

主轴箱各轴孔均在同一箱体内整体铸造完成, 主轴定心轴承的配合孔及推力轴承的受力定位面采用同一机床内一次加工完成。主箱箱的整体刚性及主轴承载能力大大提高。

主轴径向采用高精度径向间隙可调的双列滚子轴承支承定心, 主轴轴承与箱体的配合精度高, 刚性好。

(3) 主轴采用两点支承方式, 主轴长径比小, 刚性好, 抗弯能力强。

C61125A, C61160重型卧式车床主轴仍采用三点轴承支承结构, 主轴上的齿圈安装在前定心轴承及花盘之间。主轴转速低, 主轴自身刚性差。

现设计的主轴前定心轴承及轴向承载推力轴承布置在箱体内前侧的支承筋板上, 后定心轴承布置在箱体后部的支承筋板上, 主轴上传动大齿轮设计在前后两支承筋板中间, 前后轴承间最佳部位, 受力状态好、齿面接触好、传递平稳, 提高了齿轮啮合质量与传动平稳性。

经优化设计取得最佳支承跨距, 提高了主轴的回转精度和动、静刚度, 轴向采用了高精度推力滚子轴承, 并在轴向加有预载。

(4) 提高制造精度和表面光洁度。

在主轴箱设计过程中, 磨齿比铣齿的噪声要低1~2dB, 整个主传动链所有齿轮由原来的铣齿或滚齿改为磨齿结构, 并且所有齿轮的制造加工精度不低于5级。

热处理后的轮齿不仅提高了其表面质量与相应的抗失效能力, 表面经处理后面硬、芯韧。表面及芯部的组织弹性模量不同, 在轮齿受激产生振动时, 两者的应力与应变相位不同, 产生的内摩擦消耗了能量, 提高了减振性能。

为了减小热处理变形对齿轮传动精度的影响, 以往常规的工艺方法采用热处理后仅作一次精磨磨削, 改为在生产过程中采用热处理前进行齿面粗磨、热处理后进行齿面精磨的工艺方法。

(5) 合理选择传动齿轮类型。

在相同条件下, 斜齿轮比直齿轮重叠系数大, 多大于2, 所以传动比较平稳、连续, 齿轮承担的载荷小, 啮合冲击小, 弹性刚度变化小。相对于直齿结构, 采用斜轮齿并增加螺旋角, 较直齿圆度齿轮平均降低噪声3~12dB。

齿形修缘是保证轮齿受载后沿齿宽方向均布载荷, 尽可能补偿啮合齿向误差。

5 结语

我公司在重型卧式车床主轴箱设计时, 结构上采取了降低噪声措施及方法: (1) 选用合理优质的箱体材质; (2) 用合理配置筋板的方法限制齿轮箱体的结构振动及噪声传播; (3) 改进、优化传动链结构设计。以上措施和方法已广泛应用在我公司实际生产过程中, 降噪效果显著。其中具有降噪减振功能的主轴箱箱体已获得国家专利证书, 专利号为ZL2011 2 0063790.X。

参考文献

降噪方法 第10篇

飞机距噪声敏感点的距离以及发动机推力的设置是机场航空噪声的决定因素,在保证飞行安全的前提下,增大飞机和噪声敏感点的距离以及在适当时机减小发动机推力是降噪的主要方法。文献[5]从NADP降噪程序出发,提出了速度剖面优化方法; 文献[6]采用飞行模拟实验方法对多个降噪方案进行验证,选择不同的速度和推力组合,达到噪声限值最优目的; 文献[7]采用航迹分段的方法,对飞行噪声进行评估并提出降噪措施; 文献[8]以降噪和飞行成本间的相互关系出发,构建航迹和优化目标的离散化方程,但其结果对初始值要求较为敏感; 文献[9,10]对独立运行跑道的航迹进行了优化研究,应用动态规划的技术降低燃油的优化方法,延伸到降噪的优化应用; 文献[11]使用多目标优化方法对航迹进行了优化设计,考虑飞行成本基础上进行降噪分析。以上研究虽有从飞行程序和航线等角度进行降噪方法优化,但是并没有考虑到噪声影响的核心因素即距离和推力间的相互关系,具有一定局限性。

本文提出一种结合机场实际运行数据、插值法计算发动机推力以及飞机距噪声敏感点距离的数学方法,从PBN运行角度出发,研究了进近航线偏转的降噪优化方法和降噪效果。

1 噪声评价量

我国现阶段使用的机场航空噪声评价指标采用了国际民航组织( ICAO) 推荐的计权有效连续感觉噪声级LWECPN,LWECPN是以有效感觉噪声级LEPN为基础,对时间加以计权而建立的评价量,表达式如下:

式( 1) 中,为N次飞行的有效感觉噪声级的能量平均值,N1,N2,N3为白天、傍晚、夜间的飞行次数,具体由机场实际情况确定,一般的,白天为7 点到19 点,傍晚为19 ~ 22 点,夜间为22 点到7 点。

2 进近航空噪声计算模型

常规进近程序由于受到导航台站的限制,要求在进近阶段进行航迹对正,对于跑道端沿线附近的噪声敏感区域的影响较大。PBN运行可以在偏航误差的允许范围内,并且飞行员增加的操作量较小,采用降噪进近方式,即进近阶段可以使航迹偏置一定角度( < 5°) ,避开噪声敏感区域。对于单次飞行事件,使用有效感觉噪声级来计算,实际有效感觉噪声级为:

式( 2) 中,Δv为速度修正因子; Λ( β,l) 为衰减因子,ΔL为位置修正因子; LEPN( F,d) 为飞机推力F和噪声敏感点与飞行航迹距离d在已知的飞机N( 架次) - F( 推力) - d( 距离) 噪声数据上插值求得的噪声级。

修正的速度因子 Δv,如果飞机的速度不是296km / h时,使用修正因子。计算式如下所示:

式( 3) 中,Vtg是飞机时速,km/h; Λ( β,l) 为衰减因子,如果观测点不在飞机的投影轨迹上,式中 β 是飞行航迹相对于观测点的角度,l是飞机投影轨迹到观测点的距离,单位为米( m) 。衰减因子的计算公式为:

1) 飞机在投影轨迹上时,相对的衰减G( l) 为:

2) 不在轨迹上且当l > 914 m时:

3) l≤914 m时,衰减因子为:

式中G( l) 与L( β) 可由式( 4) 和式( 5) 求得。

飞机空间位置到观测点需要使用的修正因子为ΔL,和观测点以及跑道的夹角有关系。可以由下式计算,单位为分贝( d B) :

1) 对于90°≤θ≤148. 4°:

2) 对于148. 4° < θ≤180°:

由于噪声敏感区域都是相隔有一定距离的,如图1 所示,在进近航线可能分布着D、E、F等噪声敏感点( 取噪声敏感区域的几何中心) ,计算所需的各点坐标均与A( xA,yA,zA) 类似。飞机进近时可以按标称的OC航迹,也可以按OB( OA) 和OC间的降噪航线进行进近着陆。假设降噪航线的偏航角度为 ω( < 5°) ,最后进近阶段的下滑角为 φ( 研究发现,最佳进近下滑角度为3° ~ 5°,这个区间内能有最好的进近效果; 并且不会增加飞行员负荷及工作量) ,进近航线和观测水平面的夹角为 α,航线截面线和噪声敏感点与飞机位置连线的夹角分别为 γ、θ。假设噪声敏感点到飞机空间位置的距离为d,其中dEB≤d≤dEC( 由各点坐标计算得出) ,由以上假设可以得出,需要使用插值法计算距离d和飞机推力F以及速度v。

确定了航迹到观测点的距离d就可以计算飞机的单事件噪声级,通过INM数据库中的N-F-D曲线求出该观测点处的飞机理论噪声值,通过噪声技术模型可以得到最终的噪声值。

插值法计算距离d的公式为:

式(9)中,dMC为飞机空间位置到观测点的线段MC的长度,dMB为线段MB的长度,dEC为线段EC的长度,dEB为线段EB的长度,dEF为线段EF的长度。

根据飞机飞行性能,发动机的推力公式为:

式( 10) 中,Vc为修正空速,h为飞机离地面的高度,其他符号参考相关发动机推力参数[12]。

根据发动机的声级修正公式:

式( 11) 中,LE,∞ (P,d)为发动机的噪声等级,查发动机性能手册得到; ΔI为安装发动机修正量,ΔF为各航段推力修正因子。

为了得出发动机推力和距离与噪声的关系,引入INM中的计算模型:

式( 12) 中,Fi、Fi- 1 为飞机噪声测定时设定的推力大小; LFi、LFi + 1为飞机推力设定为Fi、Fi - 1时在相同地点测得的噪声级; F为介于Fi、Fi - 1之间的推力; LF为插值法求得推力为F时相同地点的噪声级。

根据上述公式,可以得出飞机推力在Fi - 1、Fi、Fi - 1时推力的表达式为:

LEPN( F,d) 是飞机发动机推力和距离d间的函数,根据不同机型的N-F-D数据,以及INM中各机型推力和距离d的关系曲线研究,得出以下计算公式:

式( 14) 中,A、B、C为各参数均为INM中不同机型的噪声-距离数据。

根据公式( 7) 得到飞机发动机推力和飞机空间位置与噪声敏感点距离d的噪声关系模型为:

模型构建完毕。

3 实例分析

以广州白云国际机场基础数据为例进行噪声敏感点规避降噪的效果分析。考虑到广州白云机场的运行特性,跑道南端( 02L和02R) 的居民区和学校等人口密集的区域比较集中,也比跑道北端( 20L和20R) 集中。跑道南端接近市区,跑道北端向北大约10 km处即进入山区,所以,对于进近航线的敏感点的规避主要是针对跑道南端运行的飞机。从美国亚特兰大的平行进近跑道的偏置进近程序运行的显著效果来看,进近航线偏置不仅可行,而且可以带来很大的收益。如图2 所示,跑道02R端原来的进近航线经过离跑道端较近的杏村和南村等噪声敏感点的上空,跑道02L端的进近航线进过矮岗村、机场动迁新村和广东建设职业技术学院的上空,对这些区域的噪声影响较为严重。

经过计算可得,在不过多增加飞行员工作量( 实际上并不会增加飞行员负担) 的前提下,跑道02 R端的进近航线向左偏转4 ° 的航向角,转弯半径为3 km( 根据国际民航组织DOC 8168 文件相关规定,以A320 飞机,速度为180 节为例进行计算,转弯半径主要受速度和高度的影响) ,规避杏村和南村两个噪声敏感点后对准跑道; 跑道02L端的进近航线向左偏转5° 的航向角( 图中虚线) ,转弯半径为3. 4 km,规避机场动迁新村和广东建设职业技术学院后对准跑道,完成进近着陆,如图2 所示。

INM噪声综合软件输出噪声等值线图所需的广州白云机场的机型比例和起降架次基础数据见表1 ~ 表3。

INM综合噪声软件计算需要的广州白云机场跑道经纬度坐标信息如表2 所示( 为了便于计算,将坐标原点设置为机场的中心点) 。

注: 比例过小机型没有统计在内。

根据中相关白云机场基本信息,改变INM中的计算数据,得出白云机场进近航线规避噪声敏感点航线偏转前后的噪声影响等值线如图3 所示( 等值线输出结果为WECPN噪声评价量) ,图中AGC代表噪声敏感点矮岗村,其他字母含义相同。

另外,各噪声敏感点的噪声影响面积也有了较大的变化,表4 对变化情况作了对比总结。

4 结论

通过研究飞行架次、推力、距离关系得出噪声敏感点规避噪声计算模型,提出了进近航线偏转降噪的方法,结合广州机场进行了降噪效果分析,得出如下结论:

( 1) 机场航空噪声使用计权有效连续感觉噪声级LWECPN作为评价量可以较好体现航空噪声的实际影响情况。

( 2) 发动机推力是瞬时变化的,插值法求发动机推力可以求得较为贴近实际的发动机节点推力。

( 3) 构建的敏感点规避噪声计算模型结合了PBN导航的特点,充分利用了新航行系统的优势,为进近航线规避噪声敏感点降噪奠定了基础。

( 4) 考虑了航空噪声的主要影响因素,结合INM得出的噪声等值线以及噪声影响结果分析,该方法具有良好的降噪效果。

摘要：降低机场航空噪声是促进机场发展的重要因素,随着基于性能的导航(PBN)实施的推进,这一新的导航方式为降噪提供了新方法。航空噪声是人的声量感受,机场周围人口较为集中的学校、医院、居民区等构成了航空噪声敏感点,进近航线避开这些噪声敏感点可以达到降噪的效果。根据飞机性能和飞行程序特点,通过确定飞机空间位置,构建了飞行架次-推力-距离(N-F-d)进近航线噪声敏感点规避计算模型;并进行噪声计算模型修正。选取LWECPN为噪声评价量,结合INM噪声评价软件对广州白云机场进行了降噪分析。分析结果表明,噪声敏感点的噪声值显著减小,噪声等值线的影响范围也明显缩小,降噪效果较好。

关键词：航空运输,基于性能的导航,机场航空噪声,进近航线,噪声敏感点,噪声评价,降噪

参考文献

[1]黄晋,高浩然,戴巨星.基于性能的导航(PBN)对我国民航进近方式发展影响的研究.武汉理工大学学报(交通科学与工程版),2011;35(4);789—792Huang J,Gao H R,Dai J X.Performance-based navigation(PBN)impact the instrument flight procedure implementation in the civil aviation of China,Journal of Wuhan University of Technology(Transportation Science and Engineering),2011;35(4);789—792

[2] International Civil Aviation Organization(ICAO)International Standards and Recommended Practices.Annex 14,Aerodromes(Fifth Edition).Canada,2009

[3] Performance-based Navigation(PBN)Manual(DOC.9613)ICAO,2008

[4] Zhnag X H.Research on the influence of obstacles in the airport terminal area on ILS ground station.Applied Mechanics and Materials,2014;556—562:4672—4676

[5] International Civil Aviation Organization(ICAO).Doc 8168-OPS/611 -Volume 1 Procedure For Air Navigation Services-Aircraft Operation(Volume 1)Flight Procedures(Fifth Edition).Canada,2006

[6] Abdallahl K S.Optimal approach minimizing aircraft noise and fuel consumption.ACTA Acustica United with Aacustica,2009;95:68 —75

[7] 张召悦,王超,孟娜,等.基于航迹分段的飞行程序噪声评估方法.科学技术与工程,2014;14(3):116—120Zhang Z Y,Wang C,Meng N,et al.A noise evaluation of flight procedures method based on trajectory segmentation.Science Technology and Engineering,2014;14(3);116—120

[8] Zou F.Real time trajectory optimization and air traffic control simulation for noise abatement approach procedures.Twin Cities:University of Minnesota,2002

[9] Atkins E M,Xue M.Noise-sensitive final approach trajectory optimization for runway-independent aircraft.Journal of Aerospace Computing,Information and communication,2004;1(7):269—287

[10] 王超,王飞.离场航迹降噪优化设计的多目标智能方法.西南交通大学学报,2013;48(1):147—153Wang C,Wang F.Multi-objective intelligent optimization of noise abatement departure trajectory.Journal of Southeast Jiaotong University,2013;48(1);147—153

[11] Rhodes D P.Report on standard method of computing noise contours around civil airports.ECAC.CEAC DOC29.European Civil Aviation Conference,2005

OGFC路面降噪效果研究 第11篇

引言

随着社会的进步，我国的道路交通事业保持高速发展态势，交通量明显增大，车速显著提高，噪声的污染问题已经严重影响到了人们的生活质量，成为社会发展不可忽视的一大危害。大量研究表明，开级配排水式磨耗层（OGFC）以其较高的空隙率，在降噪方面作用明显。本文通过对OGFC的基本降噪原理深入研究，结合浏阳试验路段的具体测试，探讨OGFC路面的实际降噪效果并提出改进措施，以满足人们对更高的生活质量的需求。如何有效地采取措施降低路面噪声，对于现实生活具有重要意义。

1.路面噪声的成因

道路交通噪声主要由车辆的动力装置及其相关构件引起的动力系统噪声、传动系统噪声以及路面噪声三部分组成。其中动力系统噪声主要包括排气噪声，冷却风扇噪声、发动机噪声。传动系统噪声主要是齿轮传动所引起的机械噪声。

轮胎与路面相互作用产生的噪声称之为路面噪声。随着车速的提高，噪声贡献率最大的因素不断改变。当车辆处于低速行驶状态时，车辆的的动力系统噪声作用最显著。但随着车辆发动机改进及城市道路路况的不断改观，车速显著提高，路面噪声占车辆行驶噪声的比例显著增大。当车速达到50km/h时，路面噪声就显得比较突出；当车速超过60km/h时，路面噪声会超过其他噪声源，成为汽车行驶的主要噪声源。因此，路面噪声是道路交通的主要声源之一。

路面噪声一般分为两个方面，一方面是轮胎与路面相互接触产生直接噪声；另一方面是轮胎振动引起车体激振而产生的间接噪声。

直接噪声：

（1）直接振动噪声：轮胎材料的非均匀 性导致的胎面振动噪声

（2）摩擦噪声：轮胎与路面接触产生滑动摩擦，轮胎被压缩的胎 面与路面之间摩擦产生噪声

（3）空气泵吸噪声：轮胎花纹与路面接触区域前后的空气抽吸作用产生

（4）空气动力性噪声：轮胎转动和直线运动产生的空气湍流振动

（5）磨损胎面噪声：轮胎磨损后，胎面与路面接触面减小，造成轮胎缓冲及抗摩擦能力减弱，导致摩擦增大，噪声升高

（6）间接噪声：间接振动噪声：路面的平整度及粗糙度引起了诸如轮胎振动、路面振动以及轮胎激振车体而间接振动产生的噪声

（7）降雨条件下轮胎下水膜存在导致车体滑动噪声及飞溅噪声

2.OGFC路面噪声的降噪机理

OGFC路面内部有大量孔隙，孔隙间相互连通成整体结构。由于孔隙数量多，车辆通过局部孔隙可看作瞬时通过，并将轮胎下部及边缘空气快速压缩至孔隙内部，从而大大减小了空气泵吸效应。车辆产生的噪声辐射到路面材料表面。声能量的一部分被反射，另一部分则沿着孔隙内部传播，声能引起空气振动并与孔隙内部边壁发生摩擦，声能逐渐衰减最后转化成热能被消耗掉。

3.OGFC路面的降噪效果及分析

长沙至浏阳的干线公路S103原为一条二级公路，现进行大修，加铺沥青面层，本次以K67+000～K68+000为试验路段，铺筑上面层。空隙率控制在20%，厚度4cm，采用中粒式OGFC-13，集料采用四档辉绿岩材料和石灰岩矿粉，结合料采用中石化SBS改性沥青。配合比设计完成后的沥青混合料经过强度、水稳性、高温稳定性及路用性能试验，各项指标均满足排水路面技术要求。

试验路铺筑后，研究人员参照《机动车辆噪声测量方法》（GB1496-79）， 采用TES-1352H型噪声计，先后四次去现场测试噪声值，试验车型是普通大众轿车，测试数据如下表所示：

表一 （2015年1月）

路面类型50Km/h70Km/h 90Km/h110Km/h

密级配77.980.3 82.485.5

OGFC-1372.173.274.276.4

降噪值（dB）5.77.18.29.1

表二 （2015年4月）

路面类型50Km/h70Km/h90Km/h110Km/h

密级配76.581.683.184.6

OGFC-1373.376.476.877.6

降噪值（dB）3.25.26.27.0

表三 （2015年7月）

路面类型50Km/h70Km/h90Km/h110Km/h

密级配78.680.282.485.6

OGFC-1375.676.478.080.2

降噪值（dB）3.03.84.45.4

表四 （2015年10月）

路面类型50Km/h70Km/h90Km/h110Km/h

密级配79.680.784.388.2

OGFC-1376.377.180.183.5

降噪值（dB）3.33.64.2 4.7

由图表得出以下结论：

（1）汽车以不同速度行驶，无论行驶在密集配路面还是OGFC路面，车速高时比车速低时产生更大的噪声值

（2）对比两种路面的噪声值发现，汽车在OGFC路面产生的噪声值低于密集配路面，说明OGFC路面具有一定的降噪效果

（3）研究发现，汽车在不同时间以同种速度行驶在密集配路面上所产生的噪声值范围比在OGFC路面上所产生的噪声值范围更窄，分析认为：随着时间的延续，OGFC路面降噪效果存在一定的波动性，这个波动性的发生与路面材料孔隙的填塞程度及连通孔隙空间结构的变化密切相关

为了更加直观看出降噪效果变化状况，分别绘制降噪值变化及降噪百分比变化趋势图，图表如下所示：

（4）无论汽车以何种速度行驶，OGFC路面都能够适当降低噪声值， 降噪范围在3.0～9.1dB之间，均值达5.3dB

（5）随着车速的提高，降噪值相应增大，说明车速越高OGFC路面降噪值越大；去除个别数据误差可以发现：汽车在70Km/h后，降噪值与车速基本呈线性关系，且随着时间的延续，线性斜率逐渐降低并趋于稳定。

（6）汽车在不同时间以同种速度行驶，随着时间的延续，降噪值呈递减状态，且初期递减较快，后期变化不大。现场观察发现，轮迹带及路边孔隙均有部分小颗粒碎石堵塞，且轮迹带比路边堵塞更加严重，这与试验路铺筑后并未采取任何疏通措施有关。分析认为，由于轮迹带区域堵塞基本趋于饱和而路边基本无明显堵塞，所以降噪值基本趋于稳定。

（7）在以上四条曲线中，除去10月份车速为50km/h时的数据有波动外，四条曲线均呈下降状态，相关性较好，降噪百分比在任意车速下随着时间延长均有所降低。车速为110km/h时，降噪效果从最初1月份的10.64%下降到最后仅为5.33%，变化幅度最大。对比表六和表五发现，降噪值与降噪百分比呈正相关。降噪值越高，降噪百分比越大，说明行车速度越大，路面降噪效果越明显。

（8）在同一月份，车速高时比车速低时的降噪百分比大。虽然车速以等差数列试验，但所产生的降噪百分比并不呈等差数列。从图表可以看出，在1、4、7月份中车速为70km/h比车速为50km/h时的降噪百分比提升明显，而在90km/h和110km/h时提升相对较小。

（9）试验后期的10月份，四种车速的降噪百分比基本接近，这说明路面降噪效果已经不如初期那么明显。这与路面吸声效果降低且孔隙堵塞基本趋于稳定有关。

4.OGFC路面降噪的改进措施

（1）OGFC路面已在国内外大量应用，但在国内还没有形成呈体系的设计方法。研究发现，一般具有孔隙率较大、公称粒径较小、构造深度较大同时兼顾好耐久性相关指标的路面，降噪效果最好

（2）路面材料的通透性影响降噪效果。关于路面厚度对吸声系数的影响，呼安东等、尹义林等均采用了驻波法对不同厚度的沥青混合料配制的试件进行了测试，结果表明：大空隙低噪声沥青路面厚度选取4cm时降噪效果最佳。本次试验路面厚度同样借鉴了这个研究成果，降噪效果良好。

（3）国内外相关研究表明，在沥青混合料中掺入改性剂能够明显改善沥青路面的吸声性能。常见的沥青改性剂有橡胶类、树脂类及共聚物类。李铁山通过比较橡胶沥青、SBS改性沥青及橡胶高粘高弹改性沥青配制的OGFC路面，得出了橡胶高粘高弹改性沥青路面降噪效果显著好于橡胶沥青路面及SBS改性沥青路面，而且具有较好的路用性能。

结语

通过对沥青路面的实际降噪效果进行测试和分析，发现OGFC路面可以降低一定程度的噪声值，降噪效果比较明显。但是OGFC路面降噪值存在一定的波动性，降噪效果随时间并不呈明显的相关性，所限于实验数据的数量，可以在后期的持续观测中得到更加明显的结果。同时对降噪的影响因素进行了分析，提出了在沥青混合料的空隙率、集料粒径、路面厚度及外掺改性剂四个方面的改进措施，有利于OGFC路面在南方潮湿多雨条件下的持续应用。

致谢

论文是依托湖南省交通科技计划项目 “南方多雨条件下防滑降噪沥青路面耐久性能研究”完成的，项目编号为201303。非常感谢湖南省交通厅的大力支持。

土木工程应用技术湖南省研究生创新基地资助项目

（作者单位：中南林业科技大学 土木工程与力学学院）

降噪方法 第12篇

铁路噪声由车轮、钢轨等构成车辆、轨道的各个部件产生。为有效降低铁路沿线的噪声, 控制对整体噪声具有较大影响的声源是必要的。在既有铁路上, 由牵引电动机冷却用风扇产生的噪声曾经对整体噪声的影响程度较大, 而在最近的车辆上, 由于推广了牵引电动机风扇的低噪声化技术, 因此, 由车轮、钢轨产生的滚动噪声的影响程度正在相对地增大。另一方面, 即便是在新干线铁路上, 由于降低了以受电弓为首的车辆各部位产生的空气动力噪声, 因此, 随着列车速度及轨道条件的不同, 有时滚动噪声也成为主要的噪声源[1]。

鉴于这样的状况, 日本铁道综合技术研究所通过对滚动噪声现象的解释, 以及对产生滚动噪声机理的物理模型的描述, 构建了滚动噪声预测方法。在推进本项研发时, 参考了欧洲率先实施的滚动噪声预测的理论模型 (TWINS模型) [2]。下面将概述构建滚动噪声预测的方法, 同时运用实例验证其预测精度。此外, 使用本预测方法, 整理了滚动噪声大小与轨道、车辆参数的关系, 评价了滚动噪声降噪对策的效果。

2 滚动噪声预测方法的概况

2.1 预测方法的流程

滚动噪声是由于车轮、钢轨表面上微米级的凹凸引起的激振力导致车轮与钢轨振动而产生的。图1为TWINS模型中计算的流程[2]。按照滚动噪声的发生机理, 组合车轮、钢轨滚动面上的凹凸及振动特性等, 预测车轮、钢轨及轨枕等的振动, 以及由各结构要素产生的辐射噪声。根据这种设想预测轮轨滚动噪声时, 轮轨表面的凹凸及轮轨的振动特性为输入条件。下面将阐述关于轮轨表面凹凸的测试、评价方法, 评价轮轨振动特性的物理模型及必要的参数。

2.2 轮轨滚动表面凹凸的测试、评价方法

将位移探测器 (测头) 直接与轮轨表面接触, 可以测量车轮踏面、钢轨轨头顶面上存在凹凸的振幅。根据测量的结果, 推测凹凸的功率谱密度。

此外, 轮轨间的接触表面具有衰减激振力的作用, 这是因为接触面与车轮、钢轨凹凸的短波长相比要大很多 (接触滤波效应) [3]。为考虑这种作用, 将钢轨与车轮间接触表面内的凹凸作为同样分布的非关联的非线性弹簧, 进而使用了近似处理建立的模型[2], 求出接触表面内的弹簧产生的力。根据得到的力, 评价接触表面内的凹凸。

2.3 车轮的振动模型

对于车轮振动特性 (在激振点等的频率响应) , 根据有限元法计算车轮的固有振动频率, 计算振动模态等的振动模式特性, 通过对该结果应用模态叠加法来进行评价。此外, 与车轮的各固有振动频率对应的频率响应函数的峰值的损失系数, 由于不能用计算求出, 可利用冲击激振试验等, 并以其试验结果为基础来计算。

2.4 轨道的振动模型

轨道振动采用的模型是由弹簧-质量-弹簧系组成的支承体支承的无限长铁木辛柯梁模型。道碴轨道情况下, 该支承体与轨道橡胶垫板、枕木和道碴对应;板式轨道情况下, 该支承体就包括轨道用橡胶垫、轨道板及轨道板垫块。研究了以下2种模型:通过支承体连续支承钢轨的模型 (连续支承模型) , 以及由轨道扣件 (连接装置) 间隔离散支承的模型 (离散支承模型) (图2) 。评价列车运行的钢轨振动、辐射噪声时, 采用使轨道整体的振动平均化的连续支承模型是足够的。

根据这种轨道模型, 评价轨道的振动特性所需的参数为轨道用橡胶垫及道碴等的刚度及损失系数, 这些参数可利用对轨道进行冲击激振试验等的试验结果来决定。

3 滚动噪声预测法的精度验证[4]

测定了既有线铁路3个区间、新干线铁路1个区间轮轨表面凹凸及振动特性, 通过将所取得的参数应用于滚动噪声预测方法, 评价了钢轨附近测量点的噪声。与实测的钢轨附近测点的噪声比较, 验证了滚动噪声预测方法的精度。结果表明, 预测值与实测值的平均偏差为-0.5dB (预测值大) , 标准偏差为3dB, 表明了预测值与实测值大概是一致的 (图3) 。

此外, 关于车辆在既有线道碴轨道区间 (平坦地面、PC轨枕) 运行时的轮轨滚动噪声, 实测值与预测值的比较结果表明, 实测与预测的频率分布显示的趋势大致是一致的。而且, 运用预测方法, 按每一频带推测了各声源的影响程度, 已弄清楚了在500 Hz~1 600Hz频域, 钢轨是主要的噪声源, 而在2 500Hz以上频域, 车轮是主要的噪声源 (图4) 。

4 与车辆、轨道有关的参数的影响评价

4.1 轮轨表面凹凸的影响[4]

运用轮轨滚动噪声预测方法, 评价钢轨轨头顶面的打磨、车轮踏面旋削对滚动噪声的影响。在做这类评价时, 采用了文献[4]所示的既有铁路上车轮、钢轨表面凹凸的调查结果。在该调查结果中, 钢轨打磨区间比未打磨区间的钢轨表面凹凸约小5dB, 车轮、钢轨表面凹凸的波动范围在各条件下为±5dB左右。钢轨未打磨区间的钢轨表面凹凸超过车轮表面凹凸, 表明滚动噪声的大小是受钢轨表面凹凸支配的。表1为采用文献[4]中所示的表面凹凸数据, 根据滚动噪声预测方法, 评价钢轨附近测量点的噪声的结果 (实例) 。钢轨打磨区间与未打磨区间相比, 滚动噪声有减小3dB~5dB的趋势, 这反映了通过钢轨打磨可降低噪声约5dB的效果。另外, 在钢轨打磨区间, 使车轮表面凹凸好于目前水平, 成为良好状态时, 降低滚动噪声的效果为1dB左右 (条件A与条件B比较) 。而在钢轨未打磨区间, 虽改善车轮踏面凹凸, 使之好于目前水平, 但对滚动噪声的影响较小 (基准条件与条件C比较) 。这是由于钢轨未打磨区间的钢轨表面凹凸大幅超过车轮踏面凹凸的缘故。根据这些分析可知, 根据车轮、钢轨表面凹凸的预先状态, 通过钢轨打磨及旋轮, 表面凹凸改善情况不一样, 降低噪声效果也会相应改变。

dB

注: (1) 基准条件:钢轨表面凹凸 (未打磨) +车轮表面凹凸 (标准) ; (2) 所谓车轮表面凹凸状态的“标准”, 是文献[4]中车轮表面凹凸调查结果的平均值;所谓“良好”, 表示调查结果的下限值。

4.2 轨道条件的影响

决定轨道振动特性的参数主要着眼于轨道橡胶垫板刚度 (钢轨橡胶垫) 、钢轨的损失系数、钢轨的截面形状。评价这些参数的改变对轮轨滚动噪声大小的影响。

(1) 橡胶垫的刚度[4]。

表2给出了构成轨道构件的轨道用橡胶垫板刚度改变后的预测结果。降低轨道橡胶垫板的刚度, 缓和 (吸收) 传递到结构物的振动, 主要作为应对结构噪声使用的方法。从表2可以看出, 减小轨道橡胶垫板的刚度, 使得处于轨道橡胶垫板下方的轨枕辐射的噪声降低, 而由钢轨辐射的噪声增大。增大轨道橡胶垫板的刚度, 其影响则显示与此相反的趋势。此外, 为了弄清楚噪声级变化的机理, 运用滚动噪声预测方法, 计算了改变轨道用橡胶垫板刚度时激振点上钢轨的频率响应结果 (图5) 。假设轨道橡胶垫刚度减小, 则钢轨相对于轨道用橡胶垫的共振频率降低。其结果表明, 在较低频率下钢轨振动加大, 由于其长度方向分布广, 可认为是钢轨辐射噪声增大的原因。

dB

(2) 钢轨的损失系数[4]。

钢轨的损失系数是与传播钢轨振动的距离衰减率有关的参数。损失系数越大, 则距离衰减率越大, 沿钢轨长度方向分布的声源范围越窄, 钢轨辐射噪声降低。作为增大损失系数的具体对策, 如利用钢轨减振器等进行钢轨减振。表3是在滚动噪声预测方法中, 通过改变钢轨的损失系数, 试算出利用钢轨减振器降低滚动噪声的效果。由表3可知, 利用钢轨减振器, 对于来自轨枕及车轮的辐射噪声并不产生不利影响, 而钢轨辐射噪声得以降低。图6为表示钢轨的损失系数与钢轨振动的距离衰减率的关系示意图。随着钢轨损失系数的增加, 在1 000 Hz以上频域的距离衰减率增大, 由于在该频域中分布于钢轨长度方向的噪声源范围变窄, 可认为会降低钢轨辐射噪声。

dB

(3) 钢轨的截面形状。

钢轨截面形状的影响能够通过模拟钢轨的弯曲刚度, 及改变单位长度的质量来进行评价。评价了将50kgN钢轨改为60kg级钢轨对滚动噪声的影响, 试算滚动噪声可降低0.1dB左右。这可认为主要是由于钢轨的弯曲刚度增大获得的效果。

4.3 车辆条件的影响

(1) 车轮型式[4]。

车轮形状对其振动特性 (固有振动频率、频率响应函数等) 产生影响, 从而对产生噪声的大小产生影响。随着车轮形状的不同, 其滚动噪声的差异也可以采用滚动噪声预测方法, 通过输入各车轮的振动特性 (固有振动、振动模态) 来进行评价。图7是以A型车轮为基准, 比较了4种车轮 (A型车轮、C型直辐板车轮、A型波浪形辐板车轮、NA型波浪形辐板车轮) 的辐射噪声的频率分布结果。由图7可知, 在对于整体滚动噪声车轮呈现较大影响趋势的2 000 Hz以上频域, C型直辐板车轮的辐射噪声比其他车轮小些。这可认为是由于C型直辐板车轮辐板部的刚度高的结果。

(2) 轴重。

(预测值、钢轨附近测试点、列车速度110km/h、轨道为道碴轨道)

车辆的质量对车轮与钢轨的接触状况产生影响。根据滚动噪声预测方法, 由于车辆的轻量化, 车轮、钢轨接触面大大变小, 由于接触滤波效应的减少导致滚动噪声增大。采用预测方法, 评价了轴重由50kN减轻到25kN的影响, 试算滚动噪声增大约1dB。文献[5]从理论上证明了空车条件下的货物列车的噪声级比重车条件 (有载条件) 稍微大些。

5 结束语

本文介绍了滚动噪声预测法的概况及其应用实例。在评价各项降噪对策对于降低轮轨滚动噪声的效果时, 以往根据经验法则的部分多, 而利用本预测方法, 使得根据物理模型进行定量评价成为可能。今后, 要力求提高预测精度, 同时扩展应用范围, 如应用于由钢轨接头等引起的冲击噪声的评价。

参考文献

[1]长仓清."道#音问题の现状と展望[J].日本音响仝誌, 2008, 64 (10) :624-628.

[2]D.J.Thompson.On the relationship between wheel and rail surface roughness and rolling noise[J].Journal of Sound and Vibration, 1996, 193 (1) :149-160.

[3]P.J.Remington.Wheel/rail noise—PartⅣ:Rolling noise[J].Journal of Sound and Vibration, 1976, 46 (3) .

[4]北川敏树.$动音の特性と轨道·车鳑にわるパラメタの影响[J]."道缏研报告, 2008, 22 (5) :23-28.