越来越多的城市开通或者正在建设城市轨道交通,由于它的快捷、安全、大运量、效率高和不受天气等因素影响等优势,是很多人首选的公共交通方式,对于缓解交通压力和方便居民出行发挥重要作用,但是轨道交通运行引起的环境振动噪声问题也受到了越来越多的关注。阻尼钢轨是在普通的60钢轨上敷设橡胶阻尼板,与其他钢轨减振降噪措施对比,阻尼钢轨具有安装简单、效果显著、造价较低的优势。本文研究了钢轨敷设阻尼板前后在轮轨力作用下的轮轨振动特性和辐射噪声,并评估了阻尼钢轨的减振降噪效果。利用2.5维波数域的方法建立了普通钢轨以及阻尼钢轨的实体模型,结合三维车轮模型计算出了列车在不同速度下运行时轮轨作用产生的轮轨力,计算出轮轨作用下钢轨的振动响应及环境噪声,并通过相关测试,对比验证模型和方法,从实测和计算两个角度评价阻尼钢轨的减振降噪性能。通过本文研究,主要的研究结论总结有如下几点:(1)阻尼钢轨轨底处的垂向位移响应相对于普通60钢轨,呈现出全频段整体下降的状态;轨底垂向位移峰值降低了11.2%;而且对450 Hz以上的中高频段,衰减作用更为明显。轨底垂向加速度峰值减少了降低了17.5%,在频率600 Hz以后,阻尼钢轨相对普通60钢轨的减少量越发明显。普通60钢轨和阻尼钢轨达到最大值分别为,48.22 d B和47.47 d B,声压最大衰减了12.7 d B,阻尼钢轨的衰减效果非常明显。(2)车轮的径向位移导纳在频率尤其在1100Hz以后,峰值较为密集,导纳的变化非常急剧,在800Hz左右出现了最小值。频率在0.3 Hz时,轮轨力达到最大值;在频率为72 Hz左右时,轮轨力出现比较巨大的波动,这可能是因为在72 Hz车轮达到了它的一阶固有模态。(3)轮轨作用下,阻尼钢轨垂向位移响应在400 Hz以后的中高频,效果愈发明显。垂向位移响应达到第一次峰值时,衰减了15.3%。垂向加速度达到最大值,四种速度下阻尼钢轨相对普通钢轨分别衰减了31.78%、33.43%、33.59%、32.55%。这说明了,在轮轨力作用下,阻尼钢轨具有良好的减振效果,且对加速度的衰减作用好于位移响应。(4)轮轨作用下的车轮噪声在50 Hz之后,三个位置的声压波动基本同步;随着距离的增加,车轮的声压呈衰减的趋势。7.5m和30m处的车轮同一频率对应的声压差值在4～7 d B之间,满足距离加倍噪声降低约3 d B的特点。四种速度下,声压呈现先上升后波动下降的趋势,大多数频率范围内,敷设阻尼板,对钢轨的辐射噪声有较好的衰减作用。这从理论层面,结合轮轨作用下的轮轨力的钢轨辐射噪声,证实了阻尼钢轨具有降低钢轨辐射噪声的作用。(5)实测振动6个测点的z振级分别减少了2.2 d B、4.1 d B、1.1 d B、4.7 d B、3.7 d B、1.3 d B。各个测点的加速度峰值,在敷设阻尼后加速度峰值明显减小,而且钢轨上的减振效果要优于轨道板。频率大于400 Hz时,钢轨敷设阻尼能够很好地吸收轮轨作用下钢轨的振动。实测噪声中,列车通过时的连续等效声级均有不同程度的降低,降低幅值分别在1.4～8.1 d B和2.1～5.3 d B之间;列车通过噪声降低幅值平均降低2.88 d B和3.86 d B。距离线路中心线1.2m处,敷设阻尼板的阻尼钢轨相对普通钢轨辐射的轮轨噪声有着明显的下降;7.5m和30m处,声压级有明显降低,降低幅值在3d BA左右。随着距离线路的长度增加,钢轨敷设阻尼板的降噪效果逐渐减弱。(6)钢轨振动加速度的实测值和仿真值在在变化趋势上基本一致,整体呈现出两个主要频段,除了50.0～101.5 Hz频段内的峰值有较大差异,其他频段的幅值基本吻合。钢轨加装阻尼板前后,实测轮轨噪声与计算轮轨噪声的结果吻合良好,预测趋势基本一致。这就证明了文章之前所用方法及模型用预测轮轨振动及噪声是准确的、可行的。(7)本文建立的钢轨波数有限元-边界元振动声辐射模型,具有良好的计算效率和准确性。