随着高速铁路的快速发展,铁路噪声污染备受关注。作为铁路噪声的主要声源,轮轨噪声的预测研究有待进一步深入。本文以高速列车车轮和高速铁路轨道为研究对象,考虑车轮的轴对称性和旋转效应,建立车轮振动声辐射预测模型;考虑轨道的无限长、周期性和轮轨力的移动效应,建立轨道振动声辐射预测模型;考虑轮轨高频相互作用和轮轨粗糙度谱激励,建立轮轨振动噪声预测模型。论文的研究工作和主要结论如下:(1)采用2.5D有限元/2.5D声学边界元法相结合,建立旋转车轮振动声辐射预测模型,并与商业软件计算的结果进行对比,验证本文方法推导及相关程序的有效性。利用所建立的模型讨论车轮的旋转速度对车轮振动声辐射的影响。结果表明,车轮的旋转将车轮轮轨接触点垂向位移导纳、标准点声压级、辐射声功率级的大部分峰值分为较小的两个峰值,且旋转速度越大,分离的峰值偏离的越大,频率越高,分离的峰值偏离的越大。车轮的旋转速度对车轮的指向性和各部分贡献量也有重要的影响。因此,在计算高速旋转的车轮的高频振动和声辐射时,有必要考虑车轮的旋转效应。(2)采用基于薄板理论的模态叠加法建立了弹性地基上轨道板振动预测模型。采用商业软件验证了基于傅里叶变换的方法,2.5D声学边界元法和瑞利积分公式相结合,建立的轨道振动声辐射预测模型的有效性。利用验证好的模型讨论轮轨力移动速度对轨道振动声辐射的影响。结果表明,轮轨力的移动速度对钢轨和轨道板振动和声辐射均有重要的影响。因此,在计算高速移动轮轨力作用下的轨道高频振动声辐射时,有必要考虑轮轨力的移动。(3)采用移动粗糙度谱激扰模型计算轮轨粗糙度谱激励下的轮轨力,进而建立轮轨振动噪声预测模型。利用所建立的预测模型分别比较了车轮、钢轨和轨道板的振动响应和辐射噪声,讨论了车轮的旋转、车速和轮轨结构参数对轮轨振动噪声的影响。结果表明:不考虑车轮的旋转,会低估轮轨系统和车轮噪声总值,而高估钢轨和轨道板噪声总值;车轮、钢轨和轨道板振动和噪声随车速的提高而增大,噪声增大速度从大到小依次是车轮、钢轨和轨道板;对标准点C处噪声贡献从大到小依次是车轮噪声、钢轨噪声、轨道板噪声。(4)采用Matlab编制高速铁路轮轨相互作用及噪声预测软件HWTINS。