CN109307583A - 气动噪声风洞试验用列车缩尺模型装置及其噪声试验方法 - Google Patents

Abstract

气动噪声风洞试验用列车缩尺模型装置及其噪声试验方法属于高速列车气动噪声测试技术领域，该装置包括可拆除式缩尺车体用下端全封闭基座、带有缩尺排障器且不带转向架的缩尺模型车体、多个缩尺贯通道连接部、缩尺轨道、缩尺受电弓、缩尺受电弓导流罩、多个缩尺转向架及其缩尺轮对；缩尺模型车体及其从属子结构均是其对应的真实待测车型及轨道尺寸比例的八分之一。本发明针对高速列车模型及噪声源位置特点，设计了不同的模型结构处理来突显不同的噪声源，并在流场外布置自由场传声器和声源识别的传声器阵列设备，用以获取模型噪声源对外界的声辐射信息以及噪声源的信息，分析模型上的主要噪声源特性，以及噪声源对整个模型噪声的贡献量大小问题。

Description

气动噪声风洞试验用列车缩尺模型装置及其噪声试验方法

技术领域

本发明属于高速列车气动噪声测试技术领域，具体涉及一种气动噪声风洞试验用列车缩尺模型装置及其噪声试验方法。

背景技术

如图2所示，高速列车的车体包括头车A、中车B和尾车C三大部分，尾车C的结构通常是头车A结构的镜像对称，其三者之间通过多个贯通道连接部4彼此连接，头车A、中车B和尾车C三者下部的前、后两端均设有一个转向架中心销对接口，每个转向架中心销对接口均通过一个与其对应的转向架及其轮对5与轨道连接。头车A的司机室前端带有排障器2以及一个类似子弹头状的流线型鼻尖3，中车B包含多节通过贯通道连接部4彼此连接的客室车厢，受电弓6、受电弓导流罩7均固连于车体顶部。

目前，动车组等高速列车的行驶速度普遍超过250km/h，高速行驶的车体外表与空气摩擦将产生气动噪声，从而影响车内乘坐的舒适性和对行驶沿线户外环境产生噪声污染。此类气动噪声源主要产生于车体上的如下部位或结构区域：包括含排障器2的结构区域、转向架及其轮对5的结构区域、受电弓6及其受电弓导流罩7的结构区域、各节车厢之间的贯通道连接部4的结构区域。若能获得这些噪声源部位各自的噪声数据，以及其在总体噪声数据中所占的成分比例，则可通过这些噪声成分及其各自占比数据，分别提出独具针对性的气动噪声优化方案。

为了获得高速列车上各噪声源的噪声数据，需要对整列列车进行气动噪声测试，现有对气动噪声研究的主要手段是风洞试验或实车测量。

实车测量的方法是让列车以给定的时速高速行驶，并在车体上各噪声源部位分别放置传声器对噪声进行采样，从而获得真实数据。但该方法需要使列车占用轨道线路实际运行，成本高昂，且测量结果容易受到外部环境噪声的干扰。

另一方面，风洞试验作为气动声学领域公知的成熟方法，已被较为广泛地应用于航天器和赛车等领域的气动特性研究。

风洞试验在气动声学风洞试验平台上进行，其方法是在符合预设声学环境的风洞条件下，使给定流速的空气流经被测物体X的表面，以模拟被测物体X与空气之间的相对运动，如图1所示，风洞试验平台的试验段1按照半消声室设计，其试验段1包括气流喷口1-1、气流收集口1-2、多个传声器测点1-3和流场外自由场传声器阵列1-4，被测物体X布置于气流喷口1-1和气流收集口1-2之间，风洞的风机启动时，流动的空气流从气流喷口1-1喷出并流经被测物体X的表面并产生气动噪声，再由气流收集口1-2回收。流动的空气流流经被测物体X的表面时，将在气流喷口1-1和气流收集口1-2之间形成流场1-5。作为声源识别设备的流场外自由场传声器阵列1-4和多个传声器测点1-3分别布置于被测物体X的两侧，其二者均按给定方位和间距事先布局好，以用于对试验中所产生的气动噪声进行采样，从而实现对被测物体整体结构气动噪声数据的获取，进而了解被测物体上所有噪声源对外部环境的辐射特性。来自于风机的噪声及空气流道内的气动噪声需通过多级消声处理和控制，并使试验段1的背景噪声满足预设的气动噪声的安静环境试验需求。

然而，虽然对风洞试验段声学环境的设置要求以及对被测物体的风洞试验方法均具有成熟的技术标准和规范，但依照现有的风洞试验方法布置流场外传声器阵列并利用其对巨大的列车车体结构进行测量时，其流场外传声器阵列的测量结果仅代表车体上多个转向架及其轮对5的结构区域、受电弓6及其受电弓导流罩7的结构区域、含排障器2的结构区域、各节车厢之间的贯通道连接部4的结构区域这四类噪声源各自所发出噪声的叠加总和，而由于头车下方的转向架及其轮对5距离头车排障器2非常近，其导致现有风洞试验方法所布置的传声器阵列难以对来自于此临近转向架及其轮对5和头车排障器2结构区域的两个噪声源进行有效的区分。因此，现有针对高速列车的风洞试验的测量结果无法单独获得排障器2及贯通道连接部4结构区域的噪声在其车体整体噪声中所占的比例，也无法单独获得转向架及其轮对5结构区域的噪声成分在其车体整体噪声中所占的比例，更无法单独获得受电弓6及其受电弓导流罩7结构区域的噪声成分在其车体整体噪声中所占的比例。此外，按照真实的气动噪声待测车型制造足以容纳真实列车的气动声学风洞试验平台的方案，则因其建造和维护成本高昂，经济效益低下而无法实施。

另一方面噪音包含多组频率、幅值、相位均不相同的多次谐波，其中频率和幅值均相同而相位相反的谐波成分，可以通过傅里叶谐波方程进行抵消和剔除运算，从而用已获得的某一已知谐波成分将其从另一复杂噪声信号中的对应成分相抵消，此类各次谐波的抵消运算是电信号和声学信号领域杂音信号处理领域公知的现有技术。

发明内容

为了解决现有针对高速列车的风洞试验的测量结果无法单独获得排障器位置及贯通道连接部位置噪声在其车体整体噪声中所占的比例，也无法单独获得转向架及其轮对位置的噪声成分在其车体整体噪声中所占的比例，更无法单独获得受电弓及其导流罩的噪声成分在其车体整体噪声中所占的比例；以及按照真实的气动噪声待测车型制造足以容纳真实列车的气动声学风洞试验平台的方案则因其高昂而无法实施的技术问题，本发明提供一种气动噪声风洞试验用列车缩尺模型装置及其噪声试验方法。

本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：

气动噪声风洞试验用列车缩尺模型装置，其包括可拆除式缩尺车体用下端全封闭基座、带有缩尺排障器且不带转向架的缩尺模型车体、多个缩尺贯通道连接部、缩尺轨道、缩尺受电弓、缩尺受电弓导流罩、多个缩尺转向架及其缩尺轮对；所述缩尺受电弓和缩尺受电弓导流罩均以可拆卸的方式固连于缩尺模型车体中段的顶端；所述缩尺模型车体包括缩尺头车D、缩尺中车E和缩尺尾车F，其三者的两端底部均按照真实待测车型上转向架及其轮对结构的所在位置而设有对应的缩尺转向架对接口，每个缩尺转向架及其缩尺轮对均以可拆卸的方式与一个缩尺转向架对接口对应固连；缩尺中车E的前、后两端均分别通过一个对应的缩尺贯通道连接部与对应的缩尺头车D或缩尺尾车F实现三车编组的基本连接，缩尺头车D的司机室前端带有缩尺排障器，缩尺中车E包含至少一节缩尺客室车厢；缩尺尾车F的结构是缩尺头车D结构的镜像对称；缩尺贯通道连接部、多个缩尺转向架及其缩尺轮对、缩尺模型车体、缩尺受电弓、缩尺受电弓导流罩、缩尺轨道的结构尺寸均是其对应的真实待测车型及轨道尺寸比例的八分之一；所述缩尺受电弓为升弓状态，其下端与缩尺受电弓导流罩固连，其二者共同形成一个受电弓升起状态下的缩尺受电弓以及其导流罩模型，该缩尺受电弓以及其导流罩模型设置在缩尺中车E的末端顶部；

所述缩尺轨道布置于试验段的水平地板纵向中心线上，不带转向架的缩尺模型车体底部的每个缩尺转向架对接口均通过一个与其对应的缩尺转向架及其缩尺轮对与缩尺轨道连接；或者，可拆除式缩尺车体用下端全封闭基座沿纵向中心线放置于试验段的水平地板上，而且缩尺模型车体底部的下端面匹配坐落于可拆除式缩尺车体用下端全封闭基座的上端面上；缩尺模型车体上的缩尺排障器可从其缩尺模型车体的主体结构上拆下或重新安装；缩尺排障器的结构尺寸是其对应的真实待测车型上的排障器尺寸比例的八分之一。

应用上述气动噪声风洞试验用列车缩尺模型装置进行噪声试验的方法包括如下步骤：

步骤一：按照需要进行气动噪声实验的待测列车车型的八分之一尺寸建造对应容积的气动声学风洞试验平台，并使其声学环境参数满足噪声风洞建造领域公知的技术标准要求；

步骤二：将可拆除式缩尺车体用下端全封闭基座沿纵向中心线竖直放置于试验段的水平地板上，将缩尺模型车体底部的下端面匹配坐落于可拆除式缩尺车体用下端全封闭基座的上端面上，从而使缩尺模型车体和可拆除式缩尺车体用下端全封闭基座共同形成一个不包含缩尺轨道、不包含受电弓升起状态下的缩尺受电弓以及其导流罩模型、不包含任何缩尺转向架及其缩尺轮对，而仅包含两个缩尺贯通道连接部和缩尺模型车体及其缩尺排障器，以及可拆除式缩尺车体用下端全封闭基座的全封闭状态车体模型，此后，按照气动声学风洞试验领域公知的声源识别设备布局方法将多个传声器测点和多个流场外自由场传声器阵列分别布置到位；

步骤三：按照气动声学风洞试验领域公知的标准试验方法，对步骤二所述的全封闭状态车体模型进行气动声学风洞试验，从而独立获得全封闭状态车体模型前、后两个缩尺排障器结构区域的气动声学特性信息，并独立获得两个缩尺贯通道连接部各自结构区域的气动声学特性信息，以及独立获得与该全封闭状态车体模型的总体噪音数据及其所对应的噪声能量主要集中的频率段和噪声频谱特性等气动声学特性信息；

步骤四：对步骤三所述全封闭状态车体模型进行改造，用缩尺轨道替代可拆除式缩尺车体用下端全封闭基座，使缩尺轨道沿纵向中心线放置于试验段的水平地板上，并在步骤三所述全封闭状态车体模型的缩尺头车D、缩尺中车E和缩尺尾车F所对应的每个转向架中心销对接口的质心投影点下方均分别对应安装六个缩尺转向架及其缩尺轮对，并使六个缩尺转向架及其缩尺轮对均坐落在缩尺轨道上；从而使缩尺模型车体和缩尺轨道以及六个缩尺转向架及其缩尺轮对共同形成一个不包含受电弓升起状态下的缩尺受电弓以及其导流罩模型、不包含可拆除式缩尺车体用下端全封闭基座，而仅包含缩尺轨道、六个缩尺转向架及其缩尺轮对、缩尺模型车体及其缩尺排障器，以及两个缩尺贯通道连接部的含转向架状态车体模型；

步骤五：按照气动声学风洞试验领域公知的标准试验方法，对步骤四所述的含转向架状态车体模型进行气动声学风洞试验，从而独立获得当前含转向架状态车体模型的总体噪音数据及其所对应的噪声能量主要集中的频率段和噪声频谱特性等气动声学特性信息；

步骤六：通过将步骤三所获得的全封闭状态车体模型的总体噪音数据与步骤五所获得含转向架状态车体模型的总体噪音数据进行比对和各次谐波抵消运算，进而独立获取缩尺转向架及其缩尺轮对和缩尺轨道结构区域的噪音数据及其所对应的噪声能量主要集中的频率段和噪声频谱特性等气动声学特性信息；

步骤七：对步骤五所述含转向架状态车体模型的试验条件进行再次改造，在缩尺中车E上方安装受电弓升起状态下的缩尺受电弓以及其导流罩模型，从而使步骤五所述含转向架状态车体模型进一步形成一个不包含可拆除式缩尺车体用下端全封闭基座，而仅包含缩尺轨道、六个缩尺转向架及其缩尺轮对、缩尺模型车体及其缩尺排障器，并包含受电弓升起状态下的缩尺受电弓以及其导流罩模型以及包含两个缩尺贯通道连接部的升弓状态整车模型；

步骤八：按照气动声学风洞试验领域公知的标准试验方法，对步骤七所述的升弓状态整车模型进行气动声学风洞试验，从而独立获得升弓状态整车模型的总体噪音数据；

步骤九：通过将步骤八所获得的升弓状态整车模型的总体噪音数据与步骤五所获得的含转向架状态车体模型的总体噪音数据进行比对和各次谐波抵消运算，进而独立获得受电弓升起状态下的缩尺受电弓以及其导流罩模型结构区域的噪音数据及其所对应的噪声能量主要集中的频率段和噪声频谱特性等气动声学特性信息；并进一步获得受电弓升起状态下的缩尺受电弓以及其导流罩模型结构区域的噪音成分在升弓状态整车模型的总体噪音数据中的成分占比，同时，进一步获得缩尺转向架及其缩尺轮对和缩尺轨道结构区域的噪音成分在升弓状态整车模型的总体噪音数据中的成分占比；

步骤十：对步骤七所述升弓状态整车模型进行再次改造，在保持其它结构的相对位置和连接关系均不变的前提下，将两个缩尺贯通道连接部分别拆除，并形成不带两个缩尺贯通道连接部的升弓状态整车模型；此后按照步骤八至步骤九所述的整车模型的总体噪音数据获取和各次谐波抵消运算的方法，求得两个缩尺贯通道连接部结构区域的噪音数据及其所对应的噪声能量主要集中的频率段和噪声频谱特性等气动声学特性信息；并进一步地求得两个缩尺贯通道连接部各自对应的结构区域的噪音成分在步骤七所述升弓状态整车模型的总体噪音数据中的成分占比；

步骤十一：对步骤十所述不带两个缩尺贯通道连接部的升弓状态整车模型进行再次改造，使其恢复成步骤七所述升弓状态整车模型的状态，此后，将缩尺头车D和缩尺尾车F上各自的缩尺模型车体进行改造，并将整车模型前、后两端的缩尺排障器结构均分别拆除，使其成为不带缩尺排障器的缩尺模型车体；然后，再次按照步骤八至步骤九所述的整车模型的总体噪音数据获取和各次谐波抵消运算的方法，求得两个缩尺排障器所对应结构区域的噪音数据及其所对应的噪声能量主要集中的频率段和噪声频谱特性等气动声学特性信息；并最终进一步求得两个缩尺排障器结构区域各自对应的结构区域的噪音成分在步骤七所述升弓状态整车模型的总体噪音数据中的成分占比。

本发明的有益效果是：该气动噪声风洞试验用列车缩尺模型装置可以在试验数据不失真的前提下，较为真实地模拟大尺寸真实列车各个噪声源在其气动噪声风洞试验中所产生的等效气动噪声数据，从而仅需按原始尺寸的八分之一比例建造较小的风洞试验设施，从而将建造养护成本均大幅降低，使得试验得以在较低的经济代价下顺利实施，进而克服按照真实的气动噪声待测车型制造足以容纳真实列车的气动声学风洞试验平台的方案建造和维护成本高昂的固有问题。

另一方面，本发明还公开了一种利用本发明的气动噪声风洞试验用列车缩尺模型装置进行噪声试验的具体方法，通过本发明所给定的方法对试验用列车缩尺模型装置进行气动噪声风洞试验后，其所获得试验数据可以用于通过公知的现有声学分析方法获得针对各个气动噪声主要噪声源的声学数据分析，从而获得各噪声源结构区域对应的气动噪声能量主要集中的频率段，以及噪声频谱特性，并分析各噪声源对整个模型气动噪声的贡献量。

该发明针对高速列车模型及噪声源位置特点，设计了不同的模型结构处理来突显不同的噪声源，并在流场外布置自由场传声器和声源识别的传声器阵列设备，用以获取模型噪声源对外界的声辐射信息以及噪声源的信息，分析模型上的主要噪声源特性，以及噪声源对整个模型噪声的贡献量大小问题。

通过对高速列车的1:8缩尺比例的三车编组模型建立气动噪声试验方法和突显不同的噪声源的模型处理方法，可以有效地获取高速列车主要噪声源及其特性及噪声源对整个模型噪声的贡献量的数据比例，对认识该列车的气动噪声特性，并以此指导和改善设计方案有重要的参考价值。

附图说明

图1是现有气动声学风洞试验平台的原理示意图；

图2是现有某型高速列车真车的主体结构示意简图；

图3是本发明高速列车气动噪声风洞试验用列车缩尺模型装置的结构示意图；

图4是本发明将多个缩尺贯通道连接部、多个缩尺转向架及其缩尺轮对、缩尺受电弓、缩尺受电弓导流罩、缩尺轨道和缩尺排障器均从不带转向架的缩尺模型车体上分离时的爆炸装配示意图；

图5是本发明可拆除式缩尺车体用下端全封闭基座的俯视图；

图6是本发明缩尺受电弓与缩尺受电弓导流罩的爆炸装配示意图；

图7是本发明缩尺转向架及其缩尺轮对的侧视结构示意图；

图8是本发明缩尺排障器的侧视结构示意图；

图9是本发明全封闭状态车体模型的结构示意图；

图10是本发明含转向架状态车体模型的结构示意图；

图11是本发明升弓状态整车模型的结构示意图；

图12是本发明不带两个缩尺贯通道连接部的升弓状态整车模型的结构示意图；

图13是本发明不带两个缩尺排障器的升弓状态整车模型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

如图3至图13所示，本发明气动噪声风洞试验用列车缩尺模型装置包括可拆除式缩尺车体用下端全封闭基座16、带有缩尺排障器且不带转向架的缩尺模型车体11、多个缩尺贯通道连接部9、缩尺轨道14、缩尺受电弓12、缩尺受电弓导流罩13、多个缩尺转向架及其缩尺轮对10；所述缩尺受电弓12和缩尺受电弓导流罩13均以可拆卸的方式固连于缩尺模型车体中段的顶端；所述缩尺模型车体11包括缩尺头车D、缩尺中车E和缩尺尾车F，其三者的两端底部均按照真实待测车型上转向架及其轮对5结构的所在位置而设有对应的缩尺转向架对接口，每个缩尺转向架及其缩尺轮对10均以可拆卸的方式与一个缩尺转向架对接口对应固连；缩尺中车E的前、后两端均分别通过一个对应的缩尺贯通道连接部9与对应的缩尺头车D或缩尺尾车F实现三车编组的基本连接，缩尺头车D的司机室前端带有缩尺排障器15，缩尺中车E包含至少一节缩尺客室车厢；缩尺尾车F的结构是缩尺头车D结构的镜像对称；缩尺贯通道连接部9、多个缩尺转向架及其缩尺轮对10、带有缩尺排障器且不带转向架的缩尺模型车体11、缩尺受电弓12、缩尺受电弓导流罩13、缩尺轨道14的结构尺寸均是其对应的真实待测车型及轨道尺寸比例的八分之一；所述缩尺受电弓12为升弓状态，其下端与缩尺受电弓导流罩13固连，其二者共同形成一个受电弓升起状态下的缩尺受电弓以及其导流罩模型，该缩尺受电弓以及其导流罩模型设置在缩尺中车E的末端顶部。

所述缩尺轨道布置于试验段1的水平地板纵向中心线上，不带转向架的缩尺模型车体底部的每个缩尺转向架对接口均通过一个与其对应的缩尺转向架及其缩尺轮对10与缩尺轨道14连接；或者，可拆除式缩尺车体用下端全封闭基座16沿纵向中心线放置于试验段1的水平地板上，而且缩尺模型车体11底部的下端面匹配坐落于可拆除式缩尺车体用下端全封闭基座16的上端面上；缩尺模型车体11上的缩尺排障器15可以从其缩尺模型车体11的主体结构上拆下或重新安装；缩尺排障器15的结构尺寸均是其对应的真实待测车型上的排障器尺寸比例的八分之一。

所述缩尺模型车体11上与真实待测车型上对应的全部车门、车窗位置均用模型自身车体外端面上的临近光滑平面或曲面延展封堵和代替；所述缩尺转向架及其缩尺轮对10的个数是六个，缩尺贯通道连接部9的个数是两个。

所述缩尺模型车体11上的每个缩尺转向架对接口，均用木板从内部封堵，并用密封胶带在缩尺转向架对接口的外部以可拆卸的方式密封。

所述可拆除式缩尺车体用下端全封闭基座16的水平横断面轮廓线与带有缩尺排障器且不带转向架的缩尺模型车体11及其两个缩尺贯通道连接部9的整体结构在其竖直方向上的投影轮廓线相同。

具体应用本发明的气动噪声风洞试验用列车缩尺模型装置进行噪声试验的方法包括如下步骤：

步骤一：按照需要进行气动噪声实验的待测列车车型的八分之一尺寸建造对应容积的气动声学风洞试验平台，并使其声学环境参数满足噪声风洞建造领域公知的技术标准要求；

步骤二：将可拆除式缩尺车体用下端全封闭基座16沿纵向中心线竖直放置于试验段1的水平地板上，将带有缩尺排障器且不带转向架的缩尺模型车体11底部的下端面匹配坐落于可拆除式缩尺车体用下端全封闭基座16的上端面上，从而使带有缩尺排障器且不带转向架的缩尺模型车体11和可拆除式缩尺车体用下端全封闭基座16共同形成一个不包含缩尺轨道14、不包受电弓升起状态下的缩尺受电弓以及其导流罩模型、不包含任何缩尺转向架其缩尺轮对10，而仅包含如图9所示的两个缩尺贯通道连接部9和带有缩尺排障器且不带转向架的缩尺模型车体11及其缩尺排障器15，以及可拆除式缩尺车体用下端全封闭基座16的全封闭状态车体模型，此后，按照气动声学风洞试验领域公知的声源识别设备布局方法将多个传声器测点1-3和多个流场外自由场传声器阵列1-4分别布置到位；

步骤三：按照气动声学风洞试验领域公知的标准试验方法，对步骤二所述的全封闭状态车体模型进行气动声学风洞试验，从而独立获得全封闭状态车体模型前、后两个缩尺排障器结构区域的气动声学特性信息，并独立获得两个缩尺贯通道连接部9各自结构区域的气动声学特性信息，以及独立获得与该全封闭状态车体模型的总体噪音数据及其所对应的噪声能量主要集中的频率段和噪声频谱特性等气动声学特性信息；

步骤四：对步骤三所述全封闭状态车体模型进行改造，用缩尺轨道14替代可拆除式缩尺车体用下端全封闭基座16，使缩尺轨道14沿纵向中心线放置于试验段1的水平地板上，并在步骤三所述全封闭状态车体模型的缩尺头车D、缩尺中车E和缩尺尾车F所对应的每个转向架中心销对接口的质心投影点下方均分别对应安装六个缩尺转向架及其缩尺轮对10，并使六个缩尺转向架及其缩尺轮对10均坐落在缩尺轨道14上；从而使带有缩尺排障器且不带转向架的缩尺模型车体11和缩尺轨道14以及六个缩尺转向架及其缩尺轮对10共同形成一个不包含受电弓升起状态下的缩尺受电弓以及其导流罩模型、不包含可拆除式缩尺车体用下端全封闭基座16，而仅包含如图10所示的缩尺轨道14、六个缩尺转向架及其缩尺轮对10、缩尺模型车体11及其缩尺排障器(15)，以及两个缩尺贯通道连接部9的含转向架状态车体模型；

步骤五：按照气动声学风洞试验领域公知的标准试验方法，对步骤四所述的含转向架状态车体模型进行气动声学风洞试验，从而独立获得当前含转向架状态车体模型的总体噪音数据及其所对应的噪声能量主要集中的频率段和噪声频谱特性等气动声学特性信息；

步骤六：通过将步骤三所获得的全封闭状态车体模型的总体噪音数据与步骤五所新获得含转向架状态车体模型的总体噪音数据进行比对和各次谐波抵消运算，进而独立获取缩尺转向架及其缩尺轮对10和缩尺轨道14结构区域的噪音数据及其所对应的噪声能量主要集中的频率段和噪声频谱特性等气动声学特性信息；

步骤七：对步骤五所述含转向架状态车体模型的试验条件进行再次改造，在缩尺中车E上方安装受电弓升起状态下的缩尺受电弓以及其导流罩模型，从而使步骤五所述含转向架状态车体模型进一步形成一个不包含可拆除式缩尺车体用下端全封闭基座16，而仅包含如图11所示的缩尺轨道14、六个缩尺转向架及其缩尺轮对10、缩尺模型车体11及其缩尺排障器15，并包含受电弓升起状态下的缩尺受电弓以及其导流罩模型以及包含两个缩尺贯通道连接部9的升弓状态整车模型；

步骤八：按照气动声学风洞试验领域公知的标准试验方法，对步骤七所述的升弓状态整车模型进行气动声学风洞试验，从而独立获得当前升弓状态整车模型的总体噪音数据；

步骤九：通过将步骤八所获得的升弓状态整车模型的总体噪音数据与步骤五所获得的含转向架状态车体模型的总体噪音数据进行比对和各次谐波抵消运算，进而独立获得受电弓升起状态下的缩尺受电弓以及其导流罩模型结构区域的噪音数据及其所对应的噪声能量主要集中的频率段和噪声频谱特性等气动声学特性信息；并进一步获得受电弓升起状态下的缩尺受电弓以及其导流罩模型结构区域的噪音成分在升弓状态整车模型的总体噪音数据中的成分占比，同时，获得缩尺转向架及其缩尺轮对10和缩尺轨道14结构区域的噪音成分在升弓状态整车模型的总体噪音数据中的成分占比；

步骤十：对步骤七所述升弓状态整车模型进行再次改造，在保持其它结构的相对位置和连接关系均不变的前提下，将两个缩尺贯通道连接部9分别拆除，并形成如图12所示的不带两个缩尺贯通道连接部9的升弓状态整车模型；此后按照步骤八至步骤九所述的整车模型的总体噪音数据获取和各次谐波抵消运算的方法，求得两个缩尺贯通道连接部9结构区域的噪音数据及其所对应的噪声能量主要集中的频率段和噪声频谱特性等气动声学特性信息；并进一步地求得两个缩尺贯通道连接部9各自对应的结构区域的噪音成分在步骤七所述升弓状态整车模型的总体噪音数据中的成分占比；

步骤十一：对步骤十所述不带两个缩尺贯通道连接部9的升弓状态整车模型进行再次改造，使其恢复成步骤七所述升弓状态整车模型的状态，此后，将缩尺头车D和缩尺尾车F上各自的缩尺模型车体11进行改造，并将整车模型前、后两端的缩尺排障器15结构均分别拆除，使其成为如图13所示的不带缩尺排障器15的缩尺模型车体；然后，再次按照步骤八至步骤九所述的整车模型的总体噪音数据获取和各次谐波抵消运算的方法，求得两个缩尺排障器15所对应结构区域的噪音数据及其所对应的噪声能量主要集中的频率段和噪声频谱特性等气动声学特性信息；并最终进一步求得两个缩尺排障器结构区域各自对应的结构区域的噪音成分在步骤七所述升弓状态整车模型的总体噪音数据中的成分占比。

Claims (5)

1.气动噪声风洞试验用列车缩尺模型装置，其特征在于：该装置包括可拆除式缩尺车体用下端全封闭基座(16)、带有缩尺排障器且不带转向架的缩尺模型车体(11)、多个缩尺贯通道连接部(9)、缩尺轨道(14)、缩尺受电弓(12)、缩尺受电弓导流罩(13)、多个缩尺转向架及其缩尺轮对(10)；所述缩尺受电弓(12)和缩尺受电弓导流罩(13)均以可拆卸的方式固连于缩尺模型车体中段的顶端；所述缩尺模型车体(11)包括缩尺头车D、缩尺中车E和缩尺尾车F，其三者的两端底部均按照真实待测车型上转向架及其轮对(5)结构的所在位置而设有对应的缩尺转向架对接口，每个缩尺转向架及其缩尺轮对(10)均以可拆卸的方式与一个缩尺转向架对接口对应固连；缩尺中车E的前、后两端均分别通过一个对应的缩尺贯通道连接部(9)与对应的缩尺头车D或缩尺尾车F实现三车编组的基本连接，缩尺头车D的司机室前端带有缩尺排障器(15)，缩尺中车E包含至少一节缩尺客室车厢；缩尺尾车F的结构是缩尺头车D结构的镜像对称；缩尺贯通道连接部(9)、多个缩尺转向架及其缩尺轮对(10)、缩尺模型车体(11)、缩尺受电弓(12)、缩尺受电弓导流罩(13)、缩尺轨道(14)的结构尺寸均是其对应的真实待测车型及轨道尺寸比例的八分之一；所述缩尺受电弓(12)为升弓状态，其下端与缩尺受电弓导流罩(13)固连，其二者共同形成一个受电弓升起状态下的缩尺受电弓以及其导流罩模型，该缩尺受电弓以及其导流罩模型设置在缩尺中车E的末端顶部；

所述缩尺轨道布置于试验段(1)的水平地板纵向中心线上，不带转向架的缩尺模型车体底部的每个缩尺转向架对接口均通过一个与其对应的缩尺转向架及其缩尺轮对(10)与缩尺轨道(14)连接；或者，可拆除式缩尺车体用下端全封闭基座(16)沿纵向中心线放置于试验段(1)的水平地板上，而且缩尺模型车体(11)底部的下端面匹配坐落于可拆除式缩尺车体用下端全封闭基座(16)的上端面上；缩尺模型车体(11)上的缩尺排障器(15)可从其缩尺模型车体的主体结构上拆下或重新安装；缩尺排障器(15)的结构尺寸是其对应的真实待测车型上的排障器尺寸比例的八分之一。

2.如权利要求1所述的气动噪声风洞试验用列车缩尺模型装置，其特征在于：所述缩尺模型车体(11)上与真实待测车型上对应的全部车门、车窗位置均用模型自身车体外端面上的临近光滑平面或曲面延展封堵和代替；所述缩尺转向架及其缩尺轮对(10)的个数是六个，缩尺贯通道连接部(9)的个数是两个。

3.如权利要求2所述的气动噪声风洞试验用列车缩尺模型装置，其特征在于：所述缩尺模型车体(11)上的每个缩尺转向架对接口，均用木板从内部封堵，并用密封胶带在缩尺转向架对接口的外部以可拆卸的方式密封。

4.如权利要求3所述的气动噪声风洞试验用列车缩尺模型装置，其特征在于：所述可拆除式缩尺车体用下端全封闭基座(16)的水平横断面轮廓线与缩尺模型车体(11)及其两个缩尺贯通道连接部(9)的整体结构在其竖直方向上的投影轮廓线相同。

5.应用上述任意一项权利要求所述的气动噪声风洞试验用列车缩尺模型装置进行噪声试验的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

步骤一：按照需要进行气动噪声实验的待测列车车型的八分之一尺寸建造对应容积的气动声学风洞试验平台，并使其声学环境参数满足噪声风洞建造领域公知的技术标准要求；

步骤二：将可拆除式缩尺车体用下端全封闭基座(16)沿纵向中心线竖直放置于试验段(1)的水平地板上，将缩尺模型车体(11)底部的下端面匹配坐落于可拆除式缩尺车体用下端全封闭基座(16)的上端面上，从而使缩尺模型车体(11)和可拆除式缩尺车体用下端全封闭基座(16)共同形成一个不包含缩尺轨道(14)、不包含受电弓升起状态下的缩尺受电弓以及其导流罩模型、不包含任何缩尺转向架及其缩尺轮对(10)，而仅包含两个缩尺贯通道连接部(9)和缩尺模型车体(11)及其缩尺排障器(15)，以及可拆除式缩尺车体用下端全封闭基座(16)的全封闭状态车体模型，此后，按照气动声学风洞试验领域公知的声源识别设备布局方法将多个传声器测点(1-3)和多个流场外自由场传声器阵列(1-4)分别布置到位；

步骤三：按照气动声学风洞试验领域公知的标准试验方法，对步骤二所述的全封闭状态车体模型进行气动声学风洞试验，从而独立获得全封闭状态车体模型前、后两个缩尺排障器结构区域的气动声学特性信息，并独立获得两个缩尺贯通道连接部(9)各自结构区域的气动声学特性信息，以及独立获得与该全封闭状态车体模型的总体噪音数据及其所对应的噪声能量主要集中的频率段和噪声频谱特性等气动声学特性信息；

步骤四：对步骤三所述全封闭状态车体模型进行改造，用缩尺轨道(14)替代可拆除式缩尺车体用下端全封闭基座(16)，使缩尺轨道(14)沿纵向中心线放置于试验段(1)的水平地板上，并在步骤三所述全封闭状态车体模型的缩尺头车D、缩尺中车E和缩尺尾车F所对应的每个转向架中心销对接口的质心投影点下方均分别对应安装六个缩尺转向架及其缩尺轮对(10)，并使六个缩尺转向架及其缩尺轮对(10)均坐落在缩尺轨道(14)上；从而使缩尺模型车体(11)和缩尺轨道(14)以及六个缩尺转向架及其缩尺轮对(10)共同形成一个不包含受电弓升起状态下的缩尺受电弓以及其导流罩模型、不包含可拆除式缩尺车体用下端全封闭基座(16)，而仅包含缩尺轨道(14)、六个缩尺转向架及其缩尺轮对(10)、缩尺模型车体(11)及其缩尺排障器(15)，以及两个缩尺贯通道连接部(9)的含转向架状态车体模型；

步骤五：按照气动声学风洞试验领域公知的标准试验方法，对步骤四所述的含转向架状态车体模型进行气动声学风洞试验，从而独立获得当前含转向架状态车体模型的总体噪音数据及其所对应的噪声能量主要集中的频率段和噪声频谱特性等气动声学特性信息；

步骤六：通过将步骤三所获得的全封闭状态车体模型的总体噪音数据与步骤五所获得含转向架状态车体模型的总体噪音数据进行比对和各次谐波抵消运算，进而独立获取缩尺转向架及其缩尺轮对(10)和缩尺轨道(14)结构区域的噪音数据及其所对应的噪声能量主要集中的频率段和噪声频谱特性等气动声学特性信息；

步骤七：对步骤五所述含转向架状态车体模型的试验条件进行再次改造，在缩尺中车E上方安装受电弓升起状态下的缩尺受电弓以及其导流罩模型，从而使步骤五所述含转向架状态车体模型进一步形成一个不包含可拆除式缩尺车体用下端全封闭基座(16)，而仅包含缩尺轨道(14)、六个缩尺转向架及其缩尺轮对(10)、缩尺模型车体(11)及其缩尺排障器(15)，并包含受电弓升起状态下的缩尺受电弓以及其导流罩模型以及包含两个缩尺贯通道连接部(9)的升弓状态整车模型；

步骤八：按照气动声学风洞试验领域公知的标准试验方法，对步骤七所述的升弓状态整车模型进行气动声学风洞试验，从而独立获得升弓状态整车模型的总体噪音数据；

步骤九：通过将步骤八所获得的升弓状态整车模型的总体噪音数据与步骤五所获得的含转向架状态车体模型的总体噪音数据进行比对和各次谐波抵消运算，进而独立获得受电弓升起状态下的缩尺受电弓以及其导流罩模型结构区域的噪音数据及其所对应的噪声能量主要集中的频率段和噪声频谱特性等气动声学特性信息；并进一步获得受电弓升起状态下的缩尺受电弓以及其导流罩模型结构区域的噪音成分在升弓状态整车模型的总体噪音数据中的成分占比，同时，进一步获得缩尺转向架及其缩尺轮对(10)和缩尺轨道(14)结构区域的噪音成分在升弓状态整车模型的总体噪音数据中的成分占比；

步骤十：对步骤七所述升弓状态整车模型进行再次改造，在保持其它结构的相对位置和连接关系均不变的前提下，将两个缩尺贯通道连接部(9)分别拆除，并形成不带两个缩尺贯通道连接部(9)的升弓状态整车模型；此后按照步骤八至步骤九所述的整车模型的总体噪音数据获取和各次谐波抵消运算的方法，求得两个缩尺贯通道连接部(9)结构区域的噪音数据及其所对应的噪声能量主要集中的频率段和噪声频谱特性等气动声学特性信息；并进一步地求得两个缩尺贯通道连接部(9)各自对应的结构区域的噪音成分在步骤七所述升弓状态整车模型的总体噪音数据中的成分占比；

步骤十一：对步骤十所述不带两个缩尺贯通道连接部(9)的升弓状态整车模型进行再次改造，使其恢复成步骤七所述升弓状态整车模型的状态，此后，将缩尺头车D和缩尺尾车F上各自的缩尺模型车体(11)进行改造，并将整车模型前、后两端的缩尺排障器(15)结构均分别拆除，使其成为不带缩尺排障器的缩尺模型车体；然后，再次按照步骤八至步骤九所述的整车模型的总体噪音数据获取和各次谐波抵消运算的方法，求得两个缩尺排障器(15)所对应结构区域的噪音数据及其所对应的噪声能量主要集中的频率段和噪声频谱特性等气动声学特性信息；并最终进一步求得两个缩尺排障器结构区域各自对应的结构区域的噪音成分在步骤七所述升弓状态整车模型的总体噪音数据中的成分占比。