一种轨道车辆复杂声源解耦分离方法及系统与流程

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1.本技术涉及轨道车辆噪声处理技术领域，尤其涉及一种轨道车辆复杂声源解耦分离方法及系统。

背景技术：

2.如今，随着轨道车辆采用多源、多模式混合动力供电设计，混合动力技术的运用提升了机车牵引供电的灵活性，但同时也增加了噪声源的复杂多样性，同时轨道车辆噪声源输入复杂，噪声源频率特征各异，传统的通过拆解噪声源的分离方法需要耗费大量的测试资源和时间，耗费大量的人力物力。传统的车辆噪声源分离方法如otpa，tpa等措施在车辆噪声存在混响条件下，不能准确识别车辆噪声源的主要影响因素及贡献量。
3.因此，如何有效的对轨道车辆复杂声源进行解耦分离，是一项亟待解决的问题。

技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术提供了一种轨道车辆复杂声源解耦分离方法，能够提升整车组装后，异常振动噪声溯源分析效率。
5.本技术提供了一种轨道车辆复杂声源解耦分离方法，包括：
6.采集轨道车辆整车预设距离外的静态噪声；
7.基于整车噪声vaone计算模型，根据所述静态噪声计算出整车静态噪声源声功率；
8.测试电机和齿轮箱的噪声以及电机和齿轮箱的振动；
9.对齿轮箱、电机的振动与噪声做相干度分析，得到电机和齿轮箱的相干系数的频谱值，并分别得到齿轮箱和电机噪声的声压级；
10.结合车外动态通过噪声测试结果、整车静态噪声源声功率，以及齿轮箱和电机噪声的声压级，通过所述整车噪声vaone计算模型，得到轮轨噪声的声压级；
11.分别计算整车静态噪声源声功率、轮轨噪声，电机和齿轮箱噪声单独作用时的车外通过噪声，得到各种噪声源对车外噪声的贡献度。
12.优选地，所述预设距离为7.5m。
13.优选地，所述对齿轮箱、电机的振动与噪声做相干度分析，得到电机和齿轮箱的相干系数的频谱值，并分别得到齿轮箱和电机噪声的声压级包括：
14.根据公式对齿轮箱、电机的振动与噪声做相干度分析，得到电机和齿轮箱的相干系数的频谱值，其中，xi为车辆电机或齿轮箱噪声源的振动频谱信号，y为电机和齿轮箱附近噪声响应点的测试信号频谱，g
xiy
为两个信号之间的互谱能量，g
xixi
为信号xi的自谱能量，gyy为信号y的自谱能量；
15.根据公式分别得到齿轮箱和电机噪声的声压级，其中，x1(f)为i＝1时分离得到的齿轮箱声压级，γ1(f)为齿轮箱的等效相干系数；x2(f)为i＝2时分离得到的电机声压级，γ2(f)为电机的平均相干系数。
16.优选地，所述分别计算整车静态噪声源声功率、轮轨噪声，电机和齿轮箱噪声单独作用时的车外通过噪声，得到各种噪声源对车外噪声的贡献度包括：
17.分别计算整车静态噪声源声功率、轮轨噪声，电机和齿轮箱噪声单独作用时的车外通过噪声，根据公式得到各种噪声源对车外噪声的贡献度，其中，ηi为第i种声源的贡献度，pi为第i种声源在7.5m外的噪声声压级，pt为所有声源同时作用在7.5m外的噪声总声压级。
18.一种轨道车辆复杂声源解耦分离系统，包括：
19.采集模块，用于采集轨道车辆整车预设距离外的静态噪声；
20.第一计算模块，用于基于整车噪声vaone计算模型，根据所述静态噪声计算出整车静态噪声源声功率；
21.测试模块，用于测试电机和齿轮箱的噪声以及电机和齿轮箱的振动；
22.分析模块，用于对齿轮箱、电机的振动与噪声做相干度分析，得到电机和齿轮箱的相干系数的频谱值，并分别得到齿轮箱和电机噪声的声压级；
23.第二计算模块，用于结合车外动态通过噪声测试结果、整车静态噪声源声功率，以及齿轮箱和电机噪声的声压级，通过所述整车噪声vaone计算模型，得到轮轨噪声的声压级；
24.第三计算模块，用于分别计算整车静态噪声源声功率、轮轨噪声，电机和齿轮箱噪声单独作用时的车外通过噪声，得到各种噪声源对车外噪声的贡献度。
25.优选地，所述预设距离为7.5m。
26.优选地，所述分析模块具体用于：
27.根据公式对齿轮箱、电机的振动与噪声做相干度分析，得到电机和齿轮箱的相干系数的频谱值，其中，xi为车辆电机或齿轮箱噪声源的振动频谱信号，y为电机和齿轮箱附近噪声响应点的测试信号频谱，g
xiy
为两个信号之间的互谱能量，g
xixi
为信号xi的自谱能量，gyy为信号y的自谱能量；
28.根据公式分别得到齿轮箱和电机噪
声的声压级，其中，x1(f)为i＝1时分离得到的齿轮箱声压级，γ1(f)为齿轮箱的等效相干系数；x2(f)为i＝2时分离得到的电机声压级，γ2(f)为电机的平均相干系数。
29.优选地，所述第三计算模块具体用于：
30.分别计算整车静态噪声源声功率、轮轨噪声，电机和齿轮箱噪声单独作用时的车外通过噪声，根据公式得到各种噪声源对车外噪声的贡献度，其中，ηi为第i种声源的贡献度，pi为第i种声源在7.5m外的噪声声压级，p
t
为所有声源同时作用在7.5m外的噪声总声压级。
31.综上所述，本技术公开了一种轨道车辆复杂声源解耦分离方法，当需要对轨道车辆复杂声源进行解耦分离时，首先采集轨道车辆整车预设距离外的静态噪声；然后基于整车噪声vaone计算模型，根据所述静态噪声计算出整车静态噪声源声功率；测试电机和齿轮箱的噪声以及电机和齿轮箱的振动；对齿轮箱、电机的振动与噪声做相干度分析，得到电机和齿轮箱的相干系数的频谱值，并分别得到齿轮箱和电机噪声的声压级；结合车外动态通过噪声测试结果、整车静态噪声源声功率，以及齿轮箱和电机噪声的声压级，通过所述整车噪声vaone计算模型，得到轮轨噪声的声压级；分别计算整车静态噪声源声功率、轮轨噪声，电机和齿轮箱噪声单独作用时的车外通过噪声，得到各种噪声源对车外噪声的贡献度。本技术通过开发整车牵引供电(包含柴油机、蓄电池、氢燃料等)、牵引传动系统(包含变压器、变流器、电机、齿轮箱、轮轨等)、牵引风机、辅助风机等主要噪声源的模块化振动噪声监测手段，建立整车主要电机和齿轮箱噪声源的振动噪声相干函数，通过相干函数的换算得到得到电机和齿轮箱的声压级，基于试验数据反求得到静态噪声功率和动态轮轨噪声声压，最后通过声源的叠加，得到各个噪声源的贡献度，能够有效提升整车组装后，异常振动噪声溯源分析效率。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1为本技术公开的一种轨道车辆复杂声源解耦分离方法的流程图；
34.图2为本技术公开的一种轨道车辆复杂声源解耦分离系统示意图；
35.图3为本技术公开的齿轮箱和电机相干系数示意图；
36.图4为本技术公开的电机和齿轮箱噪声分离结果示意图。
具体实施方式
37.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.如图1所示，为本技术公开的一种轨道车辆复杂声源解耦分离方法，可以包括以下
步骤：
39.s101、采集轨道车辆整车预设距离外的静态噪声；
40.当需要对轨道车辆复杂声源进行解耦分离时，首先对轨道车辆整车预设距离外的静态噪声进行采集，例如，采集轨道车辆整车7.5m外的静态噪声。
41.s102、基于整车噪声vaone计算模型，根据静态噪声计算出整车静态噪声源声功率；
42.然后，建立整车噪声的vaone计算模型，根据车外7.5处测试的静态噪声测试结果，反推整车静态噪声源声功率，其中车辆静止时发出噪声的声源主要包含柴油机、蓄电池、氢燃料、变压器、变流器、牵引风机等。
43.s103、测试电机和齿轮箱的噪声以及电机和齿轮箱的振动；
44.然后，测试转向架区域电机和齿轮箱区域的噪声，以及电机和齿轮箱的振动。
45.s104、对齿轮箱、电机的振动与噪声做相干度分析，得到电机和齿轮箱的相干系数的频谱值，并分别得到齿轮箱和电机噪声的声压级；
46.计算电机和齿轮箱振动信号与电机和齿轮箱区域的噪声的相干函数。
47.其中相干函数定义为：
48.xi为车辆电机或齿轮箱噪声源的振动频谱信号，y为电机和齿轮箱附近噪声响应点的测试信号频谱，g
xiy
为两个信号之间的互谱能量，g
xixi
为信号xi的自谱能量，gyy为信号y的自谱能量。
49.根据电机和齿轮箱的相干系数的频谱值，将二者相干系数的频谱峰值对应的频率作为噪声源的主要能量成分，根据电机和齿轮箱的主要噪声频谱，结合二者的总声压级，获得到二者的各自的噪声频谱。其中电机和齿轮箱噪声声压级和相干系数的关系参见公式(2)
[0050][0051]
其中x1(f)为i＝1时分离得到的齿轮箱声压级，γ1(f)为齿轮箱的等效相干系数；x2(f)为i＝2时分离得到的电机声压级，γ2(f)为电机的平均相干系数；其中电机和齿轮箱相干系数对比如图3所示，电机齿轮箱分离声压如图4所示。
[0052]
s105、结合车外动态通过噪声测试结果、整车静态噪声源声功率，以及齿轮箱和电机噪声的声压级，通过整车噪声vaone计算模型，得到轮轨噪声的声压级；
[0053]
在根据整车噪声vaone计算模型，结合车外动态通过噪声测试结果、整车静态噪声源声功率，以及齿轮箱和电机噪声的声压级，得到轮轨噪声的声压级。
[0054]
s106、分别计算整车静态噪声源声功率、轮轨噪声，电机和齿轮箱噪声单独作用时的车外通过噪声，得到各种噪声源对车外噪声的贡献度。
[0055]
分别考虑静态噪声总声功率，电机、齿轮箱以及轮轨噪声单独作用工况下，利用
vaone计算模型分别得到噪声源单独作用下车外噪声的声压值，并利用公式(3)得到，各个噪声的贡献度。
[0056][0057]
其中ηi为第i种声源的贡献度，pi为第i种声源在7.5m外的噪声声压级，p
t
为所有声源同时作用在7.5m外的噪声总声压级。
[0058]
综上所述，本技术将测试数据和仿真计算数据进行高效融合，建立整车主要电机和齿轮箱噪声源的振动噪声相干函数，通过相干函数的换算得到得到电机和齿轮箱的声压级，基于试验数据反求得到静态噪声功率和动态轮轨噪声声压，最后通过声源的叠加，得到各个噪声源的贡献度，能够有效提升整车组装后，异常振动噪声溯源分析效率。
[0059]
如图2所示，为本技术公开的一种轨道车辆复杂声源解耦分离系统，所述系统可以包括：
[0060]
采集模块201，用于采集轨道车辆整车预设距离外的静态噪声；
[0061]
当需要对轨道车辆复杂声源进行解耦分离时，首先对轨道车辆整车预设距离外的静态噪声进行采集，例如，采集轨道车辆整车7.5m外的静态噪声。
[0062]
第一计算模块202，用于基于整车噪声vaone计算模型，根据静态噪声计算出整车静态噪声源声功率；
[0063]
然后，建立整车噪声的vaone计算模型，根据车外7.5处测试的静态噪声测试结果，反推整车静态噪声源声功率，其中车辆静止时发出噪声的声源主要包含柴油机、蓄电池、氢燃料、变压器、变流器、牵引风机等。
[0064]
测试模块203，用于测试电机和齿轮箱的噪声以及电机和齿轮箱的振动；
[0065]
然后，测试转向架区域电机和齿轮箱区域的噪声，以及电机和齿轮箱的振动。
[0066]
分析模块204，用于对齿轮箱、电机的振动与噪声做相干度分析，得到电机和齿轮箱的相干系数的频谱值，并分别得到齿轮箱和电机噪声的声压级；
[0067]
计算电机和齿轮箱振动信号与电机和齿轮箱区域的噪声的相干函数。
[0068]
其中相干函数定义为：
[0069]
xi为车辆电机或齿轮箱噪声源的振动频谱信号，y为电机和齿轮箱近场噪声响应点的测试信号频谱，g
xiy
为两个信号之间的互谱能量，g
xixi
为信号xi的自谱能量，gyy为信号y的自谱能量。
[0070]
根据电机和齿轮箱的相干系数的频谱值，将二者相干系数的频谱峰值对应的频率作为噪声源的主要能量成分，根据电机和齿轮箱的主要噪声频谱，结合二者的总声压级，获得到二者的各自的噪声频谱。其中电机和齿轮箱噪声声压级和相干系数的关系参见公式(2)
[0071]
[0072]
其中x1(f)为i＝1时分离得到的齿轮箱声压级，γ1(f)为齿轮箱的等效相干系数；x2(f)为i＝2时分离得到的电机声压级，γ2(f)为电机的平均相干系数；其中电机和齿轮箱相干系数对比如图3所示，电机齿轮箱分离声压如图4所示。
[0073]
第二计算模块205，用于结合车外动态通过噪声测试结果、整车静态噪声源声功率，以及齿轮箱和电机噪声的声压级，通过整车噪声vaone计算模型，得到轮轨噪声的声压级；
[0074]
在根据整车噪声vaone计算模型，结合车外动态通过噪声测试结果、整车静态噪声源声功率，以及齿轮箱和电机噪声的声压级，得到轮轨噪声的声压级。
[0075]
第三计算模块206，用于分别计算整车静态噪声源声功率、轮轨噪声，电机和齿轮箱噪声单独作用时的车外通过噪声，得到各种噪声源对车外噪声的贡献度。
[0076]
分别考虑静态噪声总声功率，电机、齿轮箱以及轮轨噪声单独作用工况下，利用vaone计算模型分别得到噪声源单独作用下车外噪声的声压值，并利用公式(3)得到，各个噪声的贡献度。
[0077][0078]
其中ηi为第i种声源的贡献度，pi为第i种声源在7.5m外的噪声声压级，p
t
为所有声源同时作用在7.5m外的噪声总声压级。
[0079]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0080]
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0081]
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
[0082]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：

1.一种轨道车辆复杂声源解耦分离方法，其特征在于，包括：采集轨道车辆整车预设距离外的静态噪声；基于整车噪声vaone计算模型，根据所述静态噪声计算出整车静态噪声源声功率；测试电机和齿轮箱的噪声以及电机和齿轮箱的振动；对齿轮箱、电机的振动与噪声做相干度分析，得到电机和齿轮箱的相干系数的频谱值，并分别得到齿轮箱和电机噪声的声压级；结合车外动态通过噪声测试结果、整车静态噪声源声功率，以及齿轮箱和电机噪声的声压级，通过所述整车噪声vaone计算模型，得到轮轨噪声的声压级；分别计算整车静态噪声源声功率、轮轨噪声，电机和齿轮箱噪声单独作用时的车外通过噪声，得到各种噪声源对车外噪声的贡献度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设距离为7.5m。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对齿轮箱、电机的振动与噪声做相干度分析，得到电机和齿轮箱的相干系数的频谱值，并分别得到齿轮箱和电机噪声的声压级包括：根据公式对齿轮箱、电机的振动与噪声做相干度分析，得到电机和齿轮箱的相干系数的频谱值，其中，xi为车辆电机或齿轮箱噪声源的振动频谱信号，y为电机和齿轮箱近场噪声响应点的测试信号频谱，g
xiy
为两个信号之间的互谱能量，g
xixi
为信号xi的自谱能量，gyy为信号y的自谱能量；x
i
(f)＝y(f)-20*log(γ
i
(f)),i＝1,2；γ1(f)根据公式分别得到齿轮箱和电机噪声的声压级，其中，x1(f)为i＝1时分离得到的齿轮箱声压级，γ1(f)为齿轮箱的等效相干系数；x2(f)为i＝2时分离得到的电机声压级，γ2(f)为电机的平均相干系数。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述分别计算整车静态噪声源声功率、轮轨噪声，电机和齿轮箱噪声单独作用时的车外通过噪声，得到各种噪声源对车外噪声的贡献度包括：分别计算整车静态噪声源声功率、轮轨噪声，电机和齿轮箱噪声单独作用时的车外通过噪声，根据公式得到各种噪声源对车外噪声的贡献度，其中，η
i
为第i种声源的贡献度，p
i
为第i种声源在7.5m外的噪声声压级，p
t
为所有声源同时作用在7.5m外的噪声总声压级。5.一种轨道车辆复杂声源解耦分离系统，其特征在于，包括：采集模块，用于采集轨道车辆整车预设距离外的静态噪声；第一计算模块，用于基于整车噪声vaone计算模型，根据所述静态噪声计算出整车静态噪声源声功率；
测试模块，用于测试电机和齿轮箱的噪声以及电机和齿轮箱的振动；分析模块，用于对齿轮箱、电机的振动与噪声做相干度分析，得到电机和齿轮箱的相干系数的频谱值，并分别得到齿轮箱和电机噪声的声压级；第二计算模块，用于结合车外动态通过噪声测试结果、整车静态噪声源声功率，以及齿轮箱和电机噪声的声压级，通过所述整车噪声vaone计算模型，得到轮轨噪声的声压级；第三计算模块，用于分别计算整车静态噪声源声功率、轮轨噪声，电机和齿轮箱噪声单独作用时的车外通过噪声，得到各种噪声源对车外噪声的贡献度。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述预设距离为7.5m。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述分析模块具体用于：根据公式对齿轮箱、电机的振动与噪声做相干度分析，得到电机和齿轮箱的相干系数的频谱值，其中，xi为车辆电机或齿轮箱噪声源的振动频谱信号，y为电机和齿轮箱附近噪声响应点的测试信号频谱，g
xiy
为两个信号之间的互谱能量，g
xixi
为信号xi的自谱能量，gyy为信号y的自谱能量；x
i
(f)＝y(f)-20*log(γ
i
(f)),i＝1,2；γ1(f)根据公式分别得到齿轮箱和电机噪声的声压级，其中，x1(f)为i＝1时分离得到的齿轮箱声压级，γ1(f)为齿轮箱的等效相干系数；x2(f)为i＝2时分离得到的电机声压级，γ2(f)为电机的平均相干系数。8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第三计算模块具体用于：分别计算整车静态噪声源声功率、轮轨噪声，电机和齿轮箱噪声单独作用时的车外通过噪声，根据公式得到各种噪声源对车外噪声的贡献度，其中，η
i
为第i种声源的贡献度，p
i
为第i种声源在7.5m外的噪声声压级，p
t
为所有声源同时作用在7.5m外的噪声总声压级。

技术总结

本申请公开了一种轨道车辆复杂声源解耦分离方法，包括：采集轨道车辆整车预设距离外的静态噪声；根据静态噪声计算出整车静态噪声源声功率；测试电机和齿轮箱的噪声以及电机和齿轮箱的振动；对齿轮箱、电机的振动与噪声做相干度分析，得到电机和齿轮箱的相干系数的频谱值，并分别得到齿轮箱和电机噪声的声压级；结合车外动态通过噪声测试结果、整车静态噪声源声功率，以及齿轮箱和电机噪声的声压级，通过整车噪声Vaone计算模型，得到轮轨噪声的声压级；分别计算整车静态噪声源声功率、轮轨噪声，电机和齿轮箱噪声单独作用时的车外通过噪声，得到各种噪声源对车外噪声的贡献度。本申请能够提升整车组装后，异常振动噪声溯源分析效率。效率。效率。