[发明专利]高速车辆客室噪声声场分时模拟系统及其模拟方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是声音模拟系统及声音模拟方法，具体是指高速车辆客室座椅位置处噪声模拟系统及其模拟方法。

背景技术

近年来，随着高铁的迅猛发展,相继高速列车运行速度、服役可靠性、运行安全性研究之后的一个重要的课题，就是关于高速列车在运行过程中乘客的舒适性问题得到了高度重视，需要深入的进行研究。但在研究过程中，有许多问题急需解决，如高速列车舒适性模拟试验技术、舒适性评价理论、舒适性的提升优化技术等。其中，高速列车的运行过程的噪声让人心烦、胸闷、精神不集中等严重困扰乘客乘坐舒适性的现象，更有胜者影响乘客的心里和生理健康。然而高速列车在运行的过程中由于振动、气流作用，噪声是不能避免的，是永恒的研究课题，只有控制噪声的特性和大小。为此，需要研究不同噪声条件下人的舒适性问题。高速车辆客室噪声声场分时模拟方法就是研究高速列车在快速运行过程中噪声对乘客舒乘坐舒适性影响的一个试验系统。据铁道部《中长期铁路网规划》纲要,到2020年，全国高速铁路的运营里程达到12万公里以上，届时有上千列高速列车同时运行在路网中。可见，有关高速列车的舒适性研究的市场空间不言而喻，有关高速车辆客室噪声声场分时模拟方法、技术和系统必将有着广泛的市场需求。

噪声模拟发展主要有数值模拟方法和试验模拟方法两种。首先，噪声模拟方法主要为计算机的数值模拟，主要依据模拟空间所处的环境为边界条件，应用声学原理进行仿真计算，来预测、分析评价模拟空间的噪声品质，目前主要模拟方法主要有声线追迹法、虚声源法和声线束追迹法，遗憾的是由于声源波动性导致了声学数值模拟的复杂性，应用任何一种方法都存在局限性，不能准确逼近和预测真实的噪声特性和品质。其次，噪声模拟方法中的试验模拟，选用电子器件来模拟电磁噪声，通常模拟电子器件在不同的屏蔽环境，不同温、湿度条件下的噪声特性和抗干扰能力都有所不同。

研究高速列车噪声对乘客舒适性的影响，需要模拟在现的噪声的真实声音，由真实声音去刺激人的听觉，依据人听到噪声后的心里感受、生理参数变化来决定乘客的舒适性。因此采用数值模拟方法和电磁噪声的模拟方法不能满足研究噪声对舒适性影响的需要。

高速列车在运行的过程中，噪声声源多，传递路径复杂，传递特性差异，同时存在各种不确定性声源的影响，而且声波存在各种反射和吸收特性。为此，在高速列车的不同车厢，在不同车厢的不同位置的座椅人耳位置的噪声特性与声品质表现出多样性。因此，采用音箱播放录制的噪声信号来实现噪声模拟再现也不可能一次同时模拟再现高速列车车厢的声场。为此，本发明正是针对上述两个关键问题，提出了高速车辆客室噪声声场分时模拟方法，该方法的核心首先通过高品质隔音效果消除客室以外不确定噪声的对噪声模拟的影响；采用特殊标定方法消除噪声在客室的传递、反射特性对噪声模拟的影响；采用针对不同座椅人耳位置分次分时的播放噪声，最终实现客室噪声声场的动态模拟。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能满足研究噪声特性与舒适性关系的高速车辆客室噪声声场分时模拟系统及其模拟方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：高速车辆客室噪声声场分时模拟系统，其特征在于：包括计算机、模拟车体，以及连接到计算机上并设置于模拟车体内部的发音设备和传声器；所述计算机上还连接有音箱定位机构。

进一步，所述发音设备为高频音箱和低频音箱。

更进一步地，所述低频音箱与计算机相连接，高频音箱与低频音箱相连接。

作为一种最优的实施方式，所述音箱定位机构包括音箱架、与计算机相连的用于控制音箱架转动的伺服电机。

为了更好的实现本发明，所述高频音箱设置于音箱架内。

为了达到更好的效果，所述高频音箱的数量为2。

高速车辆客室噪声声场分时模拟方法，其特征在于，主要由以下步骤组成：

（1）确定各个座椅处需要模拟再现的噪声信号并对该噪声信号进行编号,建立噪声数据库；

（2）确定音箱定位机构对准各个座椅处需要的旋转角度并对该角度进行编号,建立音箱定位机构旋转角度数据库；

（3）根据音箱定位机构旋转角度数据库来控制伺服电机旋转,实现高频音箱的旋转定位；

（4）确定高频音箱旋转定位处的需要模拟再现的噪声信号,采用发音设备播放该噪声；

（5）在对应座椅人耳位置处测试实际噪声信号；

（6）对噪声信号进行修正标定；

（7）确定各个座椅处的噪声信号是否都修正完成，如果没有，返回步骤（3）继续步骤（3）～步骤（6），如果完成则进行以下步骤；