Инженеры оптимизировали уровень шума в салоне рельсового беспилотника с помощью компьютерного моделирования

Шум в салоне подвижного состава возникает по нескольким причинам: из-за взаимодействия колеса и рельса, колебаний элементов кузова и панелей салона, работы различных систем, а также передачи вибраций от путевой структуры. Все эти процессы носят сложный, многокомпонентный характер, поэтому их невозможно эффективно оптимизировать, опираясь лишь на отдельные экспериментальные замеры.

Однако изучение источников шума в пассажирском салоне начинается с виброакустических испытаний. В отличие от стандартных сертификационных измерений шума, когда фиксируется усредненное значение общего эквивалентного уровня звукового давления при помощи шумомера, специалисты UST Inc. для более углубленного исследования используют акустическую решетку — устройство, сочетающее в себе оптическую камеру, массив из 64 синхронно работающих MEMS-микрофонов и специализированное программное обеспечение. Такое оборудование позволяет буквально «увидеть звук»: на экране в реальном времени формируется цветовая карта акустического поля салона юнимобиля.

Замер уровня шума внутри юнимобиля / © UST Inc.

Каждая зона салона анализируется последовательно, что дает детальную картину распределения шума и вибраций. Инженеры получают не только значения уровня звукового давления, но и информацию о частотном спектре колебаний. Это особенно важно, поскольку низкочастотные вибрации и резонансные эффекты зачастую оказываются менее заметными, но более утомительными для пассажиров.

От измерений — к цифровой модели

Собранные экспериментальные данные становятся основой для построения компьютерных моделей. В цифровой среде воспроизводится геометрия салона, конструкция кузова, элементы ходовой части и их взаимодействие с путевой структурой. Это позволяет объединить конкретные источники шума — например, колебания отдельных элементов корпуса или узлов крепления — с наблюдаемой акустической картиной.

Для испытаний используются не только стандартные микрофоны, но и уникальное оборудование – акустическая камера, или акустическая решетка / © UST Inc.

Компьютерные расчеты дают возможность проигрывать различные сценарии: изменять форму деталей, перераспределять массу и жесткость конструктивных элементов, оптимизировать крепежные узлы, подбирать альтернативные шумо- и виброизолирующие материалы. В отличие от натурных испытаний, цифровая модель позволяет быстро оценить эффект каждого решения еще на этапе проектирования.

Важно, что компьютерное моделирование позволяет находить компромисс между акустическим комфортом, массой конструкции, прочностью и экономической эффективностью транспортного средства. Вместо множества дорогостоящих натурных экспериментов проводится серия виртуальных испытаний, в ходе которых выбирается оптимальная конфигурация салона и корпуса подвижного состава комплексов uST.

Системный подход

Особенность инженерных решений uST заключается в том, что источником шума выступает не только подвижной состав, но и вся транспортная система в целом. 

Определение источников шума при помощи акустической камеры / © UST Inc.

Поэтому виброакустические исследования проводятся как внутри салона, так и снаружи — на рельсо-струнной путевой структуре, промежуточных и анкерных опорах. Эти данные также интегрируются в расчетные модели, позволяя оценить, как взаимодействие колес, струнных рельсов и опор влияет на общий акустический фон.

Такой системный подход помогает находить оптимальные решения не точечно, а на уровне всего комплекса, снижая шум не только для пассажиров, но и для окружающей среды.

Проектирование тишины

Совмещение точных измерений и компьютерного моделирования превращает работу с шумом из борьбы с последствиями в осознанное проектирование комфорта. Инженеры UST Inc. стремятся не просто соответствовать нормативным требованиям, но и закладывать акустическое благополучие в саму архитектуру своего транспорта.

В результате рельсо-струнные системы uST становятся примером того, как современные инженерные методы позволяют управлять тем, что раньше казалось неизбежным фоном. Поэтому тишина в салоне — не случайный эффект, а тщательно рассчитанный и смоделированный параметр, такой же важный, как прочность и энергоэффективность.