地铁减振与钢轨异常波磨
北京地铁剪切型减振器扣件钢轨波磨治理的试验研究
北 京地铁 剪切 型减 振器扣件钢轨波磨 治 理 的试 验 研 究冰
刘卫丰 刘维宁 吴宗臻 张厚贵
（ 北京 交通 大 学土 木建 筑工 程学 院 北 京 １ ０ ０ ０ ４ ４ ）
摘要 ：北京 地铁近年来投入运 营的几条线路 中，剪切 型减振器扣件区段大量 出现钢 轨波磨现象 ，经过 大量的调查和测
ｉ ｎ ｒ ｅ ｃ ｅ ｎ ｔ ｙ ｅ ａ ｒ ｓ ． Ｔｈ ｅ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ａ ｎ ｄ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ ｍｅ ａ ｓ ｒｅ ｕ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｒ ｒ ｕ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｍａ ｉ ｎ ｌ ｙ ｉ ｎ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｂ ｙ ｈｅ ｔ ｒ ｅ ｓ ｏ ｎ ａ ｎ ｃ ｅ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ
试 分 析 发 现 ：剪 切 型 减 振 器 扣 件 轨 道 系 统 在 ２ ０ ０ ￣４ ０ ０ Ｈｚ频 段 内 的轮 轨 共 振 效 应 是 引发 钢 轨 波 磨 的 主 要 原 因 。 为 了 抑
制波磨发展 ，在剪切型减振器扣件 内增设橡胶垫块 ，并在北京地铁 １ Ｏ号线选择两个试验段进行 了现场试验 ，对两个试 验段 的钢轨走形 带粗 糙度 进行 了为期 ６个 月的跟踪测试 。测试结果表 明：在剪切型减振器扣件 内增设橡胶 垫块 有效地
钢轨表面短波不平顺对地铁振动源强影响
钢轨表面短波不平顺对地铁振动源强影响随着我国城市轨道交通的迅猛发展，路网密度不断增大，线路走向和埋深设计愈加难以绕避环境敏感点，而轨道交通运营带来的环境振动问题日益突出［1-3］。
采用轨道减振措施是控制环境振动最便捷有效的方法，然而如果减振轨道参数设计不当可能带来负面影响。
例如：轮轨刚度阻抗的不匹配［4-5］、pinned-pinned 共振［6］、轮轨共振［7］等问题可能会导致钢轨波浪形磨耗（波磨）的加剧［8-9］。
目前，国内各城市地铁都出现不同程度钢轨波磨的现象。
严重的波磨不仅会导致弹条断裂［10-11］、滚动噪声超标［12］等严重影响乘坐舒适度和运营安全的问题，而且会导致环境振动增加、弹性轨道减振效果降低［13］，这与减振轨道的设计初衷背道而驰。
当波磨发展到超过容许限值时，应进行钢轨修复性打磨［14］。
钢轨进行定期打磨不仅可以有效解决车辆和轨道构件疲劳断裂问题［15］，还能降低环境噪声［16］和车内噪声［17-18］。
此外，对严重波磨的钢轨进行打磨还可降低地铁列车引起的环境振动。
王另的等［19］和张衡等［20］的测试结果表明，钢轨打磨可使隧道壁和地表振动的最大Z 振级减小约6～9 dB；马蒙等［21］对某地铁区间隧道长期监测发现，钢轨磨耗发展1 个多月后使得隧道壁最大Z 振级平均增加了3 dB，而打磨后隧道壁振动水平显著降低。
此外，在美国联邦交通管理局推荐的环境振动预测方法中，对于有磨耗或波磨的钢轨建议在环评预测时增加10 dB的修正量［22］。
上述研究表明，钢轨磨耗状态与轨道交通环境振动之间呈现某种相关性。
目前，既有研究中缺乏对这种相关性的定量描述，在各类数值预测研究中，几乎都没有考虑钢轨表面磨耗状态对地铁环境振动预测结果的影响。
其中一条重要原因是，进行车辆-轨道耦合动力系统分析时，缺少可以定量描述钢轨磨耗状态的输入激励。
很多研究以美国轨道谱作为钢轨磨耗引起不平顺的输入激励［23-24］，尽管可以给出环境振动预测结果，但美国谱是基于有砟轨道建立的，且未考虑钢轨短波磨耗，这与我国地铁钢轨磨耗状态有很大差异。
地铁扣件刚度和阻尼对钢轨异常波磨的影响
ａｄｔ ｉｑａｔ［ ］ Ｄ ｌ ｎｖｒｔ ） ＿１ ） ，０ ２ ｎ ｅ ｕｌｙ Ｄ ． ｅ Ｕ ｉｅ ｉ 、 Ｉ０ ｇ ２ ０ ． ｈｒ ｉ ｔ ｆ ｓ ｙ（ ｌｈｙ ｌ
［ Ｇ Ｌ ， ｚＬ ． ａ ｍａ ｓ （ｒ ｌｉ ａｏ ｈｒｃ ’ｉ ３ ｕ Ⅱ Ｙ 枷 ｅ ｖｙｉ ｄ ａ ｂ ｔ￣ｃａ ｌｉ ｃ Ｊ ｌ １ ｎ ｌ ｓ ｉｖ ｒｉｌ ａ ¨ｓ ｓ Ｉ ｔ
２ １ 理 论 分 析 ．
研究轨道振 动 的理论 方 法较 多 ， 笔者 从频 域 角度
出发研究轨道 的垂 向振 动特性 （ 即传递 函数 ） 。传递 函
数被称做轨道结构 的“ 纹” １ ， 指 ＿ 能很好 地表达轨 道结 Ｊ 构及部件在不 同频段 的振 动特性 。笔者 引用位移 导纳
扣 件 进 行 结 构 和 参 数 的 详 细 对 比 。进 一 步 加 深 对 地 铁
ห้องสมุดไป่ตู้
曲线 的实验 台测试研究 发现 ， 与波磨相关 的频 率大 致 等于 车轮 的垂 向固有 频率 。
扣件结构 、 扣压力及其参 数（ 刚度 、 阻尼等 ） 的研究 和优
化设计 （ 尤其是其在波磨相 关频率 的参数 ） 。
大于起跳频率 ， 钢轨在轨垫上起跳 ， 若扣 件控制不 住钢
轨的振动（ 如设计 和安装存在 问题 ， 预压力不够或 在扣 件损 坏的状 态下 ） 与轮对 固有频 率相 同 的钢 轨振动 很 容 易被“ 出 和放 大” 检 。澳 大利 亚 的轨道 现 场测 试 表 明， 扣件在损坏的情况下 ， 钢轨 振动相应 要 比扣件 状态
峻的挑战 。
移导纳 ｒ ∞ 是 轨道结 构各部位 的位 移 Ｙ （） （） （，与作用 力 【
的比值 Ｆ ） 即 （ ，
地铁钢轨波磨的特征及治理措施
地铁钢轨波磨的特征及治理措施摘要：钢轨波磨就是指轨道在纵轴方向上因摩擦产生的一种波纹状耗损现象，且伴有不同的波长和振动频率。
这种波磨现象会让车辆在经过时发出噪音、发生明显的摇晃，降低人们的乘坐舒适程度，缩短车辆及其结构部件的使用寿命，从而增加了其运行的危险程度，因此对于钢轨波磨要及时采取防范和控制措施，不能任波磨现象持续发展。
本文通过对地铁钢轨波磨的特征进行研究，提出控制钢轨波磨的治理措施。
关键词：地铁轨道；钢轨波磨；磨损治理钢轨波磨是一种非常繁杂的，因车辆行驶时车轮转动接触轨道产生的物理现象。
这种现象在公路、汽车轮胎、火车轨道等具有反复滚动接触情况的位置时常发生。
而波磨现象的存在对人们的出行造成了严重困扰，所以人们对这一问题的解决进度逐渐提高了关注程度。
很多相关专业人员也加大了对波磨治理措施的研究力度，以便减少新的轨道产生波磨现象，同时控制现存轨道波磨状况的继续发展。
1.地铁钢轨波磨的特征虽然如今地铁轨道在世界各个地区均有设置，其构造多种多样，行驶的地铁车型、路线也存在差异，但是所形成的钢轨波磨在经过专业人员研究后发现，其仍具备了时间集中性、曲线、车辆和轨道结构相关性等共有特征。
1.1时间集中性钢轨波磨的严重情况多发生在新线开通和线路改建的前期。
如美国某地区的轨道电车是在1889年开始运行，但在六年后，轨道就开始产生很大的波磨现象；甚至有些地区的轨道仅仅运行六个月就出现了钢轨波磨；对于西班牙和巴黎的地铁，都在曲线轨道上发现了钢轨波磨，有些地区在投入了弹性车轮后也在短时间内出现了曲线波磨；即使是在对轨道改造过路线后的地区，仍避免不了波磨现象的发生；北京、南京等地大都也在地铁运行后的1～6个月内发生了轨道波磨情况。
1.2曲线相关性研究结果显示，钢轨波磨在半径较小的曲线轨道上最为常见，在半径较大的曲线和直线轨道上偶尔发现。
比如：中国、法国、德国、美国等大部分地区的钢轨波磨线路均是以弧形为主的。
通常，曲线上的波磨在低位置的轨道处较为明显，但一般来说，低位置轨道处的波磨较短，高位置的轨道处波磨较长。
城市轨道钢轨波磨研究
城市轨道钢轨波磨研究摘要：地铁线路钢轨波磨在不同类型轨道的钢轨波磨出现固定频率特性。
本文主要就城市轨道钢轨在不同情况下的波磨进行研究，供同行借鉴参考。
关键词：地铁；波磨分类；减振扣件一、我国地铁钢轨波磨分类根据我国地铁钢轨波磨特征，可将钢轨波磨按照其频率特征分为：低频（40-140Hz）波磨、中频（140-300Hz）波磨和高频（300－1500Hz）波磨。
不同轨道类型的钢轨波磨的频率特征总结见图1所示。
可知，减振型扣件轨道的直线和曲线段波磨均为中高频波磨；普通扣件轨道和浮置板道床轨道曲线段表现为低频波磨，其直线段为高频波磨；弹性短轨枕轨道波磨为中频波磨；梯形轨枕轨道波磨为中低频波磨。
图1我国地铁不同轨道类型的钢轨波磨的频率特征。
（一）＂减振扣件型＂短波长波磨：我国地铁减振型扣件（包括：剪切型减振扣件、浮轨式扣件和压缩型减振扣件）轨道在直线和曲线段均易产生30－63mm短波长钢轨波磨，且在曲线波磨较直线表现严重，波磨幅值（波峰到波谷距离）范围为化0.5－0.25mm。
由于在不同曲线半径上，车辆运营速度不同（40－90km/h），因而钢轨波磨的通过频率表现在200－840Hz。
该频带不在P2共振频率（30-120Hz）和钢轨垂向Pinned-Pinned共振频率（950-1200 Hz）的范围。
对于减振型扣件轨道这种确定的短波长特征（30-63 mm）和波磨通过频率（200-840 Hz的现象，定义为“减振扣件型”短波长波磨。
目前地铁减振扣件型短波长波磨主要会造成轮轨的中高频（200-840 Hz振动，引起车轮、钢轨、扣件系统（包括：弹条，橡胶垫板，螺栓等）和车辆转向架部件等的过早疲劳失效；也导致了严重振动噪声问题。
（二）"P2共振型”中波长波磨：地铁非减振普通扣件轨道（简称普通扣件轨道）在所有小半径（R<800m）曲线段均出现钢轨波磨现象，其波长为100-250mm，对应的波磨通过频率范围为50-140 Hz。
地铁钢轨波磨对轨道结构振动及减振特性影响
地铁钢轨波磨对轨道结构振动及减振特性影响仲莹涵;关庆华;温泽峰;李伟;陶功权;张晴【摘要】现场调查某地铁线路上普通短轨枕、先锋扣件和钢弹簧浮置板三种轨道的钢轨波磨特征,并分别进行振动测试,研究钢轨存在波磨时,三种轨道结构的振动特性及减振效果.结果表明:三种轨道结构都是内轨波磨明显,外轨表面不平顺幅值相比内轨都很小,可以忽略不计其影响;波磨主波长频率成分很容易在轨道各零部件(包括隧道壁)振动中激发出来,并且会引起较大幅值的振动;在4 Hz~200 Hz频率范围内,波磨激励下的减振型轨道依然具有良好的减振性能,但是与其最初设计用于的减振效果相比,有明显的下降;先锋扣件轨道短波长波磨会削减隧道壁在高频段的减振效果;钢弹簧浮置板轨道的波磨幅值显著,虽然对其隧道壁的减振效果影响不明显,但是会造成钢轨振动增加.%Rail corrugation characteristics of 3 types of track structures of the selected metro line including fix-dual short sleepers, Vanguard fasteners and steel spring floating slabs are investigated. The vibration experiments are carried out to analyze the influence of rail corrugation on track system's vibration and mitigation characteristics. The results show that the corrugation on the inner rail is much more obvious and deeper than that on the outer rail. The main frequency mostly depends on the wavelengths of the corrugation. In the range of 4 Hz-200 Hz, the vibration damping track with short-pitch corrugation still have a good vibration damping performance. The vibration mitigating effect at high frequencies is reduced obviously due to the short-pitch corrugation on the rail of the Vanguard fastener track. There's no obvious influence of long-pitch corrugation of steel spring floating slab track on vibrationmitigation. But the greater amplitude of the corrugation on the steel spring floating slab track may cause increase of rail vibration.【期刊名称】《噪声与振动控制》【年(卷),期】2017(037)004【总页数】6页(P85-89,154)【关键词】振动与波;地铁轨道结构;波磨;减振效果【作者】仲莹涵;关庆华;温泽峰;李伟;陶功权;张晴【作者单位】西南交通大学牵引动力国家重点实验室,成都 610031;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,成都 610031;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,成都 610031;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,成都 610031;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,成都 610031;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,成都610031【正文语种】中文【中图分类】U270.1+6近年来，由于地铁线路减振降噪要求的提高，我国越来越多地采用了新型减振轨道形式，如减振扣件轨道、梯形轨枕轨道、钢弹簧浮置板轨道等，但随着新型减振扣件轨道的使用，多个城市地铁线路减振轨道结构出现的钢轨波磨现象越来越普遍。
地铁钢轨异常波磨的整治措施研究分析
地铁钢轨异常波磨的整治措施研究分析发布时间：2021-11-17T02:35:59.506Z 来源：《防护工程》2021年22期作者：李勇[导读] 首先是钢轨线路的设计材料以及体系结构因素。
某些地铁交通线路中的钢轨组成部分没有设计为硬度较高的钢轨基体结构，那么将会直接造成钢轨磨耗加重的后果。
合肥市轨道交通集团有限公司运营分公司安徽合肥 230000摘要：地铁钢轨如果表现为异常的钢轨波磨现象，那么地铁钢轨的正常使用年限将会显著缩短，同时也会影响到地铁钢轨本身的运行使用安全。
在目前的现状下，对于地铁钢轨全面整治异常波磨的实践正在全面得到深入推进。
技术人员通过识别钢轨波磨的产生部位以及形成根源因素，应当能够给出整治钢轨异常波磨的实践技术方案，确保地铁钢轨的安全稳定性能得到优化提高。
关键词：地铁钢轨；异常波磨；整治措施要点地铁交通方式在现阶段的城市交通体系中占有关键地位，地铁运输方式具有快捷与安全的显著优势，因此得到城市居民的普遍选择。
地铁钢轨属于地铁交通体系结构中的基础设施，地铁钢轨在经过长期性的磨损使用之后，钢轨原有的安全使用效能将会被削弱。
地铁钢轨出现损耗的重要因素就是异常波磨现象，地铁钢轨的系统运维管理人员针对轨道存在异常波磨的故障根源应当引发重视，定期维护与检测地铁钢轨线路。
一、地铁钢轨异常波磨的形成产生根源首先是钢轨线路的设计材料以及体系结构因素。
某些地铁交通线路中的钢轨组成部分没有设计为硬度较高的钢轨基体结构，那么将会直接造成钢轨磨耗加重的后果。
工程设计人员针对钢轨基体部位的工程材料在进行选择时，如果选择了硬度较小的钢轨结构组成材料，则会非常容易加剧钢轨波磨，并且导致存在波磨现象的地铁钢轨无法正常运行[1]。
城市钢轨的线路结构体系在初次投入运营的情况下，系统管理维护人员如果没有做到全面打磨地铁钢轨线路，那么可能会造成地铁钢轨发生异常性的轨道波磨现象。
其次是轨道减振器因素。
轨道减振器的异常运行状况构成了诱发钢轨异常波磨的最关键因素，因此值得受到工程运维人员的充分重视。
地铁减振轨道结构振动及钢轨波磨研究
地铁减振轨道结构振动及钢轨波磨研究随着城市轨道交通的快速发展,地铁线路钢轨波磨现象较为普遍,其不仅加剧轮轨间相互作用,导致车辆轨道系统振动噪声过大,影响乘坐舒适性,更与列车运行安全息息相关。
因此,研究地铁钢轨波磨的产生原因及影响因素具有重大现实意义。
本文基于地铁减振轨道结构,建立刚柔耦合车辆-轨道系统动力学模型以及弹塑性轮轨接触模型,对轨道结构振动特性和钢轨磨耗特征进行深入研究,分析并获得形成钢轨波磨的可能因素,为波磨机理的系统研究提供参考。
研究内容及主要结论如下:1.针对不同地铁线路减振轨道类型,分别建立钢弹簧浮置板轨道和梯形轨枕轨道结构的三维实体有限元模型,结合弹性化处理方法,通过动力学仿真计算得出各部件响应特征。
在无激励和美国五级谱轨道激励两种工况下,分析减振轨道的振动特性,并与现场实测数据进行对比,从而验证计算模型的正确性和可用性,为后续探讨轨道结构振动特性与钢轨波磨的相互关系提供模型基础。
2.研究了扣件刚度、轨下减振装置尺寸、枕下减振装置刚度以及安装间距变化对钢弹簧浮置板和梯形轨枕轨道结构振动频率和轨枕模态振型变化的影响情况。
结果表明:增加扣件刚度,内外侧钢轨和轨下减振装置峰值点频率增大,调节扣件垂向刚度可以有效地控制轨道结构中高频区段振动频率;而钢弹簧和减振垫垂向刚度的增加使得轨道整体振动频率在较小的频率变化范围内有所增大。
此外,改变轨道参数对与其相近的各结构振动频率影响较大,而对距其较远结构的振动频率影响相对较小。
结合线路和轨道结构参数变化,对轨道振动特性和钢轨磨耗进行分析,为后续钢轨波磨相关研究做铺垫。
3.结合有限元和动力学软件进行联合仿真,建立完整的刚柔耦合车辆-轨道系统动力学模型,比较了普通轨道、钢弹簧浮置板轨道以及梯形轨枕轨道结构中钢轨和轨下减振装置状态变量的频域特征,研究轨道结构振动特性与钢轨波磨之间关系。
分析得出,内侧钢轨分别与浮置板和梯形轨枕出现较为明显的共振现象,主要表现为特定频率下内外侧钢轨和轨下减振装置(浮置板或梯形轨枕)一起相对于道床做不同阶数的垂向弯曲振动以及同侧反对称振动,同时还伴随不等距的纵向拉伸。
地铁线路钢轨异常波磨的分析与解决措施探讨张田伟_1
地铁线路钢轨异常波磨的分析与解决措施探讨张田伟发布时间：2021-11-11T05:56:02.007Z 来源：《基层建设》2021年第22期作者：张田伟[导读] 在地铁出行已经成为新型的交通工具的今天，给人们提供了便利的出行方式深圳市地铁集团有限公司广东省深圳市 518000摘要：在地铁出行已经成为新型的交通工具的今天，给人们提供了便利的出行方式，旅客流动不断的增加。
在半径曲线上，存在非常严重的钢轨波磨现象。
从钢轨的振动特性出发，将车辆动力学与轨道动力学相结合，探讨钢轨异常波磨的原因，并提出了相应的对策。
关键词：地铁线路；钢轨波磨；解决措施近年来，随着社会建设和科学技术的飞速发展，传统的地面交通已不再是一种大的交通方式，已经不能满足中等城市的交通需求。
城市轨道交通作为缓解这种状况的一种交通方式，可以得到迅速发展。
然而，地铁钢轨波磨的病害机理一直存在，严重影响了地铁的运行安全，所以，需要结合相应的原因，找到合理的解决措施。
一、地铁线路钢轨异常波磨机理钢轨的波浪磨损，称为波磨，是大多数地铁运输系统中的一种现象。
随着线路运行距离和时间的增加，垂直接触面将产生周期性的波形不均匀磨损。
波峰（或波谷）是描述波峰和波心的两个重要特征参数]。
轨道波磨不仅降低了乘客的舒适度，还会对轨道周围的居民产生噪声干扰，而且轨道的高速动载荷和冲击会导致车辆和轨道的振动。
目前，关于地铁钢轨波磨的发病机理和治理方法的研究已经取得了一定的进展，但其发生机理尚未得到统一有效的理论解释。
在一般的地铁线路中，地铁钢轨波磨一般发生在小半径曲线范围内的轨道上，虽然发生在外线，但很少发生在大半径曲线轨道上。
在山地城市地铁线路中，地铁钢轨波磨不仅出现在小半径曲线轨道上，而且出现在大坡道的大半径曲线轨道上。
由于严重的地铁钢轨波磨病害引起车辆和轨道部件的振动和噪声，疲劳损伤将危及列车运行安全。
根据对钢轨磨损的研究，钢轨磨损的形成和发展主要是车辆钢轨动力学、轨道接触力学和材料损伤之间的反馈循环，包括反映磨损疾病动态原因的波长固定机制和反映轨道表面材料磨损特性的材料损伤机制。
钢轨波磨对地铁车辆振动噪声的影响分析
钢轨波磨对地铁车辆振动噪声的影响分析摘要:本文以国内某地铁线路为研究对象，进行了钢轨波磨不平的调研和试验，并对其特点进行了分析；以真实运行的地铁车辆为研究对象，通过对地铁车辆的振动和内部噪声的测量，从时间和频率两个角度，着重研究地铁车辆在不同状态下的钢轨波磨对地铁车辆的振动、噪声等级和频率特征的影响。
结果表明，采用先锋扣件的轨道更容易产生短波长轨道的波磨损耗；轨道波磨耗是导致地铁轨道交通地铁振动噪音很大的一个重要因素。
这一成果对减少轨道交通的波浪磨损，减少轨道交通的振动噪音具有重要意义。
关键词:钢轨波磨；地铁车辆；振动噪声；影响分析在地铁车辆的运行过程中，会引起大量的噪声，其中最重要的两种噪声就是由地铁车辆的轮子与钢轨之间的摩擦所引起的噪声，以及由地铁车辆的内部零件所引起的噪声。
比如，在地铁车辆的日常行驶过程中，无论是加速、减速，还是转弯、停车，都会让车轮与钢轨之间的摩擦，从而引起噪声。
时代更迭中科技也有了新的发展突破，人们的生活质量在提升的同时，大家对便利交通的要求也在不断提升，而地铁车辆的产生就是为了解决这一问题。
然而，它带来的便利也带来了巨大的成本，无论是从能耗上，或是从噪声上来看，它都给人们带来了巨大的影响。
而地铁车辆所引起的噪声越发严重，因此，对此问题的研究已引起了社会的广泛关注。
一、地铁车辆异常振动噪音的原因第一，是因为列车在一条很短的弯道上，而在弯道上，轮子在弯道上，出现了部分打滑，所以才会出现这种情况。
而在弯道上，由于铁轨的缘故，轮胎与铁轨的碰撞，产生了一种“迟缓-打滑”的声音。
第二，碰撞噪声，在列车行驶过程中，轮胎与轨道之间会发生相互影响的摩擦力，当列车的防滑动装置发生失效时，很可能会造成轮胎与轨道之间的碰撞磨损，轮胎会变得不圆形，甚至会在轨道上留下一道凹痕，从而导致轨道上的波纹状磨损。
第三，会发生机械噪声，即当刹车装置刹车时，刹车盘块与刹车盘块之间发生的摩擦震动，使得刹车板块与刹车支架、刹车盘块等发生剧烈震动，从而形成刹车噪声。
地铁钢轨波磨调研及原因-对策分析
地铁钢轨波磨调研及原因\对策分析摘要：通过对发生波磨现象的北京地铁线路进行现场调查，总结出北京地铁钢轨波磨的主要特征。
分析钢轨波磨产生的原因，发现轨道刚度、阻尼、自振频率、线路平顺性、钢轨硬度及地铁的线路和运营特征是钢轨波磨的敏感因素。
针对新建和既有地铁线路，分别提出预防和解决钢轨波磨的对策。
关键词：钢轨；波磨；调研；原因；对策钢轨投入运行后在表面形成一定规则的周期不平顺现象，就是常见的波浪形磨损，简称波磨（Corrugation）。
到20世纪70年代，由于高速重载列车的大量运用，钢轨波磨现象日益严重，由此引发了各国学者对钢轨波磨起因研究的浪潮，形成了许多有价值的波磨形成假说和分析模型[1]。
但至今未形成一个统一有效的理论模型来解释波磨初始形成和发展的机理以及波磨形成的关键因素[2]。
国内外的大量学者多从不同角度对铁路客运线路和重载货运线路钢轨波磨进行了深入的研究，并从多角度给出了预防和治理钢轨波磨的措施。
然而，随着近十年来城市轨道交通在我国的飞速发展，钢轨波磨在地铁运营中产生的负面影响也日益凸显。
例如在北京地铁已通车的4、5、10号线上，局部减振轨道通车不到一年便发生了钢轨波磨，严重的地段钢轨打磨后波磨重现时间仅2~4个月。
这种出现时间早、复发周期短、打磨后反复发生的波磨现象被称为钢轨异常波磨现象。
地铁钢轨波磨不仅引起了强烈的振动和噪声,增加了养护维修费用，还影响到行车安全，因此有必要对波磨的状况及影响因素进行调研分析，为综合治理钢轨波磨问题提供对策。
1 北京地铁钢轨波磨的现状调查通过北京地铁近几年通车的几条线路的现场调研和运营单位提供的打磨记录情况，得到钢轨波磨的特征如下：1.1 钢轨波磨出现时间早，个别线路开通运营仅1个月便在梯形轨枕地段发现了钢轨波磨现象。
1.2 钢轨波磨情况严重：调查发现，异常波磨地段最大矢度达到0.5mm，波长20mm~ 200mm。
1.3 异常波磨地段振动及振动诱发噪声增加显著：现场实测表明，在异常波磨地段，由波磨引起的环境噪声增大约15dB(A)。
城市轨道交通钢轨波磨成因的探讨
静
翘 解
ห้องสมุดไป่ตู้
图 １ 不同垂向扣件刚度下垂 向
轮对加速度功率谱密度 比较
罢
因此 ， 扣件刚度 调 整是 否会 导致 波磨 的产 生是 各 种因素综合作用 的结 果 ， 能仅 从扣 件 刚度 的大 小直 不 接判定是否易导致钢轨异 常波磨产生 。
唇
２ 动 力仿 真 分析
在以上定性分析 的基础上 ， 过建立 车辆／ 道系 通 轨 统 动力仿真模型 ， 从轮轨垂 向振 动理论 的角度 ， 过对 通 轮轨 系统的随机 响应振 动特 性 进行 动力 仿真计 算 ， 以 对 钢轨异常波磨 的成 因进行理论分析 。 目前 ， 在诸多钢轨波磨成 因理 论 中， 轨垂 向振动 轮 理论认 为轮 轨 接 触 频 率 与 钢 轨 波磨 有 直 接 关 系 ＿Ｊ ５。 因此 ， 动力 仿真分析 主要 通过 计算 能 反 映轮轨 相互 作 用状况 的轮对加速度频谱特性来 评估轮轨 接触作用 与 钢轨 波磨形 成的相互关系 问题 。影 响因素 主要考虑 扣 件 刚度 、 扣件阻尼及车辆速度 。 仿 真分 析 中车辆采 用 Ｂ型 车 ， 道不 平顺 采用 随 轨 机不平顺激 扰 ， 钢轨为 ６ ｇ ｍ。车辆速度 除有特别 说 ０ｋ／ 明之外均 为 ７ ｍ ｈ ０ｋ ／ 。
以解 释 。
３ ）车辆速度为 ７ ｍ ｈ条件 下 ， 此共振 频率 引 ０ｋ ／ 若
发钢轨波磨的产 生 ， 则对 应 的钢轨 波长 应为６ ｍ， ３ｍ 这 与 目前减振扣件 地段 发生 的异 常波磨 波 长基本 一 致 ， 表明减振扣件地段钢轨异常波磨 的产生与轮 轨接触共 振有 密切关 系 。另需 说 明， 文建 立 的模 型未考 虑 轮 本 对的弹性变形 ， 相关车辆厂反馈 的车辆参数 中， 轮对 的 二阶弯 曲及扭转振动一般在 ２ ０～ ５ ｚ 与此振动频 ０ ３ ０Ｈ ， 率较 为接近 ， 易产生共 振 问题 ， 这进 一步 加剧 了 ２０～ ０
从钢轨异常波磨研究反思地铁设计
物的振动 ， 是也将 振动噪声反射 回隧道 内 ， 但 造成 车 内
噪声加大 ； 二是在降低钢轨 支承刚度 的同时 ， 降低 也 车辆运营的平稳性 ， 增加了轨道部件 的动 荷载 ； 三是 增 加减振细化等级及减振地段 ， 带来 了全线 弹性不 连续 ； 四是一些减振措施 的设 置 忽略 了对排 水 、 疏散 及 养护
ｌ 北京地铁钢轨异常波磨
钢轨波磨是轮轨交通系统 中一 种 固有 的现象和 问 题 。一般情况下 ， 小半 径 曲线 地 段复发 周期 约半 年至
一
年或更长 的波 磨可 当做 正常 波磨 ， 发 生在大 半径 若
曲线甚至直线地段或复发周期短 至 ２～ ４个 月 ， 则可认
２ １ 缺 乏对 振 动控 制 的 总体 Nhomakorabea 握 ．
作 者 简 介 任静 ， ， 女 副总工程 师， 高级工程师 ， 从事地铁轨道总体设计 研 究 ， ｎｉ ＠ ｂ ｅ ｃ ｍ ｒ ｊ ｇ ｕ ｄｉ ｏ ｅ ｎ ｒ
基 金 项 目 北 京 市科 委 课 题 （ １ １０ ０ ０ １０ ４） Ｚ ０ ６ ０ ４ ０ ０ １
２ Ｕ Ｂ ＮＲ ＰＤＲ ＩＴ Ｎ Ｉ Ｒ Ａ Ａ Ｉ Ａ Ｌ Ｒ Ｓ Ａ Ｔ
从 钢轨异 常波磨研究反 思地铁 设计
维修作业 的干扰 和影响等。
１ ）轨道系统的刚度应 适度 。轨道 刚度低 ， 车振 列
２ ３ 缺 少轮轨动力学性能的匹配研究 ．
车辆和轨道 是地 铁 系统相 关 连 的组 成 部分 ， 轮轨
随着地铁 网络 化建 设及 环保 意识 的提 高 ， 建 线 新 路 的振动噪声控 制技术 显得 越来 越重要 ， 地铁 Ｔ 程设 计 中对减振措施 的依 赖性也 越来 越大 ， 个别 工程 的减 振地段长度达到全线的 ６ ％ ， ０ 减振措施类 型多达 ６种 。 不少人 以为 ， 对轨道 减振 就可 以控 制所 有轮轨 振 动诱 发 的环境振动与 噪声 ， 忽 略了从 全线 总体 的角度 来 却 考虑采用线路设计 、 屏障式 隔振 （ 隔振沟等 ） 隧道 隔振 、 等综合振动控制措施 。
地铁钢轨波浪形磨耗的研究分析
中再次 出现。通过对近几年相 关资料的 总结， 分析 钢轨 波
些地铁线路在 圆曲线及缓和 曲线区域 内轨 的轨顶 面 缓措施， 以期为地铁钢轨波磨的研究和减缓提供技术参考。 Ｉ 上 出现 了严重 的波 磨 ， 图 １所示 。这种 现象 一般 发 如
产生一定影 响 ， 加剧 并
了轮 轨 的磨 耗 ， 运 行 对 安 全 构 成 一定 的威 胁 。 图 １ 严重钢轨波磨
件损伤严重 ， 直接影响地 铁运行安全。虽然陆续对钢轨 进行了打磨 、 涂油 ， 噪声有所降低 ， 但持续时间不长。 钢 轨的波浪形 磨损 ， 指钢 轨 沿纵 向表 面 出现周 期
点研 讨” 目， 栏 将城 市轨 道 交通的波磨 问题提 出， 并编译汇 集 了国外针对 波磨 问题 的研 究论 文， 希望能 对解决
新 建线路异 常波磨 问题 、 改进 在建线路减振 降噪措施 以及 新 建城 市轨 道 交通 注 意预 防 波磨 现 象起 到警 醒和促
进作 用。
ｄ ｉ１ ． ９ ９ ｊ ｉ ｎ １ ７ ６ ７ ． ０ ０ ０ ． ０ ｏ ： ３ ６ ／ ．ｓ ． ６ ２— ０ ３ ２ １ ． ２ ０ １ ０ ｓ
｛ 势 。波 磨 不 仅 增 大 了 车 辆 的运 行 噪声 ， 且 而 对转 向架 的结构 强度 、
１ 钢轨的波浪形磨耗
我 国许 多城市地 铁线路 出现钢轨 波 浪形磨 耗 （ 简
称 “ 磨 ” ， 致钢轨高频振动 加剧 、 营噪声增 大、 波 ）导 运 扣
车辆 的乘 坐舒 适 度 都
状， 介绍 当前在波磨研究方 法 、 分类特 征 、 因机理 、 成 影
响 因素 和减缓 措施方 面 的各种观 点 ， 点讨 论波 磨 的 重 形成机 理 、 响 因素 和 减缓 措 施 ， 地铁 轨 道 波磨 的 影 为
地铁减振与钢轨异常波磨ppt课件
主要研究
➢ 地铁列车振源特性规律及其模拟方法 ➢ 隧道、地层及建筑物振动传播规律 ➢ 地铁列车振动响应的预测方法 ➢ 减振措施实验室实验 ➢ 提出了振动响应分阶段预测的总体思路 ➢ 提出了基于脉冲激励的列车振动响应预测
方法
主要研究成果
2024/2/13
15/30
钢轨异常 波磨
地铁减振 总体思路
➢ 车辆 ➢ 轴箱振动加速度增加5～10倍 ➢ 车内噪声增加8～10dB （A声级）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
历史及现况
目前为止，没有一个统一的理论能够解释 全部的波磨现象。
历史及现况
➢ （2）已经被证明有效治理波磨的方法有： 定期进行钢轨打磨， 控制轮轨摩擦系数， 合理设置轨道参数（轨距加宽、超高等） 改变轨枕间距， 改变扣件刚度， 改变轮轨踏面的配合， 设置钢轨调频质量阻力（TMD）， 改变车轮参数等。
伤损的扣件
非常复杂的系统问题：13个因素
➢ 1、轨道结构、 ➢ 2、车辆结构、 ➢ 3、桥梁/隧道结构类型、 ➢ 4、线路埋深、 ➢ 5、曲线半径、 ➢ 6、地质条件、
非常复杂的系统问题：13个因素
➢ 7、行车速度、 ➢ 8、列车制动方式、 ➢ 9、行车密度和运量的增长速度、 ➢ 10、轨道/车辆养护维修技术条件； ➢ 11、受振动影响的房屋建筑结构特性、 ➢ 12、距线路中心的距离、埋深 ➢ 13、振动感受体的临界标准和范围等。
列车振动的环境响应
振动
影响居民生活
建筑物损伤
建筑物产生裂缝
影响精密仪器
电子显微镜
青岛嘉园
大兴线与青岛嘉园
上海市博物馆
四号线北京大学物理实验基地
2024/2/13
15号线穿越清华大学
城市轨道交通钢轨的轨道磨耗与异音产生机理
城市轨道交通钢轨的轨道磨耗与异音产生机理城市轨道交通是现代城市中重要的交通方式之一，而轨道磨耗与异音是城市轨道交通运营中常见的问题。
本文将深入探讨城市轨道交通钢轨的轨道磨耗与异音产生机理，并提出相关解决方案。
首先，我们需要了解城市轨道交通钢轨的磨耗机理。
城市轨道交通的运营需要大量的列车频繁行驶，加之车轨间接触力较大，不可避免地会造成钢轨表面的磨耗。
在列车与钢轨的接触过程中，发生了一系列复杂的摩擦、磨损与变形现象。
其中，列车轮胎与钢轨之间的摩擦是主要的磨耗源之一。
当列车运行时，列车轮胎表面的钢轨刮削会导致钢轨表面的磨损。
其次，城市轨道交通钢轨的异音产生机理也是一个重要的问题。
异音是城市轨道交通运营中一大困扰，它不仅会影响乘客的舒适感，还可能引起邻近居民的抱怨。
异音的产生主要与钢轨的磨损、车辆结构和轨道之间的几何结构有关。
例如，钢轨的磨损不均匀会导致产生噪音，车辆结构的设计不合理也会使异音问题加剧。
针对城市轨道交通钢轨的轨道磨耗问题，可以采取多种解决方案。
首先，定期进行钢轨的维护与保养是关键。
通过及时清理钢轨及其周围的杂物，减少磨损源的产生。
此外，可选用高质量的钢轨，提高钢轨表面的硬度和亲和力，从而减少磨耗。
同时，可以考虑在钢轨表面涂覆一层保护涂层，以降低磨耗和延长钢轨使用寿命。
对于城市轨道交通钢轨的异音问题，也可以采取一系列措施减少噪音的产生。
首先，可以考虑在车轮和钢轨之间增加减振材料，以减少摩擦和振动的产生。
其次，优化轨道的几何结构也是解决异音问题的有效途径。
通过合理设计轨道几何曲线、控制轨道高低差，减少车轮与钢轨之间的擦拭面和接触面积，可以降低噪音的产生。
同时，车辆结构的改进也是重要的解决方案之一，例如采用吸音材料进行车体隔音处理，减少噪音的传播。
此外，城市轨道交通运营过程中，还需要注意及时发现和处理轨道磨耗和异音问题。
定期进行轨道巡检，发现问题及时修复，可以避免问题进一步恶化。
同时，加强技术培训和能力提升，提高维护人员的专业水平，有助于更好地解决相关问题。
钢轨波磨对剪切型减振器段振动影响试验
钢轨波磨对剪切型减振器段振动影响试验一、引言钢轨波磨是铁路运输中常见的一种问题，它会对铁路设施的使用寿命和行车安全带来不良影响。
为了减缓钢轨波磨的影响，减振器成为了一种常用的解决方法。
剪切型减振器作为一种新型减振器，其振动特性对减轻钢轨波磨具有一定作用。
然而，在实际使用中，剪切型减振器的振动响应在不同的钢轨波磨情况下可能出现差异，这需要进行相关试验验证。
二、试验概要本试验通过在实验室内模拟不同程度的钢轨波磨，测试不同类型剪切型减振器的振动响应，分析钢轨波磨对剪切型减振器的影响。
具体实验内容如下：1. 实验材料本次试验使用的剪切型减振器为YD-1型号，并用道路橡胶（IRHD70）作为减振器的填充物材料。
实验使用的钢轨为国产38kg/m的标准钢轨。
2. 实验装置实验装置主要包括钢轨模拟器、振动控制器、振动传感器等设备。
其中，钢轨模拟器由一个电机控制的旋转钢轮和一个压轮构成，可以模拟钢轨的旋转运动。
3. 实验过程首先，将YD-1型剪切型减振器安装在测量台上，然后使用钢轨模拟器模拟不同程度的钢轨波磨，并通过振动传感器检测减振器的振动响应。
实验分为四组，分别模拟不同程度的钢轨波磨：无波磨、轻微波磨、中度波磨和严重波磨。
4. 数据处理通过数据采集和处理，对每组试验数据进行分析，得出不同程度钢轨波磨下减振器的振动特性和响应情况。
三、试验结果与分析1. 不同钢轨波磨下的减振器振动响应在不同程度的钢轨波磨下，YD-1型剪切型减振器的振动响应表现出不同的特征。
无波磨情况下，减振器的振动响应相对较小，主要集中在2~3Hz频段。
轻微波磨情况下，减振器的振动响应在2~3Hz和12~15Hz频段出现较小的增加。
中度波磨时，减振器的振动响应较强，主要集中在6~10Hz频段和30~40Hz频段。
严重波磨时，减振器的振动响应急剧增加，主要集中在20~30Hz频段和50~60Hz频段。
2. 分析从实验数据可以看出，钢轨波磨的程度与减振器的振动响应呈正相关关系。
浅谈地铁钢轨波磨问题
浅谈地铁钢轨波磨问题发表时间：2015-12-10T14:44:43.760Z 来源：《基层建设》2015年16期供稿作者：杨艳金[导读] 广州市地下铁道总公司广东广州通过对钢轨波磨的初步研究及深入思考，提出在新线设计、建设和既有线维护中应从以下方面进行考虑，减缓波磨的产生和发展。
杨艳金广州市地下铁道总公司广东广州 510000摘要：钢轨波浪形磨耗是轨道交通行业近年来致力解决的复杂问题。
本文根据广州地铁四、五号线运营以来的钢轨磨耗数据及检修情况，从设计、建设、运营等多角度探讨钢轨波磨形成的原因、预防手段及减缓措施，整体上减少钢轨磨耗，延长轮轨寿命，节约运营成本并提高乘客乘车舒适度。
本研究还提出了能有效控制钢轨波浪形磨耗的一些建议。
关键词：钢轨波浪形磨耗；广州地铁；减震扣件；钢轨打磨；小半径曲线Abstract：the abrasion rail wavy is rail transit industry in recent years committed to solve complex problems.According to the operation of guangzhou metro line 4 and 5 since the rail abrasion data and maintenance situation，from the design，construction，operation and inquires into the causes of the formation of wave rail grinding，prevention and mitigation measures，reduce rail abrasion on the whole，prolong the life of wheel/rail，save operating costs and improve the passenger ride comfort.This research also puts forward the effective control of rail wavy wear some Suggestions.钢轨投入使用后，踏面上出现的规律性凸、凹不平现象被称为钢轨波浪形磨耗（简称波磨），按其波长特征，有长波（波长约200～600mm）与短波（约30～80mm）之分，一般长波出现在小半径曲线上，而短波则主要出现在直线与大半径曲线上，往往是长波寄生着短波。
北京地铁采用调频式钢轨减振器治理钢轨波磨的试验研究
国内外对钢轨波磨的治理措施进行了广泛的研 究&包括钢轨打 磨'轨 顶 摩 擦 控 制)<;:*'采 用 硬 质 钢
轨)=*'降低轨 下 垫 板 刚 度)';&*'调 整 线 路 状 态)%$*'改 变行车模式 等 )%%* 等&到目前 为 止"对 于 北 京 地 铁 剪 切型减振器扣件钢 轨 波 磨 的 控 制"主 要 还 是 以 钢 轨 打磨为主"但钢 轨 打 磨 只 能 暂 时 缓 解 波 磨& 钢 轨 波 磨不仅降低了钢轨 使 用 寿 命"增 加 了 钢 轨 养 护 维 修 的工作量"也 降 低 了 乘 车 舒 适 性"甚 至 影 响 行 车 安 全 "所 以 波 磨 问 题 受 到 各 方 面 的 关 注 &
图 %! 剪 切 型 减 振 器 扣 件 区 段 典 型 的 钢 轨 波 磨 P157%!W)++*5-31),6SJ12136R),3J6+-1./1336R Q13J455
/-D36,6+
a+-DD16在总结前人大量研究成果的基础 上"提 出将钢轨波磨分为:个 类 别 & )%"* 经 过 大 量 的 调 查' 跟踪测试和理论研 究 发 现"北 京 地 铁 剪 切 型 减 振 器 扣件地段的波磨应归为特殊轨道结构形式出现的波 磨&在地铁列车运 行 过 程 中"剪 切 型 减 振 器 扣 件 轨 道系统在%<$;#$$ MN频段内存在轨道共振效 应"文 献 )#"%!*通 过 实 验 室 实 验 及 建 立 轮 轨 系 统 分 析 模 型
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严重的波磨
扣件脱落、失效
伤损的扣件
非常复杂的系统问题：13个因素
1、轨道结构、 2、车辆结构、
3、桥梁/隧道结构类型、
4、线路埋深、 5、曲线半径、 6、地质条件、
非常复杂的系统问题：13个因素
7、行车速度、 8、列车制动方式、
9、行车密度和运量的增长速度、
10、轨道/车辆养护维修技术条件； 11、受振动影响的房屋建筑结构特性、 12、距线路中心的距离、埋深 13、振动感受体的临界标准和范围等。
历史及现况
（1）自1889
年，在英国的midland 线上首 次发现异常波磨现象到现在，仍然是世界 轨道交通界亟待解决的难题之一。
历史及现况
影响波磨出现的原因有:
扣件刚度、 减振方式、 轨枕间距、 钢轨和轮踏面的配合关系、 轨道几何参数（轨距加宽、超高等）、 车辆转向架的振动特性 轮轨材质的硬度匹配 行车组织与养护维修方式
历史及现况
目前为止，没有一个统一的理论能够解释 全部的波磨现象。
历史及现况
（2）已经被证明有效治理波磨的方法有：
定期进行钢轨打磨， 控制轮轨摩擦系数， 合理设置轨道参数（轨距加宽、超高等） 改变轨枕间距， 改变扣件刚度， 改变轮轨踏面的配合， 设置钢轨调频质量阻力（TMD）， 改变车轮参数等。
地铁减振与钢轨异常波磨
列车振动的环境响应
振动
影响居民生活
建筑物损伤
建筑物产生裂缝
影响精密仪器
电子显微镜
青岛嘉园
大兴线与青岛嘉园
上海市博物馆
四号线北京大学物理实验基地
2014-11-26
15号线穿越清华大学
清华大学要求规划市政道路与地铁同时考虑，保留地下道路 实施条件
地铁钢轨异常波磨
历史及现况
但是，没有一个城市采用相同的方法能够
解决所有的波磨问题。
北京地铁的异常波磨
情况较严重，但已得到控制。
原因已找到，内因，外因。 对策已明确，在线试验段。
试验台测试。
北京新建地铁波磨特点
异常波磨全部出现在减振轨道上
4号减振轨道比例 30.5％
5号减振轨道比例 35.5％ 10号减振轨道比例 16.4％
钢轨波磨： 1、波磨
2、异常波磨1、波磨来自R<400曲线，
一定运量后，
任何轨道结构，
原因复杂，学派争议 百年孤独
2、异常波磨
直线＋曲线，
出现时间早，
发展速度快，
减振轨道结构， 原因复杂， 能够治理
历史及现况
有各种形式的钢轨波磨 钢轨波磨可能发生在任何形式的轨道结构上 所有的波磨都是定常频率的 波长= 车速/ 频率
北京新建地铁波磨特点
异常波磨全部出现在减振轨道上
现4、5、10号线的减振轨道有：
轨下减振：
减振器扣件 先锋扣件
枕下减振：
轨枕套靴
梯式轨 钢弹簧浮置轨
北京地铁波磨特点
情况较为严重
严重的波磨
扣件脱落、失效
伤损的扣件
情况较为严重
情况较为严重
情况较为严重
环境 噪声增加15～20dB（A声级） 振动增加8～10dB 车辆
主要研究
地铁列车振源特性规律及其模拟方法 隧道、地层及建筑物振动传播规律 地铁列车振动响应的预测方法
减振措施实验室实验
提出了振动响应分阶段预测的总体思路
提出了基于脉冲激励的列车振动响应预测
方法
主要研究成果
2014-11-26
16/30
钢轨异常 波磨
减振措施 的分类
地铁减振 总体思路
（Z振级）
轴箱振动加速度增加5～10倍
车内噪声增加8～10dB
（A声级）