北京地铁钢轨波磨测试分析

异常波磨现象 的初 步规 律 ， 主要 内容见 本次 讨论 的其
他有关论文 。 在开展现场调 查对 比分 析 的同时 ， 了寻找北 京 为 地铁异常波磨 的发生机理 ， 题 组 有 针 对性 地 开展 了 课
收 稿 日期 ： ０ １ ０ １ ２ １ ３－ ６
向加速度传感器 安装 在钢 轨底 板上 （ 图 １ ， 于测 见 ）用
（ ．北京交 通大学 土木建筑工程学 院 １ 北京 １０ ４ ；．北京城建设计研究总院有限责任公司 北京 １０ ３ ） ００４２ ００ ７
ｌ Ｉ ｛ ｉ
摘 要 针 对北 京 地 铁 钢 轨 异 常 波 磨 问 题 ， 对地 铁 ５
大量的现场 测试工 作 ， 中包 括地铁 ５号 线钢 轨振动 其 加速度测试 ， 地铁 ４ ５号线 车 内噪声 测试 ， 、 以及地铁 ５ 号线典 型地段 的轨道结构模 态测试 。通过上述 测试Ｔ 作， 进一步明确 了现场调查 的初 步结论 ， 发现 了北京地 铁异 常波磨 的主要原 因， 异常 波磨 的深入 研究 和治 对 ；理对 策的确定起到 了重要作用 。本 文重点介绍 这一 Ｔ 作的初步情况 。 国内外研究钢轨波磨 的基本手段 之一 即为现场测
场测试 ， 主要 目的是 调查 减振 轨道 的减振 效果 。这些 轨道包括 ： 地下段 的 Ｄ Ｖ， Ｔ Ｉ 扣件轨道 、 Ⅲ型减振 器扣件 轨道 、 钢弹簧浮置 板轨道 ； 高架段 的 Ｄ Ｖ， 件轨 道 、 ＴＩ 扣 Ｉ Ⅳ型减振器扣 件轨 道和梯 式 轨道试 验段 。测 试 中 ， 竖
都 市快轨 交通 ・ ２ 第 ４卷 第 ３期 ２ １ ０ １年 ６月
热点研讨 ． ． Ｉ
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北京地铁钢轨波磨测试 分析
刘维宁 任 静 刘 卫 丰 王 文斌 张 厚贵
基 金 项 目 ：北 京市 科 委 课 题 （ １ １ ０ ０ ０ １０ ４） Ｚ ０ ６ ０ ４ ０ ０ １
６ Ｕ Ｂ ＮＲ ＰＤＲ ＩＴ Ａ Ｓ Ｒ Ａ Ａ Ｉ Ｌ Ｒ Ｎ Ｉ Ａ Ｔ
｝ 应， 是该扣件 区段产生钢轨波磨的主要原 因； 钢轨 波磨
㈠ 引起的轮轨接触面不平顺， 是产 生车 内异常噪 声的主
ｌ 要 原 因｜剪切型 减振 器扣 件 在 ２０～３０Ｈ 频段 过 低 ０ ５ ｚ ｝ 的轨道 阻尼 ， 无法 限制住铜 轨 的振 动 ， 使得 波 磨极 易形
测试结果 。 从 图 ２和 图 ３中 可 以 看 出 ， Ⅲ 型 和 Ⅳ 型 剪 切 型 在
作者简介 ：刘维 宁 ， 教授 ， 男， 轨道减振与控 制试验室 、 隧道 与地下工 程系主任 ， 长期从 事地铁 列车振 动影 响的机理 与 控制研
究 ， ｌ＠ ｂｔ ｄ ｎ ｗｎｉ ｕ ｊ ｅ ｕ ｃ ｕ
试 ， 以进 一 步 确 定 车 辆 运 行 在 波 磨 钢 轨 地 段 的 频 率 可
｛ ｌ中图分类号
ｊ 文章编 号
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ｕ ｌ． ２３４
１７ — ０３ ２ １）３ ００ — ４ ６２ ６７ （０ 】０ — ０６ ０
目前 ， 北京地铁近几年新投 入运 营的 ４ ５ １ 、 、０号线
｝ 成和 发展 、 ｌ 、 ｝ 关键词 北京地铁 ｌ 声测试 模 态测 试 钢轨 波磨 振 动加 速度 测试 噪
轨道 结构模态测试 是最 常用 的技术 手段 ｌ Ｊ 。通过对 车辆正 常运行过 程 中的钢轨 振 动加速 度测 试 ， 可以研 究波磨 出现前后 、 车辆系统作用下 轨道结构 、 主要是钢 文献标识码 Ａ 轨本 身的振动频 率特 征 ， 而确定 钢 轨波磨 与轨 道结 从 构、 车辆结构 和行车状态 的关系 ； 通过对 车 内的噪声测
大量 出现钢轨 异常 波磨现 象 ， 了在 曲线 地段 大面积 除
出现 以外 ， 直线地段 以及岔 区也 出现 了异 常波纹磨耗 。 据不完全统 计 ， 在北 京 地铁 ４ ５ ｌ 、 、０号 线 中， 过 线路 超 总长 ２ ％的地段 出现钢轨异 常波磨现象 。 １ 课题组针对 这一 现象 ， 织有 关单 位进行 了大量 组 的现场调 查 和 测试 工作 。现场 调 查 包括 波 磨 特征 调 查、 线路状态调查和车辆状态调 查。同时 ， 课题 组对异 常波磨 区段 出现 的位 置 、 直线 状态 、 曲／ 轨道 结构 和行 车速度进行 了大量 的对 比分 析工 作 ， 到 了北京 地铁 找
特征 ； 通过对轨道结构 的模态测试 ， 以确定轨 道结构 可 的刚度 以及 阻尼 的频 率特 征 ， 而找 到钢轨 波磨 与轨 从
道 结 构 的关 系 。
ｌ 钢轨振动加速度测试
２０ ０ ７年 １ 月 期 间 ， 题 组ห้องสมุดไป่ตู้对 刚 开 通 运 行 的 北 京 地 １ 课 铁 ５号 线 大 部分 减 振轨 道 的 钢 轨 振 动 加 速 度 进 行 了 现
试 研 究 ， 中钢 轨 振 动 加 速 度 测 试 、 内 噪 声 测 试 以及 其 车
ｌ ｌ号线各种轨道结构形式进行钢轨振动加速度 测试 ， 对
｝ ｌ地铁 ４ ５ 、 号线全线进行车厢 内噪 声测试， 地铁 ５号 在
ｊ 线选择 ４ 扣 件 形 式进 行 钢 轨 模 态测 试。 结 果表 明 ： 种 ｌ 对于 剪切 型减振 器扣件 ， ３０Ｈ 左右 轮 轨 的共 振 效 ： 在 ０ ｚ
试列车通过时钢轨的竖向加速度 响应 。各 个测试 断面 列车 的通过速度均 为 ６ ０～７ ｍ ｈ ０ｋ ／ 。图 ２和 图 ３显示
了地下段和高架段 各种 轨道 、 扣件 形式 下典 型 的振 动
加速度频谱 ， 了比较 ， 为 图中还一 同绘制 了相 同车速下 将 Ｄ Ｖ， Ｔ Ｉ 扣件普通橡胶垫板更换为高弹 聚氨酯 垫板 的