北京地铁钢轨波磨测试分析
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
城市轨道交通钢轨异常波磨的特点及治理对策
１ ２ 创 新 点 ．
在研究过程 中， 对于我 国城市轨道交通来说许多问题
的养 护维修工 作量 和费 用 ， 现有 养护维 修设 备 和人 与
员严重不足形成较大矛盾 。
都是第一次遇到 ， ， 因此 课题组在许多方面的研究工作， 在
国内都属于创新性的， 总结起来有以下 ８ 项创新点： １ ）调研 方法创新 。课 题组 在绘制 北京 地铁 ４ ５ 、、
２ Ｏ ４ ２
新技术给工程建设及运营带来风险。 ３ ）应加强各 专业 的总体协 调 ， 如 ， 对 车辆及 例 应 轨道专业进行统一 的论 证 ， 结合 车辆 及轨 道参数 进行 频率规划 ， 避免发生轮轨系统的接触共振现象 。
４ ２ 设 计 上 的 对 策 ．
１ ）轨道减振措施应在确保合理轨道刚度值和均匀
线路基础 、 轨道结构 、 振动保 护对象等 系列 的综 合减振措施 还 “ 轨道减振， ， 为更为合理 的“ 地铁减振” 。 ２ ）在设计 中应加强 总体的联 系 使得 各专业 紧密 配合 尤其是车辆 与轨道应进行 总体考虑 ， 避开轮 轨 系 缔 的其糯 占
、 ，
，
，
．
测 与评价钢轨波磨特性数据 。 目前 国内针对 钢轨波磨
Ｕ Ｂ ＮＲ Ｐ ＡＬ Ｒ Ｎ Ｉ ７ ＲＡ Ａ Ｉ Ｒ ＩＴＡ Ｓ １ Ｄ Ｔ ０
综合减振 ， 共同实现减振 目标 。
２ ）应 充分考 虑减振 产品使用 范 围的局 限性 ， 建立
都市 快 轨 交 通 ・ ２ 第 ５卷 第 ５期 ２ １ ０ ２年 １ ０月
２ ）分批 、 分类 、 级 进 行 整 治 改 造 。优 先 整 治 异 常 分
图 ３ 北京地铁各种轨道结构形式 的钢 轨振 动响应
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 （ ，
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
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。
高速铁路钢轨波磨检测及打磨治理分析
2021年2月（总第412期）·31·质量管理QUALITY MANAGEMENT第49卷Vol.49第2期No.2铁道技术监督RAILWAY QUALITY CONTROL收稿日期：2020-06-20作者简介：孙小军，工程师0引言钢轨波磨是影响钢轨使用状态的主要病害形式之一，在客货混运铁路、地铁及高速铁路中较为常见，产生机理不尽相同［1-2］。
高速铁路钢轨发生波磨，容易造成动车组运行品质下降、扣件弹条断裂等问题，因此，预防和治理波磨受到铁路工务部门的高度重视。
从工务维修角度看，通过周期性打磨钢轨，可以最大限度地控制钢轨波磨的发展，有效延长钢轨和车辆部件的使用寿命，减少轨道维修费用，对于减轻振动和噪声污染也有重要意义［3］。
目前，钢轨波磨检测设备主要有离散型波磨测量仪（1m 直尺、1.2m 直尺、电子平直尺）和连续型波磨测量仪（接触式连续检测仪或激光式连续检测仪）2类。
钢轨打磨方式有传统打磨、快速打磨和人工小机打磨等。
基于某高速铁路钢轨打磨实践，分析波磨检测、打磨方式、打磨量和打磨周期等打磨治理的关键因素。
1波磨实测情况在选定的高铁观测线路上，动车组运行速度为250km/h~300km/h ，运行车型主要有CRH2，CRH380和CR400系列动车组。
根据高铁运营工况，在全线设立若干个检测段，开展周期性检测。
每个检测段长度2km~3km ，检测总里程约占线路运营里程的15%。
采用非接触式激光波磨测量仪，连续测量钢轨波磨，在检测段内，每100m 为1个统计段，分析滤波后波磨移动波深幅值的峰峰平均值和峰峰平均值超限百分比［4］。
为提高不同检测段的对比性，选取每个检测段的若干个100m 统计数据中的最大值（峰峰平均值最大值和峰峰平均值超限百分比最大值），作为表征该检测段的波磨特征值。
经检测分析，全线所有检测段，除A 段（北京南高速铁路钢轨波磨检测及打磨治理分析孙小军（中铁物总运维科技有限公司，北京100036）摘要：为预防和治理高速铁路钢轨出现的波磨现象，以某高铁钢轨为对象，跟踪检测和分析轨面波磨发展规律和不同打磨方式对波磨的治理效果。
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。
地铁曲线段钢轨廓形打磨效果动力仿真及实测分析
地铁曲线段钢轨廓形打磨效果动力仿真及实测分析焦彬洋 王军平 刘永乾 吴朋朋（中铁物总运维科技有限公司，１０００３６，北京／／第一作者，助理工程师）摘 要 根据地铁曲线地段钢轨打磨前后实测廓形建立了实参数动力学模型并进行仿真计算，结合现场实测数据，对打磨效果进行了量化分析。
研究表明，钢轨打磨后车体横向和垂向振动加速度有效值相对打磨前分别降低了７％、２％，从而提高了曲线地段地铁车辆运行的平稳性；钢轨廓形打磨可以使脱轨系数降低５％～３０％，横向蠕滑力减小５％～４０％，磨耗指数降低１０％～５０％，从而提高了车辆运行的安全性，降低了钢轨表面病害发生率和磨耗速率。
通过打磨后现场观测发现，打磨区段钢轨垂磨速率相对非打磨区段降低了３０％～４０％，表明钢轨廓形打磨可以有效降低钢轨磨耗速率。
关键词 地铁；曲线段；钢轨廓形打磨；车辆动力学模型；磨耗速率中图分类号 Ｕ２１３．４＋２ＤＯＩ：１０．１６０３７／ｊ．１００７－８６９ｘ．２０２０．０７．０１８ＤｙｎａｍｉｃＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＲａｉｌＰｒｏｆｉｌｅＧｒｉｎｄｉｎｇＥｆｆｅｃｔｉｎＭｅｔｒｏＣｕｒｖｅＳｅｃｔｉｏｎＪＩＡＯＢｉｎｙａｎｇ，ＷＡＮＧＪｕｎｐｉｎｇ，ＬＩＵＹｏｎｇｑｉａｎ，ＷＵＰｅｎｇｐｅｎｇＡｂｓｔｒａｃｔ Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｒａｉｌｐｒｏｆｉｌｅｓｉｎｍｅｔｒｏｃｕｒｖｅｓｅｃｔｉｏｎｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｇｒｉｎｄｉｎｇ，ａｄｙｎａｍｉｃｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｒｅａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｆｏｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｆｉｅｌｄｍｅａｓｕｒｅｄｄａｔａ，ｔｈｅｇｒｉｎｄｉｎｇｅｆｆｅｃｔｉｓｑｕａｎｔｉｆｉｅｄ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｖａｌｕｅｓｏｆｃａｒｂｏｄｙｌａｔｅｒａｌａｎｄｖｅｒｔｉｃａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎａｆｔｅｒｔｈｅｒａｉｌｇｒｉｎｄｉｎｇａｒｅｒｅｄｕｃｅｄｂｙ７％ａｎｄ２％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｐｒｅｖｉｏｕｓｖａｌｕｅｓ，ｔｈｕｓｔｈｅｓｍｏｏｔｈｎｅｓｓｏｆｍｅｔｒｏｖｅｈｉｃｌｅｓｉｎｃｕｒｖｅｄｓｅｃｔｉｏｎｉｓｉｍ ｐｒｏｖｅｄ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅｒａｉｌｐｒｏｆｉｌｅｇｒｉｎｄｉｎｇｃａｎｒｅｄｕｃｅｔｈｅｄｅ ｒａｉｌｍｅｎｔｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｂｙ５％—３０％，ｔｈｅｌａｔｅｒａｌｃｒｅｅｐｆｏｒｃｅｂｙ５％—４０％，ａｎｄｔｈｅｗｅａｒｉｎｄｅｘｂｙ１０％—５０％，ｔｈｅｒｅｂｙｉｍｐｒｏ ｖｉｎｇｔｈｅｓａｆｅｔｙｏｆｖｅｈｉｃｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅｉｎｃｉｄｅｎｃｅｏｆｒａｉｌｓｕｒｆａｃｅｄｉｓｅａｓｅｓａｎｄｗｅａｒｒａｔｅ．Ｆｉｅｌｄｔｒａｃｋｉｎｇｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｒａｉｌｖｅｒｔｉｃａｌｗｅａｒｒａｔｅｉｎｔｈｅｇｒｉｎｄｉｎｇｓｅｃｔｉｏｎｓｉｓ３０％—４０％ｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈａｔｉｎｔｈｅｎｏｎ ｇｒｉｎｄｉｎｇｓｅｃｔｉｏｎｓ，ｉｎｄｉ ｃａｔｉｎｇｔｈａｔｔｈｅｒａｉｌｐｒｏｆｉｌｅｇｒｉｎｄｉｎｇｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅｄｕｃｅｒａｉｌｗｅａｒｒａｔｅａｎｄｐｒｏｌｏｎｇｒａｉｌｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｍｅｔｒｏ；ｃｕｒｖｅｓｅｃｔｉｏｎ；ｒａｉｌｐｒｏｆｉｌｅｇｒｉｎｄｉｎｇ；ｖｅ ｈｉｃｌｅｄｙｎａｍｉｃｓｍｏｄｅｌ；ｗｅａｒｒａｔｅＡｕｔｈｏｒ′ｓａｄｄｒｅｓｓ ＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙＭａｔｅｒｉａｌｓＯｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄＭａｉｎｔｅｎａｎｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓＣｏ．，Ｌｔｄ．，１０００３６，Ｂｅｉｊｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ 钢轨作为轨道线路的主要组成部分，其廓形优劣将直接影响轮轨接触。
地铁钢轨波磨引起的扣件病害分析与治理
地铁钢轨波磨引起的扣件病害分析与治理摘要：地铁钢轨波磨引起的扣件病害对于地铁运营的安全性影响非常大，因此为了能够妥善保障整体的运营效果，就必须要寻找有效的测试解决因钢轨波磨所导致的扣件病害问题。
本文针对性地对北京地铁6号线的部分典型波磨区段的扣件病害问题进行了研究，分析了病害出现的具体表现，并提出了整治措施，仅供参考。
关键词：地铁；钢轨波磨；扣件病害引言：当前我国城市轨道交通正在迅速发展，地铁也在大范围的修建。
但是在这一发展过程中，发现对已经通车运行的线路进行养护维修时面临着一些新问题，如钢轨波磨、弹条折断、车辆摇晃、接触网磨耗不均等等问题。
这样一方面会导致养护维修工作量增加，另一方面还会影响行车安全和旅客乘坐舒适性。
其中北京地铁部分曲线乃至直线段不同程度钢轨波磨问题，引起了人们的广泛关注，对异常钢轨波磨问题的处理已成为人们关注的焦点。
一、国内外钢轨波磨评价现状（一）我国地铁钢轨波磨养护维修现状目前我国仍然采用铁运[2006]146号铁路线路修理规则来进行钢轨波磨情况的评估，通过测量其波长以及波深情况来进行整体的铁路状况评估。
目前这一规则中明确规定了钢轨伤损的两个类型，当钢轨的波磨波深超过0.5mm时，是第一类伤损类型，也就是轻伤。
此时需要采用打磨的方式来对钢轨进行维护，并且还要保证打磨维护之后钢轨的表面不平整度小于0.2mm。
第二类是重伤，需要针对性地采取措施进行处理。
在目前的养护维修过程中发现，目前对于维修的标准制定得过于宽松，导致目前的钢轨维护计划的精准度不佳[1]。
（二）国际钢轨波磨评价规范国际研究机构针对钢轨波磨测量标准和评价体系进行了系统研究，并制定了包含钢轨波磨评价内容的钢轨表面非平顺科学评定方法。
当前，世界各国铁路专用钢轨波磨测量和评定相关标准如下：第一，铁路设施中有轨车辆产生噪声测量标准。
这一测量标准的制定主要以轮轨噪声与钢轨的表面粗糙程度的相连关系为基础，应用1/3倍频程的波长谱形式，明确钢轨表面不平顺粗糙度级建议值。
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)。
基于钢轨图像频域特征的钢轨波磨检测方法
万方数据
第１期
基于钢轨图像频域特征的钢轨波磨检测方法
间。由此本文提出了基于频域特征的钢轨波磨检测 算法，该算法包括４个主要的步骤（如图１所示， 图１（ｄ）中黑线标识的区间为钢轨波磨区间）。 （１）钢轨定位。根据轨道图像中钢轨区域和背 景区域的灰度统计特征差异，提出了基于位置加权 灰度垂直投影分析的钢轨定位算法。该算法能够去 除背景区域对于后续过程的干扰，快速有效地提取 钢轨图像。 （２）傅里叶变换。对钢轨图像按列进行傅里叶 变换，把钢轨图像从空间域转换到频率域。 （３）波磨线判定。对钢轨图像中的每一列，分 析其傅里叶变换系数，根据占优频率的位置和能量 识别该列是否属于波磨线。 （４）钢轨波磨区间判定。钢轨波磨一般由１组 连续的波磨线构成，对于钢轨图像的每一列进行判 定后，再对钢轨图像进行区间分析，识别是否存在 符合要求的波磨区间。
处理，得到
（ｃ）典型波磨线的能量谱曲线
ＥＮ（ｍ）＝毒塑生
∑Ｅ（歹）
ｉ＝１
（４）
额率
式中：ＥＮ（ｍ）为归一化的能量值，ＥＮ（ｍ）∈［ｏ， １］。 需要注意的是，直流分量Ｅ（ｏ）等于平均灰 度，它受光照的影响比较大，因此在归一化时没有 考虑它。 傅里叶变换性质表明任意一个函数都可以表示 为不同周期的正弦函数的线性加权和，而且傅里叶 变换系数的模Ｅ（ｍ）体现了频率为ｍ的正弦函数的 重要程度。因此，如果钢轨图像ＩＲ某一行的灰度 值呈现出明显的周期性的波动，说明特定频率的正 弦函数的重要程度高，而其他频率的正弦函数贡献
１．２波磨线的判定 通过ＩＴＬ算法提取钢轨图像后，需要分析钢 轨图像每一列的频域特征，并且判定其是否为波磨 线。波磨线判定包括２个步骤：首先对图像列进行 傅里叶变换，然后根据其频域特征判定该列是否为
波磨线。
北京地铁1号线车轮异常磨耗分析及其解决措施
文章编号：１００２－７６０２（２０１３）０１－００４０－０３北京地铁１号线车轮异常磨耗分析及其解决措施邬春晖（北京地铁运营有限公司二分公司，北京１０００２５）摘 要：介绍了北京地铁１号线车轮异常磨耗情况，分析了车轮异常磨耗的原因，并提出了有效的解决措施。
关键词：地铁电动客车；车轮；踏面磨耗；故障分析；措施中图分类号：Ｕ２７０．３３１＋．１ 文献标识码：Ｂ 北京地铁１号线西起苹果园站，东至四惠东站，全长３１．３ｋｍ，目前运营的地铁列车共７０列，其中ＳＦＭ０４／ＳＦＭ０４Ａ编组地铁列车３９列，ＤＫＺ４编组地铁列车３１列。
为满足乘客的出行需求，北京地铁１号线将高峰时段列车最小运营间隔缩短至１２５ｓ，最高单日客流量接近１６０万人次。
随着运营间隔时间的进一步缩短，受车辆及线路等因素的影响，出现了踏面异常磨耗、轮缘异常磨耗、踏面擦伤与剥离等直接威胁行车安全的故障。
对此类故障必须认真检查，及时发现，并妥善处理。
１ 故障概况１．１ ＳＦＭ０４型地铁电动客车车轮异常磨耗情况２００９年１０月，ＳＦＭ０４型地铁电动客车车轮的异常磨耗使其很快进入旋修状态，且部分车轮旋修后己接近半磨耗状态，如４３９号车组４号车２轴旋修后车轮直径已降至８１４．６ｍｍ。
通过对４４０号车组走行里程为９８ ７４３ｋｍ时其５号车（动车）与３号车（拖车）车轮旋修前的直径和轮缘厚度进行对比（表１），发现５号车车轮直径大于３号车车轮直径，这说明拖车车轮圆周磨耗明显快于动车，且１轴和４轴的导向轮轮缘磨耗快。
此外，在对ＳＦＭ０４型地铁电动客车车轮进行测量时发现轮缘磨耗很小，踏面磨耗比较严重，并且在踏面上有２处明显的沟槽区域，其中拖车车轮踏面该现象更为严重（图１）。
１．２ ＤＫＺ４型地铁电动客车车轮异常磨耗情况ＤＫＺ４型地铁电动客车自２００９年６月起开始出现拖车踏面沟槽状磨耗，其动车轮缘出现了厚度过薄、锋芒、垂直磨耗的现象。
收稿日期：２０１２－０５－０３；修订日期：２０１２－１０－０９作者简介：邬春晖（１９８２－），男，工程师。
地铁钢轨波磨成因分析及工程对策研究
地铁钢轨波磨成因分析及工程对策研究
李巍
【期刊名称】《轨道交通材料》
【年(卷),期】2024(3)3
【摘要】针对地铁钢轨波磨问题,对北京地铁14号线钢轨波磨进行调查研究,从线路通过总重、道床类型和曲线半径等方面探寻钢轨波磨产生的原因。
分析得出线路通过总质量是影响钢轨波磨的主要因素之一,通过总质量为1000万~1700万t时,钢轨波磨发展速度最快;减振道床并不能从根本上解决钢轨波磨问题;曲线半径小于800 m的区段钢轨波磨最为严重,钢轨波磨的波长主要以10~50 mm短波波长为主,曲线半径越大钢轨波磨的波长分布相对离散度越小;钢轨打磨不能从根本上消除钢轨波磨,但能在短时期内控制波磨的发展。
最后提出可通过动态调整钢轨打磨周期,以预防性打磨为主,矫正性与维护性打磨为辅,定期进行车轮镟修、增加轨下道床整体弹性、提升钢轨的硬度及耐磨性、合理控制轮轨摩擦等方法,延缓地铁钢轨波磨产生速率,降低地铁养护维修费用。
【总页数】5页(P32-36)
【作者】李巍
【作者单位】北京京港地铁有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U213.42
【相关文献】
1.地铁线路控制钢轨波磨的钢轨打磨技术应用研究
2.钢轨吸振器对地铁钢轨波磨抑制作用的研究
3.基于工程类比的北京地铁钢轨异常波磨整治方法
4.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
5.地铁线路上一种钢轨波磨现象的成因分析
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北京地铁14号线车辆振动和噪声异常原因分析及改善措施
北京地铁14号线车辆振动和噪声异常原因分析及改善措施刘志远;高纯友;阴晓铭;李涛;薛世海;赵正华【摘要】针对北京地铁14号线东段出现的车辆振动和噪声异常现象问题,通过对车轮和钢轨的磨耗状态以及车辆和轨道振动特性的测试分析,得知车轮多边形和钢轨波磨是导致车辆振动和噪声异常的主要原因,提出消除或降低车轮多边形和钢轨波磨是改善车辆振动和噪声异常的有效措施,并给出了具体化建议.【期刊名称】《城市轨道交通研究》【年(卷),期】2018(021)007【总页数】4页(P74-77)【关键词】北京地铁14号线;车辆振动和噪声;测试分析;改善措施【作者】刘志远;高纯友;阴晓铭;李涛;薛世海;赵正华【作者单位】中车长春轨道客车股份有限公司国家轨道客车工程研究中心转向架研发部,130062,长春;中车长春轨道客车股份有限公司国家轨道客车工程研究中心转向架研发部,130062,长春;中车长春轨道客车股份有限公司国家轨道客车工程研究中心转向架研发部,130062,长春;中车长春轨道客车股份有限公司国家轨道客车工程研究中心转向架研发部,130062,长春;中车长春轨道客车股份有限公司国家轨道客车工程研究中心转向架研发部,130062,长春;中车长春轨道客车股份有限公司国家轨道客车工程研究中心转向架研发部,130062,长春【正文语种】中文【中图分类】U270.1+6北京地铁14号线(以下简为“14号线”)东段于2013年5月开始上线运营，2016年5月乘客反馈车辆存在振动和噪声等异常现象。
跟踪发现，该线大多数车辆均存在上述异常现象，且较严重的异常振动和噪声出现的线路区段基本相同。
针对14号线车辆振动和噪声异常的特点初步判断：①该现象非个别现象，属于系统问题；②在运营初期未出现，说明其可能与车轮和轨道磨耗状态有关；③出现较严重的振动和噪声异常的线路区段基本相同，说明其与线路状态有一定联系。
为确认振动和噪声异常的产生原因，本文选择了不同运营里程的多组车辆,并对其进行了测试和分析。
地铁钢轨波磨成因及治理措施的仿真和试验研究
地铁钢轨波磨成因及治理措施的仿真和试验研究摘要：科技不断进步和发展，地铁钢轨的波磨治理的仿真和试验技术水平同样得到了大幅度的提升，经过发展和完善，逐渐成为一种综合性的信息处理技术。
本文主要就地铁钢轨的波磨治理的仿真和试验技术相关内容展开分析，列举具体的波磨治理的仿真和试验技术以及应用要点，以期为后续研究提供参考。
关键词：地铁钢轨；波磨成因；治理措施；仿真和试验；研究现代工业的快速发展，地铁钢轨已经成为现代工业中不可或缺的一部分。
这些地铁钢轨的运行稳定性和可靠性直接影响着工业生产的效率和质量。
然而，由于地铁钢轨结构复杂、工作环境恶劣等因素，地铁钢轨出现故障的概率也越来越高。
因此，如何有效地诊断和解决这些故障成为研究和应用领域中的重要问题。
1地铁钢轨的波磨治理的仿真和试验技术的内容地铁钢轨作为现代工业中的重要轨道交通运输工具，具有运转稳定、效率高等优点，其主要内容有以下几点：①结合地铁钢轨实际情况，选择有代表性的检测信号，如温度、压力、流量、电压、电流等信号。
②根据被诊断地铁钢轨检测信号，反馈地铁钢轨具体运行状态信息，了解故障特征，如频率、幅值、相位、波形等。
③判断地铁钢轨工作状态后，分析地铁钢轨安全隐患发展情况，定位具体故障位置。
④根据上述分析结果，选择对应故障处置措施[1]。
2 地铁钢轨波磨成因钢轨波磨是指列车在行驶过程中对钢轨表面的摩擦作用，造成钢轨表面的磨损和变形。
这种现象会导致轨道表面的几何形状发生变化，从而进一步引起列车行驶的不稳定性和噪音污染等问题。
当车轮行驶在曲线上时使一侧车轮产生重复黏着与滑动，波谷处接触应力急剧增加，金属塑性流动性变形增大，钢轨塑性变形是波磨病害。
钢轨是铁路轨道的主要组成部件。
功用在于引导机车车辆的车轮前进，承受车轮的巨大压力，并传递到轨枕上。
钢轨必须为车轮提供连续、平顺和阻力最小的滚动表面。
因此，钢轨波磨问题一直是轨道交通领域的一个研究热点。
3地铁钢轨的波磨治理的仿真和试验技术3.1红外测温诊断技术红外测温诊断技术是一种非接触式的测温技术，通过检测物体表面所辐射出的红外辐射能量，来判断物体表面的温度。
基于工程类比的北京地铁钢轨异常波磨整治方法
基于工程类比的北京地铁钢轨异常波磨整治方法杨广武;彭华;王佳妮;蔡小培【摘要】为整治北京地铁钢轨的异常波磨,基于工程类比法,从轨道刚度的角度研究钢轨异常波磨的成因及整治措施.以北京地铁4号线钢轨异常波磨为研究对象,工程类比无钢轨异常波磨的北京地铁1号线和2号线,选取具有代表性的典型曲线试验段,采用轨道刚度测试仪对轨道垂向、横向刚度进行了现场测试.结果表明:轨道横向刚度低是导致曲线地段钢轨异常波磨的直接诱因,轨道垂向刚度对钢轨异常波磨的影响不大；适当增加轨道横向刚度使轨道垂横向刚度比小于3,可较好地避免钢轨异常波磨的产生.现场整治试验段表明,提高轨道横向刚度后,钢轨异常波磨得到了较好的控制.%To remediate abnormal rail corrugation of Beijing subway,it is the first time that the causes and treatment measures of abnormal rail corrugation have been studied from the perspective of track stiffness based on engineering analogy.The article takes Beijing subway line 4 having abnormal rail corrugation as the research object and makes it compare with Beijing subway line 1 and line 2 having no abnormal rail corrugation.We select representative curve as test sections and test track's vertical stiffness and lateral stiffness.The analyses show the following conclusions.Low track's lateral stiffness is direct cause of abnormal rail corrugation and track's vertical stiffness have little effect on abnormal rail corrugation.It is useful to avoid abnormal rail corrugation by increasing properly track's lateral stiffness so that track's vertical and lateral stiffness ratio is less than 3.Field investigations show that abnormal rail corrugation is well controlled after increasing track's lateral stiffness.【期刊名称】《北京交通大学学报》【年(卷),期】2013(037)004【总页数】6页(P40-45)【关键词】地铁;钢轨异常波磨;工程类比;轨道横向刚度【作者】杨广武;彭华;王佳妮;蔡小培【作者单位】北京市重大项目建设指挥部办公室,北京100029;北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044;北京市重大项目建设指挥部办公室,北京100029;北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044【正文语种】中文【中图分类】U213.4一般情况下,小半径曲线地段复发周期约半年或更长的波磨可视做正常波磨,若复发周期短至2～4个月,或发生在大半径曲线甚至直线地段,则认为是异常波磨[1].北京地铁钢轨异常波磨带有一定的普遍性,具有出现早、范围广、数量多、发展快、采用常规养护维修手段无法根治等特点.钢轨异常波磨会加剧轮轨之间的动力学作用,使轮轨各部件的工作状态劣化,导致轨道振动和车内噪声增加显著,引起轨道扣件松脱、车辆部件损坏、周围环境振动与噪声超标等问题[2],给地铁运营安全、服务质量及养护维修等带来了诸多不利影响.因此,需要提出一套切实而有效的北京地铁钢轨异常波磨的整治方法,确保北京地铁的安全运营.国内外诸多学者对钢轨波磨问题进行了大量的研究.Thompson等人[3-4]研究了多个车轮作用下轮轨法向力和钢轨波磨之间的关系.M.A.Rezvani等[5]利用ADAMS/Rail软件建立了车辆动力学模型,指出磨耗后的车轮型面导致车辆通过曲线过程中轮轨磨耗增大.熊嘉阳等人[6]建立了车辆/轨道横向和垂向耦合动力学、轮轨滚动接触力学和钢轨材料摩擦磨损模型为一体的钢轨波浪形磨损理论计算模型,对初始波磨进行演化分析,并发展了相应的数值计算方法.金学松等人[7]通过数值分析,研究了由轨枕离散支撑导致的钢轨横向不均匀刚度和不同行车速度对曲线地段钢轨磨损的影响.谷爱军等[8]建立地铁隧道内和桥梁上整体道床轨道结构的垂向振动分析模型,讨论了扣件刚度和阻尼对其动力特性的影响.王国新等人[9]研究了轨枕支撑弹簧刚度和阻尼对钢轨波磨的影响,发现较软的轨枕支撑弹簧刚度和合适的轨枕支撑阻尼可以抑制曲线线路上内轨的短波波磨.上述研究多以理论分析为主,缺少从现场实测角度开展的波磨线路与非波磨线路关键参数的研究工作.本文作者基于工程类比,提出了轨道横向刚度的概念,以北京地铁1、2、4号线为工程背景,选取典型试验段,对试验测试结果进行了对比分析,揭示了轨道刚度与钢轨异常波磨的关系.1 试验线路钢轨波磨现状调查分析北京地铁4号线于2009年开通运营,为减振降噪采用了多种减振轨道结构.然而开通运营1个月后,钢轨就出现了严重的异常波磨现象[10].截止到2011年1月7日,4号线的波磨总长度共计约4 664 m.异常波磨现象主要发生在小半径曲线地段和各种减振道床范围,其中轨道减振器地段67%以上出现了异常波磨,其发生波磨里程最长、程度最严重、全线波磨总长度所占比例最大.钢轨打磨2个月后,波磨现象又再次出现.如图1为减振器轨道地段的钢轨波磨.北京地铁1、2号线自20世纪60年代末建成通车以来,运营时间已超过40年,而且地铁1号线和2号线运量要远大于4号线,线路设计标准总体上要低于地铁4号线,运营负荷较大,但极少发生波磨.北京地铁1、2号线的成功经验,可为明确4号线异常波磨成因提供参考.图1 减振器轨道钢轨波磨Fig.1 Rail corrugation of vibration absorber track根据地铁4号线的运营实践和对4号线波磨现状的调查表明,产生钢轨波磨的地段大部分是采用了减振措施的线路,而轨道减振措施往往会降低轨道刚度.可见,轨道刚度是产生钢轨波磨的直接原因.列车在轨道上运行,轮轨相互作用既有垂向荷载,也有水平荷载,为了定量研究钢轨抵抗横向力作用的能力,参考垂向刚度定义,将轨道横向刚度定义为钢轨头部侧面产生单位位移时需要在相应位置施加的横向作用力.并通过工程类比,对比分析北京地铁1、2和4号线相似线路区间轨道刚度参数.2 钢轨异常波磨原因探讨工程类比法是一种概念上的、定性的方法,逻辑上是从特殊到特殊[11].采用工程类比法能充分发挥成功经验的作用,找到与既有问题工程各方面都比较类似且设计比较成功的实际工程作参考,解决实际当中遇到的问题.2.1 研究思路图2为研究思路流程图.图2 研究思路流程图Fig.2 Research flowchart基于工程类比法,并以运行条件类似为原则选取线路典型试验段,对比分析地铁1、2、4号线的轨道垂向、横向刚度,找出指标差异规律,从而揭示轨道刚度与钢轨异常波磨之间的关系.2.2 测试试验段选取为提高试验研究的可靠性,选取地铁1、2、4号线中两组线路条件相同,且4号线波磨较严重的典型曲线试验段进行对比分析.选取的地铁1、2号线试验段轨道结构相同:钢轨50 kg/m,整体道床,采用普通短轨枕,DTV型扣件,单位长度钢轨、轨枕、道床的质量为2 340 kg.而4号线的轨道结构为:钢轨60 kg/m,整体道床,普通短轨枕,DTⅥ2型扣件,单位长度钢轨、轨枕、道床质量为2 600 kg.4号线路条件要优于地铁1、2号线,试验段具体情况如表1所示.表1 试验段选取一览表Tab.1 Schedule of test section对照组线别区间行别长度/m 半径/m 起点终点11 大望路—四惠上行 167 350 K27+130.81K27+298.17 4 动物园—国图上行 462 350 K16+110.06 K16+572.60 22 和平门—前门内环 150 800 K19+569.52 K19+719.52 4 西单—灵境胡同下行 135 800 K8+800.26 K8+935.942.3 轨道刚度测试方法采用专用轨道刚度仪对轨道进行垂向、横向刚度测试,获得轨道刚度数据.设备数据采集系统包括主机、位移传感器、压力传感器;液压系统包括手动油压泵、千斤顶、测力支架、千斤顶及配套设备等.测试设备如图3所示.图3 轨道刚度仪Fig.3 Track stiffness tester刚度测试,首先将专用刚架固定在钢轨侧面,然后将油压千斤顶放在刚架与钢轨之间,将百分表与钢轨固定接触并读取初始值.测试开始时,通过油泵给千斤顶加压,读取百分表读数,获得钢轨的垂向或横向位移,千斤顶顶推力与钢轨位移之比即为钢轨的刚度.在试验段两股钢轨的典型特征点直缓点、缓圆点、曲中点、圆缓点和缓直点设置测试断面,在每个测试断面的支承点及相邻支承点之间跨中位置分别设置测点.测点布设如图4所示.图4 静态测试测点布置示意图Fig.4 Static test point layout schematic diagram3 轨道刚度测试结果分析由于数据量较大,且在试验段典型特征点处测得的左右轨道刚度近似相等,如表2所示.为了更加直观地反映轨道与钢轨异常波磨的关系,将所选两组典型曲线试验段测点位置测得的轨道刚度以刚度比的形式进行对比分析.表2 刚度数据一览表Tab.2 Schedule of stiffness data kN/mm对照组线别方向直缓点缓圆点曲中点圆缓点缓直点跨中支承点跨中支承点跨中支承点跨中支承点跨中支承点1 14垂向 38.0 54.1 31.6 35.6 22.8 26.1 24.5 44.9 25.2 42.8横向 12.4 16.9 10.5 16.9 9.4 13.2 13.1 16.3 12.2 26.6垂向 32.5 43.1 26.1 36.5 18.0 23.3 22.0 28.7 27.9 44.2横向 6.9 8.3 5.8 14.5 4.8 6.3 4.9 7.3 6.8 8.6 2 24垂向 35.5 58.8 24.8 32.8 28.3 27.3 23.7 39.1 24.4 42.4横向 10.1 19.9 10.8 18.1 9.6 13.6 11.7 19.6 12.8 23.8垂向 27.4 39.0 23.6 30.9 29.0 28.3 14.9 18.5 17.6 18.5横向 7.1 16.9 8.2 16.5 7.1 9.5 5.7 7.2 7.7 8.33.1 地铁1号线与4号线刚度对比分析图5为地铁1号线与4号线在典型特征点处跨中和支撑点的垂向刚度比值图.由图5可知,对于跨中处刚度,在缓直点处,1号线略低于4号线;在其他点处,1号线要比4号线大10%～30%.对于支撑点处刚度,在缓圆点和缓直点两线近似相等,在直缓点和曲中点,1号线要比4号线大10%～25%,在圆缓点处,1号线要比4号线大将近1倍.图5 地铁1号线与4号线垂向刚度比Fig.5 Subway line 1 and line 4 vertical stiffness ratio图6为地铁1号线与4号线在典型特征点处跨中和支撑点的横向刚度比值图.由图6可知,对于跨中处刚度,在圆缓点处,1号线约是 4号线的2.7倍;在其他点处,1号线要比 4号线大约80%～100%.对于支撑点处刚度,在缓圆点两线近似相等,在其他点处,1号线要比4号线大许多,最大比值在缓直点处,1号线约是4号线的3倍.图6 地铁1号线与4号线横向刚度比Fig.6 Subway line 1 and line 4 lateral stiffness ratio图7为地铁1号线与4号线在典型特征点处跨中和支撑点轨道自身的垂横向刚度比值图.由图7可知,对于跨中处,1号线的垂横向刚度比要比4号线小很多,垂横向刚度比介于1.8～3.0,而4号线的垂横向刚度比介于3.8～4.7.对于支撑点处,1号线的垂横向刚度比也要比4号线小,垂横向刚度比介于1.6～3.6,而4号线的垂横向刚度比除在缓直点处小于3.6外,其余点均大于3.6.图7 地铁1号线与4号线垂横向刚度比Fig.7 Subway line 1 and line 4 vertical and lateral stiffness ratio3.2 地铁2号线与4号线刚度对比分析图8为地铁2号线与4号线在典型特征点处跨中和支撑点的垂向刚度比值图.由图8可知,对于跨中处刚度,在缓圆点和曲中点,两线近似相等;在其它点处,2号线要比4号线大30%～60%.对于支撑点处刚度,在缓圆点和缓直点两线近似相等,在其它点处,2号线要比4号线大,最大值在缓直点处,2号线要比4号线大1倍以上.图8 地铁2号线与4号线垂向刚度比Fig.8 Subway line 2 and line 4 vertical stiffness ratio图9为地铁2号线与4号线在典型特征点处跨中和支撑点的横向刚度比值图.由图9可知,对于跨中处刚度,在圆缓点处,2号线要比4号线大1倍以上;在其他点处,2号线比4号线大约40%～70%.对于支撑点处刚度,在缓圆点两线近似相等,在其他点处,2号线要比4号线大,最大比值在圆缓点和缓直点处,2号线约是4号线的2.7倍. 图10为地铁2号线与4号线在典型特征点处跨中和支撑点轨道自身垂横向刚度比值图.由图10可知,对于跨中处,2号线的垂横向刚度比要比4号线小很多,垂横向刚度比介于1.8～3.6,而4号线的垂横向刚度比介于2.4～4.1.对于支撑点处,2号线的垂横向刚度比除直缓点外,其余点均比4号线小,垂横向刚度比介于1.7～3.0,而4号线的垂横向刚度比介于1.9～3.0.图9 地铁2号线与4号线横向刚度比Fig.9 Subway line 2 and line 4 lateral stiffness ratio图10 地铁2号线与4号线垂横向刚度比Fig.10 Subway line 2 and line 4vertical and lateral stiffness ratio4 4号线已实施异常波磨整治试验段试验段位于西单—灵境胡同下行区间(线路情况见表1),道床形式为剪切型轨道减振器道床,里程为左线K8+880—K9+100,长度220 m.试验段线路平面前165 m位于直线段,末端55 m为曲线R=800 m的缓和曲线段,线路纵断面位于3.5‰接23‰的上坡段,列车运行速度为65～75 km/h.试验段整治之前,波磨程度较为严重,每隔4～5个月需打磨一次,乘坐中感觉车内噪声较大.分析认为,轨道减振器地段钢轨的横向刚度较低,保持轨距能力较差,无法对钢轨的横向振动进行约束,加剧轨道间的非正常接触,从而诱发和加剧波磨的产生和发展.因此试验段拟采用提高轨道横向刚度来抑制钢轨的异常波磨.同时考虑到经济因素,整治方案采取将轨道减振器更换为弹条Ⅱ-3型扣件的措施,以提高轨道横向刚度.此方案可在拆除减振器的原位置上实现,只需将减振更换为高度相同的弹条Ⅱ-3型扣件,轨下采用刚度为40～60 kN/m的橡胶垫板,其他零部件不需要改动,即可实现原位更换.工程试验段施工时间约为3周.自试验段实施改造半年后,运营状况良好,钢轨异常波磨也得到了较好的控制.对经过改造后的试验段进行刚度测试,结果如图11和图12所示.对比试验段改造前的数据(表2)可知,改造后试验段垂向刚度变化不大,变化幅度介于-10.1%～6.0%.横向刚度得到了明显提高,增幅最小发生在缓圆点处的支撑点,增幅为2.4%,增幅最大发生在直缓点处的跨中,增幅为43.7%.垂横向的刚度比介于1.5～3.0之间.图11 试验段刚度测试结果Fig.11 Stiffness test results of test section图12 试验段垂横向刚度比Fig.12 Vertical and lateral stiffness ratio of test section5 结论1)北京地铁4号线的横向刚度要比地铁1、2号线的小很多,最大刚度比差3倍以上,由此可知轨道横向刚度低是导致曲线地段钢轨异常波磨的直接诱因,轨道垂向刚度对钢轨异常波磨的影响不大.2)钢轨的垂横向刚度比也与钢轨异常波磨有着内在的联系,垂向刚度不变的情况下,适当增加轨道横向刚度使垂横向刚度比小于3.0,可以较好地避免钢轨异常波磨的产生.3)地铁4号线已实施异常波磨整治试验段的试验效果表明,提高轨道横向刚度后,钢轨异常波磨得到了较好的控制,并通过改造后的刚度测试分析得到了进一步验证.参考文献(References):[1]任静,孙京健,陈鹏,等.从轨道异常波磨研究反思地铁设计[J].都市快轨交通,2011,24(3):1-5.REN Jing,SUN Jingjian,CHEN Peng,et al.Rethink about metro design from rail abnormal corrugation research[J].Urban Rapid Rail Transit,2011,24(3):1-5.(in Chinese)[2]杨慧喜,孙鑫,张厚贵.城市轨道交通钢轨异常波磨的特点及治理对策[J].都市快轨交通,2012,25(5):105-108.YANG Huixi,SUN Xin,ZHANG Hougui.Features and treatment measures for unusual rail corrugations in urban railtransit[J].Urban Rapid Rail Transit,2012,25(5):105-108.(in Chinese)[3]Wu T X,Thompson D J.Behaviour of the normal contact force under multiple wheel/rail interaction[J].Vehicle System Dynamics,2002,37:157-174.[4]Wu T X,Thompson D J.An investigation into rail corrugation due to micro-slip under multiple wheel/rail interactions[J].Wear,2005,258:1115-1125.[5]Rezvani M A,Owhadi A,Niksai F.The effect of worn profile on wear progress of rail vehicle steel wheels over curved tracks[J].Vehicle System Dynamics,2006,47(3):325-342.[6]熊嘉阳,金开松.铁路曲线钢轨初始波磨演化分析[J].机械工程学报,2006,42(6):60-66.XIONG Jiayang,JIN Kaisong.Analysis on evolution of initial rail corrugation[J].Chinese Journal of MechanicalEngineering,2006,42(6):60-66.(in Chinese)[7]金学松,王开云,温泽峰,等.钢轨横向不均匀支撑刚度对钢轨波磨的影响[J].力学学报,2005,37(6):737-749.JIN Xuesong,WANG Kaiyun,WEN Zefeng,et al.Effect of lateral undulatory support stiffness of rail on initiation and evolution of rail corrugation[J].Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics,2005,37(6):737-749.(in Chinese)[8]谷爱军,刘维宁,张厚贵,等.地铁扣件刚度和阻尼对钢轨异常波磨的影响[J].都市快轨交通,2011,24(3):17-20.GU Aijun,LIU Weining,ZHANG Hougui,et al.Impact of rail fastenings'stiffness and damping on abnormal railcorrugation[J].Urban Rapid Rail Transit,2011,24(3):17-20.(in Chinese) [9]王国新,陈光雄,邬平波,等.轨枕支撑刚度和阻尼对小半径曲线钢轨磨耗型波磨影响的有限元研究[J].振动与冲击,2011,30(2):99-103.WANG Guoxing,CHEN Guangxiong,WU Pingbo,et al,Influence of sleeper support stiffness and damping on weartype rail corrugation on a tight curve[J].Vibration and Shock,2011,30(2):99-103.(in Chinese)[10]郭建平,刘维宁,雷黔湘,等.北京地铁4号线钢轨异常波磨调查及整治措施[J].都市快轨交通,2011,24(3):10-13.GUO Jianping,LIU Weining,LEI Qianxiang,et al.Survey on solutions to abnormal rail corrugation problem of Beijing metro line 4[J].Urban Rapid Rail Transit,2011,24(3):10-13.(in Chinese) [11]周海清,刘东升,陈正汉.工程类比法及其在滑坡治理工程中的应用[J].地下空间与工程学报,2008,4(6):1057-1060.ZHOU Haiqing,LIU Dongsheng,CHENZhenghan.Analogy method and it's application in the landslide control engineering[J].Chinese Journal of Underground Space and Engineering,2008,4(6):1057-1060.(in Chinese)。
北京地铁4号线钢轨异常波磨调查及整治措施
北京地铁4号线钢轨异常波磨调查及整治措施
郭建平;刘维宁;雷黔湘;张艳军
【期刊名称】《都市快轨交通》
【年(卷),期】2011(024)003
【摘要】通过对北京地铁4号线钢轨异常波磨情况的全线调查,得到全线钢轨异常波磨出现的主要特征;针对波磨情况最为严重的轨道减振器扣件区段,进行钢轨原始不平顺评估、钢轨硬度测试以及减振器扣件轨距保持能力的测试分析,初步明确轨道减振器扣件产生钢轨波磨的原因,并针对具体情况给出整治措施.
【总页数】4页(P10-13)
【作者】郭建平;刘维宁;雷黔湘;张艳军
【作者单位】北京市市政工程设计研究总院,北京100082;北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044;北京市市政工程设计研究总院,北京100082;北京市市政工程设计研究总院,北京100082
【正文语种】中文
【中图分类】U213.4
【相关文献】
1.地铁线路钢轨异常波磨的分析与解决措施 [J], 刘石清
2.基于工程类比的北京地铁钢轨异常波磨整治方法 [J], 杨广武;彭华;王佳妮;蔡小培
3.新兖线小半径曲线钢轨波磨病害整治 [J], 程蕾;王旭华;朱元昌;梁刚
4.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 [J], 刘卫丰;张厚贵;陈
嘉梁;杜林林
5.北京地铁剪切型减振器扣件钢轨波磨治理的试验研究 [J], 刘卫丰;刘维宁;吴宗臻;张厚贵
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基于地铁波磨测试的钢轨打磨标准研究
基于地铁波磨测试的钢轨打磨标准研究
叶利宾;王迦淇;肖宏
【期刊名称】《铁道标准设计》
【年(卷),期】2022(66)3
【摘要】随着城市交通运输压力不断增加,地铁列车行驶速度、行车密度大幅提高,对列车轨道要求也越来越高,导致钢轨频繁出现波磨病害。
波磨的产生直接影响列车行驶平稳性和舒适性,甚至危及行车安全,而我国现行的钢轨打磨标准不能科学指导北京地铁钢轨打磨作业,因此,需针对北京地铁线路具体情况,制定相应的钢轨打磨标准。
通过连续波磨测量设备对北京地铁某波磨严重地段进行钢轨表面不平顺测试,并对钢轨打磨前后数据进行分析,发现该区段存在严重的63 mm短波波磨;随后根据测试车辆通过该地段时轴箱的振动加速度值,结合波磨指数和构架疲劳寿命S-N 曲线,对钢轨波磨等级进行四级划分并给予相应打磨建议。
研究结论:当钢轨波磨指数>10 dB时需进行钢轨打磨作业,若打磨后各波长对应的钢轨粗糙度级小于相应限值,可判断打磨质量合格。
【总页数】5页(P68-72)
【作者】叶利宾;王迦淇;肖宏
【作者单位】北京地铁运营公司;北京交通大学轨道工程北京市重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】U213.4;U216.65
【相关文献】
1.北京地铁钢轨波磨测试分析
2.地铁线路控制钢轨波磨的钢轨打磨技术应用研究
3.城市轨道交通钢轨波磨评价指标及打磨验收标准探讨
4.地铁波磨钢轨修理性打磨前后不平顺特性对比分析
5.基于轮轨动力响应的地铁波磨地段钢轨打磨限值研究
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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
ｄ ｉ１ ． ９ ９ ｊ ｉ ｎ １ ７ ６ ７ ． ０ １ ０ ． ０ ｏ ：０ ３ ６ ／ ． ｓ ． ６ ２— ０ ３ ２ １ ． ３ ０ ３ ｓ
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