时速80 km/h地铁地下线梯形轨枕轨道现场测试分析

为评价时速80 km/h地铁作用下梯形轨枕的工作性能,对北京地铁某线梯形轨枕道床进行现场动位移和加速度测试,从时域、频域和Z振级角度对加速度指标进行分析,从时域角度对动位移数据进行分析,评价梯形轨枕轨道工作性能。结果表明:地铁列车作用下普通道床钢轨、道床和隧道壁振动有效值为14.1、0.48、0.069 m/s~2,梯形轨枕断面对应测点振动有效值为18.1、0.62、0.016 m/s~2,隧道壁处振动加速度在1～1 000 Hz内均有一定减振效果,最大Z振级差值为11.9 dB,梯形轨枕道床钢轨垂向、钢轨横向、梯轨垂向、梯轨横向最大动位移分别为0.34、0.13、1.21、0.081 mm。     

地铁隧道列车振动特性试验研究

为获取隧道内列车荷载的振动特性,对某地铁区间隧道进行了试车试验.分析了扣件类型、列车运行速度等因素对荷载特性的影响;基于隧道断面的实测结果分析了其振动传播规律.结果表明:当地铁列车以60km/h通过时,实测振动源强均值为70.41dB;沿隧道断面的振动幅值逐渐减小,且荷载的高频分量逐渐衰减,钢轨竖向加速度最大,且以100Hz以上的高频分量为主;道床顶面和隧道基底的振动量值接近,且远大于隧道侧壁;随着车速增加,各测点的竖向分频振级逐渐增大,且低频段的振级增加更为显著,但车速的增加并未改变荷载的主频段,且随着车速增加,道床与隧道侧壁之间的振动传递损失增大;扣件类型对荷载的分频振级有较大影响.     

地铁隧道内碎石道床轨道结构减振特性分析

针对目前地铁隧道内碎石道床减振性能不明确的问题,建立了车辆-碎石道床-隧道-土体空间耦合动力学模型,分析了碎石道床对隧道振动特性的影响,并与传统隧道内整体道床结构进行了对比.研究结果表明：相较于整体道床,碎石道床隧道壁1.5 m处振动加速度可减小31.4%,最大减振量为4.29 dB;随道床厚度的增加,道床及隧道壁加速度均不断降低,综合考虑减振需求、隧道限界及养护维修要求,建议地铁隧道内碎石道床厚度取350 mm;单独采用轨枕垫时,隧道壁1.5 m处加速度降低45.35%,最大减振量可达8.51 dB,对应中心频率80 Hz;单独采用道砟垫时,隧道壁1.5 m处加速度降低49.19%,最大减振量可达10.52 dB.地铁隧道内采用碎石道床轨道结构,具有良好的减振效果,可作为地铁隧道内减振轨道使用.     

重载铁路钢轨波磨对有砟道床动力特性的影响

为分析钢轨波磨对重载铁路有砟道床动力特性的影响,考虑道砟颗粒的不规则外形,采用离散单元法建立了有砟道床的数值模型.通过施加由车辆-轨道耦合动力学模型计算得到枕上动压力,分析了有砟道床在钢轨波磨条件下的动力响应.结果表明:钢轨波磨会降低道床稳定性,显著提高散体道床的振动水平;钢轨波磨区段砟颗粒之间的接触力会有较小程度的增...     

地铁直线轨道波磨成因及发展特性

为分析地铁直线段钢轨波磨的成因及发展特性,基于轨道结构有限元模型和车辆-轨道耦合动力学模型,运用模态分析和动力分析对钢轨波磨的产生和发展进行研究。结果表明：（1）实测波磨的线路条件和通过频率范围与Pinned-Pinned共振导致的响轨波磨接近,初步认为该区段发生的波磨可能为响轨波磨;（2）轨道结构模态分析发现,513.7Hz处的振动模态为轨道结构的横向Pinned-Pinned共振模态,1050.0Hz处的振动模态为轨道结构的垂向Pinned-Pinned共振模态;车辆-轨道耦合模型动力分析发现,钢轨垂向振动加速度级在中心频率500Hz和1000Hz处幅值较高,分别为69.7dB和70.1dB,且上述中心频率所对应的三分之一倍频程带宽为轨道结构发生Pinned-Pinned共振的频率范围,因此分析认为该线路上的钢轨波磨为轨道结构Pinned-Pinned共振所致的响轨波磨;（3）不同轨枕间距和运营速度下的钢轨垂向振动加速度级变化趋势基本一致,且中心频率500Hz和1000Hz处的钢轨垂向振动加速度级幅值较高。随着轨枕间距和运营速度的变化,500Hz和1000Hz处的钢轨垂向振动加速度级变化趋势相同;通过改变轨枕间距和运营速度,可以使得钢轨垂向振动加速度级发生明显变化,说明适当的轨枕间距（700mm左右）和运营速度（80km/h左右）能够有效的控制响轨波磨的产生和发展。     

莘庄枢纽上盖建筑振动影响仿真分析

为研究沪杭客专列车运行时所引起的振动对莘庄综合枢纽工程中邻近线路建筑物的影响,建立了莘庄枢纽车站半空间一体化有限元模型.采用列车荷载分析模型,根据莘庄站现场实测钢轨振动加速度,采用数定表达式,计算得到轮轨荷载,仿真分析沪杭客专运行时,在碎石道床以及增设隔振基础工况下,邻近建筑振动响应.结果表明:沪杭客专列车运行,在碎石道床工况下,对邻近10m的酒店式公寓建筑振动影响较大,最大振级为79.68dB;对相对距离97m的住宅影响较小,最大振级59.1dB.增设隔振基础结构之后,酒店式公寓最大振级为62.96dB,降低16dB左右,隔振效果明显,可以有效降低沪杭客专运行时引起的各楼层的振动,同时满足国家及地方的相关规范要求.     

地铁曲线段参数对钢轨波磨影响分析与打磨周期评估

地铁线路具有曲线半径小、站间距离短等特点,列车运行时的频繁启动与制动会导致轮轨间相互作用进一步被恶化,加剧了钢轨波磨的同时也增加了城市噪声污染和行车风险.为研究波磨的产生规律,针对地铁曲线段钢轨打磨的各类影响因素,将地铁线路划分为多个连续的非均匀网格,结合钢轨线路历史打磨信息,建立基于可靠性理论的钢轨波磨的生存分析模型,量化各异质性因素对波磨的影响程度,并对打磨周期进行评估.结果表明：该模型能够评估不同异质性因素影响下钢轨波磨的打磨周期,对于指导地铁线路的养护维修具有一定现实意义.     

压路机振动对精密仪器影响的研究

以无锡某地道路施工近距离经过尼康光学仪器厂为研究背景,对现场道路边和厂区内精密仪器所在位置的环境振动进行测试。对测试数据进行统计和处理,得出振动压路机振动速度以及铅垂向Z振级衰减规律,预测厂区精密仪器处振动幅值;并与实测值进行对比。结合国际通用的VC标准,以此评价压路机振动对精密仪器的影响。研究结果表明,压路机引起的地面振动速度和铅垂向Z振级随振心距的增大逐渐减小,衰减规律符合负幂函数关系曲线。预测精密仪器位置处振速v=3.974×10~(-2)mm/s介于VC-A和VC-B曲线之间,满足企业提出的精密仪器振动控制标准。预测精密仪器位置处铅垂向Z振动级VL_z=67.519 db,接近VC-A曲线限值,基本满足企业提出的控制标准。在不考虑精密仪器基础隔振系统的影响下,预测值基本符合环境振动分析仪测量值。     

地铁列车运行诱发临近低层建筑振动响应分析

地铁曲线段轨道扭转效应加剧列车运行所诱发的环境振动响应.基于曲线段轮轨法向力与蠕滑力模型,计算得到B型车通过350 m小曲率半径线路时的动态轮轨力.以苏州轨道交通2号线某曲线区间段为例,建立隧道-土层-建筑物二维有限元模型,对地铁列车运行时紧邻地铁线路一座低层建筑的振动响应进行分析.共采取定员与超员条件下近侧列车通行、远侧列车通行以及两车会车等6种计算工况.结果表明:曲线段地铁列车运行诱发该建筑物产生垂直与水平向振动;超员会车最不利工况下,比较各楼层垂向分频振级与标准限值发现,在频率7.8 Hz各楼层分频振级均超过标准限值;该建筑物垂向振级随楼层升高基本保持不变,水平振级随楼层升高近似线性增大.     

扣件失效对地铁整体道床动力性能的影响

为研究扣件失效对地铁整体道床轨道及车体振动性能的影响,基于结构动力学理论建立地铁列车-整体道床(隧道衬砌)耦合分析模型,采用弹簧阻尼模拟土体,采用模态分析和Newmark法求解动力响应,研究列车速度、扣件失效数量和轨道不平顺对地铁车轨振动的影响。研究结果表明:扣件失效会加剧系统振动响应,对车体加速度影响较显著,但对钢轨位移和轮轨接触力的影响相对较小;列车速度对钢轨位移和邻近扣件反力的影响较小,对车体加速度和衬砌加速度影响显著;随着失效扣件数量增加,车体竖向加速度等系统动力响应增幅明显;在考虑轨道不平顺的情况下,扣件失效会加大钢轨加速度和衬砌加速度的振级,而车体竖向加速度可作为确定失效扣件位置的敏感指标;扣件失效会增大邻近扣件的受力,造成二次失效,影响乘客舒适性和周围环境振动,需要及时检修,保障地铁正常运行。     

变速工况下基于WSST的地铁钢轨波磨检测

地铁列车由于制动和启动较为频繁会出现钢轨波磨,对列车运行造成安全隐患,有效地检测变速工况下钢轨波磨的产生有助于提升地铁轨道车辆的安全性和运营舒适性。利用多体动力学仿真软件SIMPACK构建地铁车辆动力学分析模型,并将钢轨波磨仿真信号输入轨道,以获得变速工况下的轴箱加速度数据。针对变速工况下波磨产生的非平稳调频信号,采用优化的同步压缩连续小波变换(wavelet synchrosqueezing transform, WSST)的方法对该数据进行时频分析。通过使用钢轨波磨仿真信号进行分析验证,结果表明：所提出的诊断方法可以有效对牵引及制动工况下的钢轨波磨进行诊断,实现故障频率的准确定位,且具有较高的频率分辨率以及抗干扰性能,具有一定的普适应用价值。     

基于轮轨黏滑特性的地铁线路波磨趋势分析

针对地铁线路上普遍存在的波磨问题,依据实际运营情况,建立了车辆-轨道刚柔耦合数值模型,借助实测数据验证了模型的有效性.分析了直线和曲线轨道上的轮轨黏滑特性,并利用黏着系数总体离散率衡量了钢轨波磨的发生趋势,同时分析了黏滑振动的相位同步条件.结果表明：当不考虑轨面不平顺时,直线轨道轮轨界面具有发生横向黏滑振动的趋势,但振动强度相对较小;当存在短波不平顺时,直线轨道轮轨界面具有发生纵向黏滑振动的趋势,且振动强度相对较大;当存在长波不平顺时,直线轨道轮轨界面具有发生横向黏滑振动的趋势,但振动强度相对较小.对于直线无不平顺或存在长波不平顺情况,出现波磨或波磨进一步发展的原因与轮轨横向黏着系数达到饱和有关;而对于直线短波不平顺情况,波磨进一步发展的原因则与轮轨纵向黏着系数达到饱和有关.曲线轨道上内外侧轮轨均具有发生黏滑振动的趋势,且短波不平顺的存在会加剧黏滑振动强度.内侧轮轨界面纵横向黏着系数总体离散率大于外侧对应值,表明内轨更容易发生强度较大的黏滑振动,从而促使内轨波磨形成和发展.轨面固定缺陷会导致相同位置处产生同相位的钢轨磨耗,赋予同相位的周期黏滑振动,并沿着钢轨纵向发展,最终形成钢轨波磨.     

地铁高架桥上部结构及整体道床振动特性研究

以宁波轨道交通1号线高架桥为例,通过现场试验,从振动加速度级、振动加速度频谱及振动加速度级1/3倍频程等三个方面,对钢轨、道床、顶板、翼缘板、腹板及底板的振动进行对比分析,得到了各部分振动的振动加速度级、卓越频率及振动在整体道床与高架桥梁上部结构的传递规律.结果表明,钢轨的振动加速度级最大,道床、顶板、翼缘板、腹板及底板的振动加速度级相近;道床、顶板、翼缘板、腹板及底板的振动加速度都在低频段40~70 Hz范围内取得卓越频率;道床、顶板、翼缘板、腹板及底板的振动加速度级1/3倍频程曲线都比较相近,振动频谱特性没有发生明显变化.     

基于瞬态接触特性的科隆蛋扣件轨道波磨形成机理

为从轮轨瞬态接触黏滑振动角度探究地铁线路上钢轨波磨的形成机理,该文首先根据现场波磨情况建立了三维轮轨滚动接触有限元模型并论证其有效性;然后,分析了车轮运行过程中的接触黏滑状态,并讨论了轮轨接触黏滑特性与波磨生成的关系;最后,研究了轮轨系统固有特性和钢轨纵向磨耗特征。结果表明：凹坑缺陷改变了轮轨滚动接触黏滑分布,导致轮轨界面发生滑移并诱发轮轨系统失稳,且滑移会进一步引起钢轨磨耗,以致最终可能形成波磨。综合轮轨接触黏滑特性和复模态分析的结果,可将钢轨波磨的形成机理归为轨面缺陷激励引发的轮轨系统的固有不稳定振动,且该不稳定振动表现为钢轨相对于轨道板的垂向弯曲振动。当车轮经过凹坑缺陷时,会产生瞬态纵向波动磨耗,且磨耗的特征波长为40～50 mm,这与实测线路上的波磨波长情况相符,从而进一步验证了钢轨波磨的形成机理。     

地铁运行振动对邻近民国建筑的影响

以南京地铁1号线某区段邻近民国建筑为研究对象,现场实测地铁运行通过时引起的地面振动加速度,分析振动响应在时域和频域内的传播规律,并以Z振级为评价指标,评估地铁运行振动对邻近民国建筑的影响。测试结果表明:地铁运行引起的地面振动以竖向为主,振动量随与地铁线路距离增大呈波浪式衰减,在近场区域某一距离处达到最大值,在远场区域逐渐衰减并趋于稳定;地铁运行引发的振动响应主要集中在50～80 Hz,且对应的分频振级衰减较快;地铁附近部分区域Z振级已超过环境控制标准。研究成果对地铁线路邻近民国建筑的保护提供了一定的参考,同时有助于研究地铁运行振动对沿线周边环境的影响。     

曲线钢轨波磨打磨方法

在研究地铁波磨成因机理基础上,调研分析了现有打磨手段特点和局限性,提出了一种新型的简易打磨方法,实现了更精准和有效的快速打磨.研制了自动化便携式多轮组打磨装置,在地铁线路上进行了打磨试验,并对地铁线路曲线钢轨波磨区段进行了添乘车厢振动和噪声测试以及波磨数据的精确测量.打磨前后的测试数据和波磨测量数据表明,打磨后的线路车辆车厢振动明显降低,打磨前出现的啸叫声完全消失,噪声明显减弱,表明所研制的打磨机对曲线段的钢轨波磨能进行有效治理,打磨效果和效率优于传统的打磨方法和装置.     

不同土质地段地铁列车振动加速度响应分析

为了比较地铁在不同土质地段运行时对周围环境的影响,选取了4种不同的隧道介质环境(软土、砂土、碎石土和硬质岩石),通过地铁列车-整体式道床耦合动力学模型计算得到轮轨相互作用力,并将其作为外部激励施加到轨道-隧道-土体有限元模型中进行动力学计算,从而分析轨道结构和土体的动力响应﹒研究结果表明：随着地铁隧道介质弹性模量和密度的增大,道床和隧道壁的位移和加速度均逐渐减小;沿隧道顶部垂直至地表面方向,距隧道中心3.35～10 m的位置,软土、砂土、碎石土和硬质岩石地段对应的振动加速度依次减小了79.2%、71.85%、62.98%和26.64%;沿隧道中心线正上方地面位置的横向方向,距隧道中心12.5～26m的位置,软土、砂土、碎石土和硬质岩石的振动加速度依次减小了68.14%、62.96%、49.06%和46.49%;对于不同的隧道介质环境,道床和隧道壁的振动加速度主频均主要集中在40～80 Hz﹒     

地铁列车荷载计算方法对盾构隧道动力响应的影响

采用地铁列车移动轮载、激振力函数法和数定分析法计算得到上海地铁列车荷载时程,考虑管片-土体及管片间的接触特性和纵向螺栓的连接作用,建立道床-管片-土体系统的三维动力有限元模型,分析比较了3种计算方法所得隧道结构动力响应的差异.研究表明:3种方法所得道床和土体单元动应力以及道床点位移时程曲线基本一致;基于实测数据的数定分析法适用于地铁列车荷载引起的环境振动评价,移动轮载和激振力函数法均会导致加速度频谱分布产生误差.     

地铁曲线段Vanguard扣件减振效果分析

为研究Vanguard扣件在地铁曲线段的减振效果,以北京地铁5号线某曲线段为例,分别对DTVI_2扣件和Vanguard扣件下列车运行引起的地表振动响应进行现场测试.并通过建立相应的三维动力学数值模型对比分析了两种扣件在直线段和曲线段的地表动力响应特性和衰减规律.通过分析振动响应峰值、最大垂向计权Z振级及插入损失,研究了Vanguard扣件的减振效果.根据现场实测以及数值分析结果可知:列车运行引起的地铁曲线段地表动力响应高于直线段,圆曲线和缓和曲线的动力响应特性类似且量值接近;列车运行引起的地表横向及垂向动力响应随距线路中心线横向距离的增加而呈起伏式衰减;列车运行于DTVI_2扣件和Vanguard扣件的轨道上时引起的地表垂向振动响应显著的频段分别位于60Hz和30Hz附近;Vanguard扣件减振效果显著,对曲线段水平向振动响应的减振性能良好.     

地铁引发低频振动的隔振效果分析

分析了波阻块(WIB)对地铁荷载引发低频振动的隔振效果.首先建立了列车-隧道-地基的数值计算模型,将地铁移动荷载简化为沿隧道向前的移动荷载列,计算了埋设WIB前后场地地表的振动情况,然后对比分析了WIB的埋深和构造对隔振效果的影响,最后与地下连续墙和隔振沟的隔振效果进行了比较.结果表明,对于地铁运行产生的低频振动,WIB可以使地表振级降低5～12 dB,振动幅值降低60%以上,具有比其他隔振措施更好的隔振效果.