钢轨波磨对地铁车辆振动及构架动应力影响研究

2009年5月第5期(总128) 铁　道　工　程　学　报JOURNAL OF RA I L WAY E NGI N EER I N G S OC I ETY May 2009NO.5(Ser .128) Ξ　收稿日期:2008-10-28 基金项目:国家“973”计划项目(2007CB416607);华东交通大学科研基金(06ZKJC02)　ΞΞ作者简介:罗文俊,1979年出生,女,讲师,同济大学在读博士。

文章编号:1006-2106(2009)05-0084-06地铁列车经过轨道结构的振动研究Ξ罗文俊ΞΞ　雷晓燕　伍明辉(华东交通大学,　南昌330013)摘要:研究目的:通过建立轨道结构连续弹性双层梁模型,研究分析列车速度、轨道不平顺、钢轨垫板刚度和轨枕垫板刚度对轨道振动的影响,从而为工程实践提供技术依据。

研究结论:车速对轨道结构振动影响明显,随着车速的增加,轨枕的振动速度明显增加,整体道床的作用反力峰值也有很大的增加,而且作用力的频率段也随着车速的提高而增长。

轨道不平顺对轨道结构振动非常敏感,因此对钢轨表面和车轮踏面的日常维护对轨道结构的减振和安全有非常大的意义。

轨枕和整体道床之间的橡胶减振套刚度对轨道结构振动有很大的影响,刚度增加会引起轨枕的速度明显减小,但整体道床反作用力会增加,而相应的频谱没什么变化。

从隧道结构的安全来讲,橡胶减振套刚度应取较小值。

关键词:地铁列车;轨道振动;数值分析中图分类号:T B533.2 文献标识码:AResearch on the Track Structure Vi brati on I nduced by Subway Tra i nL U O W en -jun,L E I X i a o -yan ,W U M i n g -hu i(East China J iaot ong University,Nanchang,J iangxi 330013,China )Abstract:Research purposes:The continuous elastic double deck bea m model f or the track structure is established f or analyzing the i m pacts of different train s peeds,track irregularity,and rail pad rigidity and sleeper pad rigidity on track vibrati ons t o p r ovide the technical data for the constructi on works .Research conclusi on s:The studies sho w the train s peed has a significant i m pact on track structure vibrati ons .The sleeper vibrati on s peed and the peak value of the reacti on of monolithic track bed increase with the increase of the train s peed .The track irregularity als o has significant i m pacts on track vibrati ons .So the r outine maintenances of rail wheels tread and rail surface are very i m portant t o reduce the track structure vibrati ons .I n additi on,the rigidity of rubber pad bet w een sleeper and monolithic track bed has significant i m pact on track vibrati ons .The sleeper vibrati on s peed decrease and the reacti on of monolithic track bed increase with the increase of the rigidity of rubber pad,but the corres ponding s pectrum does not change .For the tunnel structure security,the rigidity of rubber pad should be decreased .Key words:subway train;track vibrati on;nu merical analysis 随着城市化发展的加快,公共交通的拥挤和效率低下成为国内外各大城市的通病,人们逐渐认识到只有发展以地下铁道为骨干的大运量快速公共交通系统,才是解决城市客运交通问题的最根本途径。

钢轨波磨研及整治措施研究分析摘要：钢轨波浪形磨耗（简称钢轨波磨）是钢轨磨耗的主要形式之一。

随着铁路、高铁、地铁的迅速发展，钢轨波磨成为了铁路行业关注的重要轨道病害之一。

钢轨波磨不仅影响了行车舒适性，增加了维修工作量，更是行车的一大安全隐患。

本文结合轨道的结构及各地区轨道波磨形成特点分析轨道波磨的形成原因，及探讨轨道波磨的整治措施。

关键词：钢轨；波磨；整治措施一、波磨研究现状钢轨波磨是铁路工业界难以解决的技术问题。

从1863年第一条地铁建成至今已有一百五十多年的历史，人们对钢轨波磨的观察和研究也有一百余年。

虽然人们通过受力分析、波磨规律分析及数值计算推理对钢轨波磨初始形成和发展机理的有了很深的认知，但迄今为止还没有一种大范围统一的理论来解释波磨形成和发展的机理，以及影响波磨发展的因素。

近年来，列车速度、轴重、车流密度随着人类发展也在迅速提高，同时钢轨波磨带来的安全问题及成本问题也愈发明显。

我国随着高铁、地铁近几年的飞速发展，也掀起了对钢轨波磨研究的浪潮。

二、波磨形成特点分析经过近年来大量的调查研究，可以总结钢轨波磨有以下特点：1、钢轨波磨多发生在小半径曲线地段。

曲线半径在600m以下的曲线均存在不同程度的波磨，且曲线半径越小，波磨越严重。

因线路曲线段由两个曲率和超高不断变化的缓和曲线、一个曲率及超高均固定的圆曲线组成，当车辆从直线地段进入小半径曲线轨道的时候，会受到各种因素的影响，主要有轨道结构参数、轮轨几何型面和转向架结构等。

其中，轨道结构参数主要有外轨超高、曲线半径、缓和曲线长度和轨底坡等。

如果这些曲线参数设置不当或现场调试不当，将直接导致轮轨接触关系不稳定，这将是产生轮轨波磨的因素之一。

2、小半径曲线多出现在下股钢轨，且上股钢轨侧磨严重的地段，下股钢轨波磨越严重。

经试验研究，在曲线中，下股钢轨的磨耗指数要大于上股钢轨，这表明下股钢轨因磨耗而消耗的能量消耗要大于上股钢轨，所以在曲线上下股钢轨的波形磨耗要比上股钢轨严重。

浅谈地铁振动影响和解决对策地铁在运行时由于轮轨相互作用产生振动，进而通过轨道基础和隧道衬砌传播至土体，从而对沿线地面建筑产生影响。

这个过程可以分为以下 3 个阶段：①地铁振动产生过程，即列车车轮在运行过程中对轨道的冲击产生激励。

②地铁振动传播阶段，即列车车轮振动通过轨道基础和衬砌结构向周围土介质和地面建筑传播。

③地铁振动作用阶段，即列车车轮振动作用在沿线的地面建筑上，从而诱发建筑结构及其室内物品的二次振动和噪声，进而对建筑物结构本身和建筑物内的人群、精密生产和敏感仪器产生影响。

其中在振动产生过程中主要由 5 种原因构成：列车运行时，自身对轨道的重力加载产生的冲击，造成车轮与轨道结构的振动；众多车轮与钢轨同时发生作用产生的作用力，造成车辆与轨道结构的振动；车轮经过钢轨接缝处时，轮轨相互作用产生的车轮与钢轨结构的振动；轨道的不平顺和车轮的粗糙损伤等随机性激励产生的振动；车轮的偏心等周期性激励导致的振动。

一地铁振动对周围建筑的影响振动对建筑物的影响，轻微的会出现墙皮剥落、墙壁龟裂、地板裂缝，严重则导致基础变形或下沉。

地铁引起的振动一般都低于结构的破坏振级，不会造成像地震那样的直接破坏，但它能引起结构的局部颤振，如门窗及室内物件的振动，甚至在附近一些建筑物内引起二次结构噪声，使人明显感觉不适，造成失眠、烦躁等症状，严重干扰人们的日常生活。

二地铁振动的控制解决办法根据地铁振动的产生、传播和相关因素的分析，可以从以下三方面来考虑地铁振动的控制：（1）振源减振控制最直接的方法是从振动的源头减震，根据地铁振动产生的机理和影响因素的分析，可以采取以下措施：①列车轻型化。

②采用重型钢轨和无缝线路。

③列车轮平滑化。

采用弹性车轮、低阻尼车轮等车轮平滑措施，钢轨间的摩擦，可有效降低车辆振动强度。

④采用适当的弹性扣件或轨道减振器。

⑤适当控制地铁列车运行速度。

⑥采用具有噪声低、振动小、造价低、污染小、能耗低、安全性能好等诸多优点的直流电机，这也是21 世纪轨道交通的发展方向。

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钢轨波磨对地铁车辆动力学响应的影响
作者：钟硕乔吴磊李伟肖新标金学松
来源：《计算机辅助工程》2012年第06期
摘要：建立地铁车辆-轨道耦合动力学模型，将钢轨视为弹性离散点支撑的无限长Timoshenko梁，将实测钢轨短波波磨不平顺数据作为不平顺激励.通过数值计算得到在科隆蛋扣件线路上不平顺发展过程中车辆动力学响应的变化情况.随着短波波磨不平顺幅值的增大，
轮对和转向架的横、垂向加速度以及轮轨横、垂向力均呈增大趋势，且受不平顺程度的影响较大.结果表明钢轨波磨主要影响车辆系统的垂向振动.
关键词：车辆-轨道耦合动力学；钢轨波磨；轮对；转向架；轮轨力
中图分类号： U270.2 文献标志码： B。

地铁车辆轮轨系统的振动特性研究地铁作为一种快速、便捷、安全的交通工具，已经成为现代城市不可或缺的一部分。

然而，随着地铁线路越来越多，地铁车辆轮轨系统的振动问题引起了人们的关注。

在本文中，我们将探讨地铁车辆轮轨系统的振动特性，并研究其对乘客和结构的影响。

首先，我们需要了解地铁车辆轮轨系统的组成。

地铁车辆由车轮、车轴、车体和悬挂系统构成，而轨道由轨道板和轨道固定装置组成。

当车辆行驶在轨道上时，车轮与轨道之间会产生摩擦力，从而引发轮轨系统的振动。

地铁车辆轮轨系统的振动特性可以通过振动分析来研究。

一般来说，地铁车辆的振动可以分为两种类型：轴向振动和横向振动。

轴向振动是指车辆在行驶过程中，车轮沿着轨道方向的振动。

而横向振动则是指车辆在行驶过程中，车轮与轨道垂直方向的振动。

轮轨系统的振动会对乘客和结构产生一定的影响。

首先，振动会对乘客的乘车体验造成不适。

当车辆出现较大的振动时，乘客可能感到晃动和不稳定，增加了行车过程中的不安全感。

其次，振动也会对轨道和车辆的结构产生磨损和破坏。

持续的振动会导致轨道的疲劳裂纹和车辆部件的磨损，进而增加了维护成本和安全隐患。

为了减小地铁车辆轮轨系统的振动，工程师们采取了一系列的措施。

首先，通过改进车辆的悬挂系统和减震装置，可以减小车辆的振动。

其次，通过设计和施工合理的轨道，可以减小轮轨之间的摩擦力和振动。

另外，中低频振动通常可以通过新增隔振垫层来减小。

在一些敏感区域，如住宅区附近，可能还需要采取降噪措施来保障居民的安宁。

除了工程措施，科学研究也对地铁车辆轮轨系统的振动特性提供了深入的认识。

研究人员通过模拟试验和数值模拟，分析了轮轨系统的动力学行为，揭示了振动的产生机理。

同时，他们还研究了各种因素对振动的影响，如车速、车重、轨道几何等。

这些研究为优化地铁轮轨系统的设计和维护提供了重要的依据。

综上所述，地铁车辆轮轨系统的振动特性是一个复杂的问题。

它既与乘客的乘车体验密切相关，又对轨道和车辆的结构产生影响。

关于地铁车辆振动异常问题的探讨摘要：随着社会经济的不断发展，城市地铁运行技术和车辆性能虽然越来越成熟，但车辆异常振动仍是地铁行业中的一大困扰。

地铁车辆在操作运行过程中可能发生异常振动，异常振动会降低车辆乘坐舒适性，导致乘客的投诉，也会造成车辆的结构损伤，影响车辆安全。

稳定、准确、快速定位异常振动，有利于提高地铁车辆维修水平，提高地铁运营的形象。

基于此，下面将对我国地铁车辆振动的异常问题进行研究分析，并具有针对性的提出合理的解决措施，进而能够使地铁车辆异常问题能够及时得到有效解决，确保我国地铁车辆实现安全、稳定的运行。

关键词：地铁车辆；异常振动；原因；解决对策在城市交通日益拥堵的今天，地铁作为一种缓解交通压力、低碳节能的重要的交通工具而得到了极大程度发展，目前我国不少城市都兴建了地铁，并且还有一些城市在规划筹建当中。

结合实践来看，地铁具有运量大、速度快、低碳节能以及缓解交通压力等众多优点，但由于受到多种因素所影响，部分地铁车辆运行中会出现异常振动的现象，如果采取相应措施予以解决，不但会对驾乘人员的舒适及健康造成影响，同时更会对沿线地面建筑物安全性构成危害。

有鉴于此，下文将基于笔者相关文献研究以及自身工作经验对地铁车辆振动异常进行探讨，以供广大同行参考。

一、地铁车辆振动来源探究根据笔者研究发现，地铁车辆所产生振动绝大部分是由于列车行驶过程中车轮对与钢轨二者互相作用而引发，这是因为地铁长期运行时，随着车轮与钢轨间作用不断加剧，这不仅会造成车轮出现一定程度的磨损，甚至是车轮因此而出现扁疤与失圆的现象，并且钢轨也会受到长期相互作用而产生浪型的磨损。

在这种地铁车轮与钢轨二者都出现不同程度磨损的情况下，地铁车辆运行中出现异常振动就无法避免了。

结合实践来看，根据振动方向不同，地铁车辆异常振动一般有垂向和横向两种。

地铁车辆垂向振动异常振动常见于运行中，并且会影响地铁运行稳定性。

根据相关研究表明，造成地铁车辆垂向振动异常产生的原因通常是车轮偏心、轨道不平以及轮轨这三个出现碰撞；地铁车辆横向振动异常振动除了会造成运行稳定性受到严重影响外，还会致使车辆偏移轨道中心线。

地铁轨道减振措施的分析与探讨摘要：在地铁施工过程中，振动是一个很重要的影响因素。

地铁运行时，轨道对钢轨的压力作用引起钢轨的振动，从而影响到钢轨本身的疲劳和结构的强度。

地铁运行产生的振动，主要是地铁运营引起的振动，其次是轨道不平顺引起的振动。

随着城市轨道交通的迅速发展，其引起环境振动的影响也越来越严重。

因此，为了保证地铁运行时设备、人员和周围环境的安全，有必要对地铁运行产生的振动进行控制。

关键词：地铁轨道；减振措施；分析与探讨前言随着我国经济的快速发展，城市交通拥堵问题越来越严重。

为缓解城市交通压力、提高居民生活质量，各大中城市都在积极规划和建设地铁工程。

然而，由于地铁列车运行时会产生振动并传递到周围环境中，对周边建筑物造成一定影响，因此，如何降低地铁列车运行时所引起的地面振动，是当前亟待解决的一个重要课题。

1地铁振动的来源和危害地铁车辆在运行时，列车产生的振动主要是由轮轨接触产生的振动。

当列车在隧道内运行时，由于隧道断面小，列车运行速度快，轮轨之间产生的切向力较大，从而产生较大的垂向力和水平力，使轨道上的钢轨产生位移，从而产生振动。

当列车通过隧道时，列车将会受到地面以下物体的切向加速度和垂向力的作用。

另外，地面以下物体在运行过程中产生的振动也会传递到地铁车辆上。

当地铁运行速度达到80km/h以上时，车速越快其影响越大，当地铁运行速度达到100km/h 时，其振动影响已相当大了。

地铁振动对环境的影响主要表现为：对建筑物本身的破坏和影响；对建筑物内部设备系统工作状态的影响；对周围环境造成振动危害。

地铁振动造成的危害主要有：引起地面建筑和构筑物受损；引起隧道衬砌结构损伤；引起地下管道和电缆损伤；影响城市环境景观。

因此，如何有效地控制地铁振动是地铁设计中需要解决的关键问题。

在现代城市公共交通系统中，车辆运行速度和平稳性都要保证满足一定的要求。

车辆行驶过程中产生的振动对环境影响较大。

2地铁轨道减振措施2.1减振道床减振道床是将混凝土道床换成具有一定弹性的减振道床。

轨道交通轨道维修常见问题探究摘要：随着地铁线路数量增加，钢轨的养护和维修成为地铁运营关注的重点。

后期钢轨管理工作将不断总结现有运维经验，在新型工艺材料运用、钢轨数据智能检测、钢轨状态综合分析等方面深入探索，科学制定钢轨养修制度，确保轨道交通运行安全。

下面本文就轨道交通轨道维修常见问题进行简要探讨。

关键词：轨道交通；轨道维修；常见问题；1轨道交通轨道伤损研究概述1.1 波磨及波磨掉块钢轨波浪形磨耗，简称波磨，是指在轮轨滚动接触表面出现的类似波浪的规律性不均匀磨耗现象。

影响波磨的因素有很多，波磨和曲线半径、扣件类型、道床结构、车辆轮对、行车速度等多种因素有关。

地铁波磨主要发生在小半径曲线地段，半径越小，波磨发展越迅速。

波磨掉块，即波磨产生后，由于车轮和钢轨振动，在波磨波谷由于钢轨应力集中产生裂纹掉块，波磨掉块一般产生于轨道弹性较差的波磨地段。

1.2 侧磨及轨距角掉块钢轨侧磨发生在曲线上股，列高速通过曲线时，曲线上股钢轨为车辆轮对导向，曲线上股钢轨在轮对竖向力和横向力的作用下产生侧磨。

曲线侧磨主要在小半径曲线区段，半径越小，侧磨发展越迅速。

这是由于随着曲线半径的减小，车辆通过较小曲线半径线路时的轮轨横向力和冲角较大，使得轮缘极易与钢轨贴靠加剧轮轨间的作用导致其磨耗相对较大。

其次，车辆在通过较小曲线半径时轮对会产生较大横移量或轮轨导向力不足将导致两点接触和严重的钢轨侧磨现象。

1.3 接头类伤损1）钢轨眼孔裂纹。

从受力角度分析，钢轨眼孔位于钢轨中和轴附近，由于轨腰钻孔，钢轨强度降低，在应力传递过程中，螺栓孔周围产生应力集中，同时由于接头错牙、轨缝等因素，车轮通过接头时产生冲击，螺栓孔周围应力集中加剧，从而形成钢轨眼孔裂纹（见图1）。

钢轨眼孔裂纹也与钻孔作业有关，钻孔位置偏斜、钻孔未倒棱都能造成钢轨眼孔裂纹，钻孔位置偏斜，螺栓和钢轨受剪，钻孔未倒棱螺栓孔附近积累较多铁屑、毛刺，在螺栓剪切力的作用下形成眼孔裂纹。

关于钢轨波磨的探讨摘要：随着铁路的高速发展，广州地铁的各线路密集形的运输方式，钢轨波磨已成为常见的钢轨病害，尤其是在小半径曲线地段，波磨出现的几率更高。

波磨不仅对铁路行车构成了一定的危害，更增加了线路维修养护的工作量和难度。

本文结合轨道的结构特点去分析钢轨波磨的成因，根据波磨的成因提出如何整治和预防波磨病害的建议，进而减少波磨带来的危害，提高轨道的平顺性，保证铁路运输的安全。

关键词：地铁；钢轨；波磨；成因；整治预防引言本报告主要以广州地铁二、八线为调研对象，对存在波磨现象区段的轨道结构进行分析，以求达到找出最佳的消除波磨的措施；另一方面，也旨在对波磨产生的原因进行分析，对未产生波磨或有波磨发展趋势的钢轨做好预防措施。

一、波磨规律钢轨波磨的规律有：1、波磨波长范围一般为300-600 mm；2、波磨一般从钢轨接头处发生，并向钢轨大腰扩展；3、波磨一般发生在小半径曲线的外侧钢轨上，而且半径越小，波磨形成和发展的速度越快；坡度越大，波磨形成也越快；4、波磨严重程度随轨道类型不同而不同。

混凝土枕地段较易发生波磨，木枕地段波磨略轻于混凝土枕地段；5、波磨地段道碴粉化速率快，道床板结、翻浆冒泥病害严重，设备损耗率大，轨枕失效多，暗坑、吊枕多。

二、钢轨波磨调查八号线的宝-沙间段以及万胜围岔群处的导曲线部分波磨比较普遍存在，梯形轨枕在某小半径（R=350m）曲线的地段普遍出现波磨，普通道床地段也有波磨现象发生，但均为小半径曲线地段，且多产生在曲线下股。

打磨处理可以起到不错的效果。

二号线在洛-南区间的波磨情况也比较普遍存在，波长达到40mm，平均谷深达到0.35mm，以下为弹性整体道床地段出现的3种波磨情况：第一种情况为运营初期，钢轨波磨出现在小半径曲线头尾及与其他轨道的过渡段上；第二种情况是在线路运营后，在曲线地段若干处出现范围约1m的局部不平顺诱发的波磨，局部波磨；第三种情况是出现在小半径反向曲线区段。

三、波磨成因探讨城市轨道交通已逐步成为城市中振动及噪声的主要污染源。

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。

钢轨波磨对高速车辆动力学性能的影响郭涛;侯银庆;胡晓依;侯茂锐【摘要】运用ANSYS有限元软件及SIMPACK动力学软件联合建立高速动车组刚柔耦合动力学模型,选取客运专线高速区段典型的钢轨波磨(波长120～150 mm,波深0.02～0.06 mm),在充分考虑柔性轮对共振模态的基础上,研究钢轨波磨对车辆动力学性能的影响.研究结果表明:轮轨垂向力、轴箱振动加速度级与构架振动加速度级均随着波深的增大而增大,随着速度的增大基本呈增大趋势,与波长呈反比关系.但个别速度及波长下由于通过频率与固有频率存在共振,会影响上述变化规律;通过频率为550～600 Hz时,一系弹簧与减振器对轴箱振动的隔振效果较差.【期刊名称】《铁道建筑》【年(卷),期】2019(059)003【总页数】5页(P111-115)【关键词】客运专线;钢轨波磨;仿真分析;柔性轮对;轮轨作用力;振动加速度级【作者】郭涛;侯银庆;胡晓依;侯茂锐【作者单位】中车唐山机车车辆有限公司,河北唐山 064000;北京交通大学机械与电子控制工程学院,北京 100044;中国铁道科学研究院集团有限公司铁道科学技术研究发展中心,北京 100081;中国铁道科学研究院集团有限公司铁道科学技术研究发展中心,北京 100081【正文语种】中文【中图分类】U270.1+1钢轨波磨是在轨面沿纵向一定长度范围内出现的周期性不平顺，通常以多处非连续呈现在钢轨表面[1]。

当列车高速通过波磨区段时，轮轨间会产生高频的轮轨冲击振动，不仅会增大列车运行时产生的噪声污染，也会引起车辆、轨道、扣件等各结构部件产生疲劳损伤，严重危害列车运行安全。

针对钢轨波磨问题，目前主要针对其形成机理进行了大量研究。

文献[2-4]通过现场跟踪调查和试验研究，认为钢轨波磨的发展与轮轨系统垂向振动的固有频率相关，且初始波磨引起的振动频率应小于轮轨系统的共振频率。

文献[5-6]研究指出：轨道垂向“pinned-pinned”共振很可能是短波长波磨形成的主要因素。

钢轨波磨对地铁车辆振动噪声的影响张硕发布时间：2021-07-30T07:45:05.058Z 来源：《防护工程》2021年10期作者：张硕[导读] 随着我国交通事业繁荣稳定发展，地铁成为广大旅客出行的重要交通工具，乘客对车辆运行安全以及乘坐舒适性具有较高要求。

北京市地铁运营有限公司线路分公司 100082摘要：随着我国交通事业繁荣稳定发展，地铁成为广大旅客出行的重要交通工具，乘客对车辆运行安全以及乘坐舒适性具有较高要求。

然而伴随地铁线路服役时间增加，可能会产生波磨，也即具有特定波长和幅值的波浪形磨耗。

一般情况下，波磨不仅会破坏轮轨系统部件，同时会辐射轮轨噪声，降低了轮轨部件的使用寿命，威胁车辆运行安全。

目前，我国地铁线路所采取的轨道结构整体而言减振性能优良，但是运行过程中的各类钢轨波磨现象仍旧无可避免。

基于此，本文将重点阐述钢轨波磨对地铁车辆振动噪声的影响，希望对相关问题的解决有参考价值。

关键词：钢轨波磨；地铁；车辆振动；噪声；影响引言：作为一种公共交通形式，地铁充当着大中型城市公共交通的骨干，凭借安全快捷、节能环保等优势受到城市出行人员的青睐。

但是，在地铁运行过程中，地铁列车车内噪声问题也逐渐暴露出来，受到社会各界的高度关注。

近几年来，国家制定并出台了噪声防治方面的相关法律，解决地铁车辆智能噪声问题刻不容缓，这也就需要相关部门人员客观看待钢轨波磨对地铁车辆振动噪声的影响，在此基础上采取有效的应对措施。

一、地铁列车噪声源地铁车辆振动噪声问题备受关注，而追根溯源，其噪声源主要来自于轮轨噪声、辅助设备噪声、集电系统噪声、牵引系统噪声等几方面。

而结合相关研究成果来看，在地铁运行时速小于60千米时，其噪声主要由牵引系统噪声以及辅助设备噪声两方面构成；在地铁运行时速为60~120千米时，其噪声主要为轮轨噪声；而在地铁运行时速高于200千米时，空气动力噪声占地铁车辆振动噪声的主体。

结合地铁的实际运行时速来说，轮轨噪声为主要噪声源。

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。

地铁车辆振动异常问题探讨城市地铁运行技术和车辆性能虽然越来越成熟，但车辆异常振动仍是地铁行业中的一大困扰。

文章通过车辆本身和行车路况两者之间的联系，对地铁发生异常振动的实质因素进行分析，并提出了一些解决措施以助于地铁安全稳定的运行。

标签：地铁车辆；振动因素；改进1 产生振动的理论分析1.1 地铁振动的主要来源地铁产生的振动主要来源于地铁列车轮对与钢轨间的相互作用，长时间的相互作用力会使轮轨发生磨损，有的列车轮子会出现失圆甚至产生扁疤的现象，钢轨也会因为长期磨损而产生波浪型损耗。

在地铁运行的过程中，车轮和钢轨之间产生的相互作用力会造成车辆和钢轨、道床之间的振动，主要包含两种情况：一种是横向振动，是由于轮轨之间横向缝隙和车轮在轨道方向水平运行不稳定的作用力下产生的强迫振动，在惯性的作用下，车轮会产生不改变其运动方向的情况，从而会产生偏移轨道中心线的趋势；另一种是垂向振动，竖向振动的产生是由于随机性激励（轨道不平）、周期性激励（车轮偏心）和轮轨之间发生碰撞等引起的。

1.2 地铁振动的传播情况地铁振动的传播是一种很复杂的波动现象，包括纵波、横波和表面波，其中以表面波占主导地位。

传播过程当中，波的能量会有所扩散被各种不同介质吸收，由于传播介质不同，地铁产生振动会发出不同程度的噪声，这种噪声被分为空气声和固体声两种形式。

所谓空气声就是通过空气进行传播的噪声，而列车轨道系统撞击震动通过轨道、道床、隧道和钢筋混凝土等传播到地表建筑物上引起的振动被称为固体声。

2 产生振动的主要因素2.1 列车本身方面在车辆结构方面的影响振动因素有车轮偏心和车轮材质不均等。

另外，车辆上的一些辅助设备（动力设备、电气设备、牵引电机、空调）等产生的振动也对车辆产生振动有一定的影响。

衡量车辆振动大小的重要指标之一就是振动加速度，因此，通过对车辆运行时的振动加速度的检测对车辆振动进行评估，如图1所示，在车辆不同位置安装传感器（振动加速度）。

地铁钢轨波磨形成机理研究的开题报告一、选题背景和意义地铁钢轨的波磨问题一直是地铁运营中的一个难点问题，不仅增加了地铁列车的振动，影响了乘客的舒适度，还增加了维修成本和安全风险。

因此，研究地铁钢轨波磨形成的机理，对于改善地铁运营质量和安全性，降低运营成本具有重要的意义。

二、选题目标和研究内容目标：通过对地铁钢轨波磨形成的机理进行深入分析，找出波磨产生的根本原因，为地铁钢轨的保养和维护提供科学依据。

研究内容：1. 地铁钢轨波磨问题的现状和影响分析；2. 地铁钢轨波磨形成的机理，包括轨道力学特性、列车运行动态特性等方面的分析；3. 地铁钢轨波磨的预测和检测技术，包括现有的波磨检测方法和技术的优缺点分析；4. 地铁钢轨波磨的防治措施和维护方法，包括地铁公司日常保养措施和钢轨更换等方面的分析。

三、研究方法和技术路线方法：本研究采用文献调查、数据分析、数值模拟和实验分析等方法，对地铁钢轨波磨形成的机理进行深入研究。

技术路线：1. 文献调查和数据分析：收集和分析国内外关于地铁钢轨波磨形成机理和防治措施的相关文献和数据，并建立相应的数据库；2. 数值模拟：使用有限元分析软件建立地铁钢轨的数学模型，通过数值模拟的方式分析轨道受力情况和列车运行特点等方面的问题；3. 实验分析：通过实测数据和现场实验等方式，验证数值模拟结果的可靠性，找出道路波磨形成的详细机理。

四、预期成果和创新点预期成果：1. 建立地铁钢轨波磨形成的机理模型，找到波磨产生的根本原因；2. 提出有效的预测和检测方法，及有效的防治措施和维护方法；3. 报告、论文等形式的研究成果，为地铁公司提供科学的决策支持。

创新点：1. 本研究围绕地铁钢轨波磨形成的机理进行研究，对现有问题进行科学的分析与解决；2. 采用数值模拟和实验分析相结合的方式，使得研究结果更加准确和可靠；3. 提出了一整套的防治措施和维护方法，为地铁运营提供了科学的指引。

五、研究计划和进展情况研究计划：1. 前期调研和资料收集（2个月）；2. 地铁钢轨数值模拟和实验分析（6个月）；3. 结论分析和论文写作（4个月）。