城市轨道交通钢轨阻尼器阻尼性能、浮置板用隔振器静刚度和疲劳、减振垫、隔振器振动阻尼比试验方法.docx

附录A钢轨阻尼器阻尼性能试验方法（规范性附录）A.1简介铁路列车在运行过程中，车轮和轨道之间的相互作用会产生振动，在运行时还会产生噪声。轨道结构的振动响应决定了其对滚动噪声的贡献水平。该方法假定钢轨中的振动波可以视为两个弯曲波（横向和竖向）的叠加。轨道可以被简化为一个梁模型，该简化可以用于测量“钢轨振动衰减率”，以评估钢轨阻尼器安装前后钢轨的阻尼性能。A.2术语及定义A.2.1频率响应函数（FRF）频域内动力响应与激励力之比（见ISO7626-1）。注1：该术语指以三分之一倍频程谱形式出现的FRF的平均谱幅，注2:频率响应函数（FRF）被用来泛指加速度频响函数（加速度响应/激振力）或速度频响函数（速度响应/激振力）。该术语不用于指位移频响函数。注3：可以使用单个激励点和多个响应点之间，或单个响应点和多个激励点之间的一组FRF1.1.在本标准中，固定传感器和移动激励锤的情况是最容易实现的。A.2.2加速度频响函数在谐振运动中，机械系统中某一点的加速度响应与同一点或不同点的激励力的复数比值（另见ISO7626-1和ISO2041）。注：加速度频响函数是一种FRF,通常表示为窄带复数谱。在本标准中，它也可以表示为三分之一倍频程谱。A.2.3速度频响函数在谐振运动中，机械系统中某一点的速度响应与同一点或不同点的激励力的复数比值（见ISo7626-1和ISO2041）。注：速度频响函数是一个FKE通常表示为窄带复数谱。在本标准中，它也可以表示为三分之一倍频程谱A.2.4直接FRF激励力施加点处的FRF,在同一位置（尽可能使激励锤和传感器靠近）和同一方向上测量得到的FRF（见ISO7626-1）。A.2.5传递FRF在与激励力施加点不同的位置处测量得到的FRFo注：具体的FRF,应该注明激励力以及动态响应的方向和位置。A.2.6钢轨振动衰减率（DR）钢轨竖向或横向弯曲波的振动幅值衰减率与沿钢轨距离的函数关系。注：它表示为三分之一倍频程谱的形式，以分贝/米（dBm）表示弯曲波振动幅值衰减与距离的关系。A.2.7测试区段与一组特定的测量数据相关的一段轨道。A.2.8三分之一倍频程谱三分之一倍频程内的均方值或均方根值的谱（见ENISO266）oA.2.9对比轨道区段用于描述轮轨噪声满足规范要求的轨道区段。注：这些要求通过钢轨振动衰减率和轨道声学粗糙度级来表达轨道振动响应。它们旨在确保测量的可重复性。A.2.10力锤附有力传感器的激励仪器，用于对轨道结构施加激励力。A.3测试与数据采集方法A.3.1测试区段的选择在整个测试区段中，对于所有可能影响衰减率的轨道参数应是不变的。这些参数包括轨道横剖面、轨下垫板的刚度、轨底坡和轨枕间距等。测试区段应为长焊轨，即不应有任何钢轨伸缩缝。A.3.2传感器的位置传感器布设位置应位于测试区段内，距测试区段中心点至少20米，应位于两个轨枕之间的跨中点。加速度传感器不得靠近处于异常状态的钢轨支撑。特别日7E.a）距离传感器位置不到3米的范围内不得有松动的扣件；b）与传感器位置直接相邻的扣件上不得有缺失或损坏的弹条；C）传感器位置离钢轨焊缝不得少于5米；d）传感器位置距离钢轨伸缩缝不得少于40米。在测试区段内，对于直接FRF要进行三次测量，且应至少在三个传感器位置上进行，与上述a）至d）要求一致。如果测试结果中至少有两个点的FRF是相似的，则可以认为这些传感器位置能够代表整个测试区段，随后可以用于其余的测量。注：如果使用该步骤无法得到传感器的有效位置，可能是因为此测试区段的轨道结构不够均匀，不能用单一的衰减率来描述，此时应该寻找另一个测试区段。A.3.3传感器的安装在钢轨的竖直方向上,应固定在轨头上，如果无法做到，需固定在轨底板上。在轨道的水平方向上，应固定在轨头的外表面。传感器应固定在图A.3.3所示位置的钢轨上（传感器直接用粘合剂粘接）。注为了保持测量系统的完整性,最好对传感器进行电气绝缘处理。图A.3.3传感器在轨道横截面上的位置A.3.4激励力在竖直和水平方向上，用具有足够刚度的力锤对轨头施加激励力，以确保在所需要的频率范围内对力和动态响应进行高质量的测量。注：在实际中，为了在所需频段上限获得良好的测量质量，建议使用钛金属锤头的轻力锤。在大多数情况下，它能满足较低频段的测母质母，另一方面，硬度较低的锤头可以在低频段产生更好的测量质增。测试中，只需要用力锤轻轻敲击，这样不会损坏钢轨的表面。ISO7626-5规定了相干函数的使用条件，以确保测量数据的良好质量.A.3.5采集系统采集系统应包括：a) 一台有两个或更多通道的数据采集仪，或任何用于数字采集和处理信号的同等数字设备；b) 一个带力传感器的力锤；c)带有适当信号调节系统的加速度传感器，测量范围至少达到10kHz。注：在对信号进行数字采样之前，应考虑采用抗混叠滤波器。测量设备应符合EN1.SO/IEC17025的要求。A.3.6计算FRF竖向FRF应在竖直方向的力脉冲作用下测量轨道的动态响应而获得，横向FRF应由横向力脉冲获得。FRF最后应表示为三分之一倍频程频谱的形式，至少涵盖IOOHz到5000Hz之间的频带。如果测试中使用模拟滤波器，应满足EN61260的要求。对于每个FRF,应为至少4个有效力脉冲的平均FRF。每个FRF测量的质量（重现性、线性等）应使用其相干函数进行检查。注大多数采集系统产生的窄带数据具有恒定的频率增量。采样时长应限制在钢轨内脉冲响应减少到背景噪声信号水平所需的时间之内。A.3.7测量位置图A.3.7显示了以轨枕间距（或轨道支撑间距）为函数而确定的激励点位置。如果钢轨没有支撑或扣件，则激励点具体位置以0.6米的轨枕间距为准来确定。锤击位置分为：0点、近场、远场。0点的位置位于第一个轨枕跨中点，称为跨中0。当力脉冲施加在这一点时（在实践中，也是尽可能地接近这一点），测量的是直接FRF。近场的锤击点位置，从0点开始，间隔相当于轨枕间距的四分之一，直到跨中2；然后从此开始，间隔为轨枕间距的一半，直到跨中4；然后在每个轨枕跨中位置，直到跨中8。如图A.3.7所示，远场的锤击点位置位于跨中10、12、16、20、24、30、36、42、48、54和66上。锤击应至少进行到所有频率的响应相对于同一频率的直接FRF来说变得可以忽略的那一点，或者，在0点和激励点之间的响应振级差，在三分之一倍频程的每个频带上应至少是10dB°在衰减率很低的情况下，有必要在跨中66以外的更大距离上进行测量。X1.JLJ LJ LJ II IJ Ll II I JX666768 (.)1.Il_l151620243036如果通过后处理将FRF频谱转换为三分之一倍频程谱，则应计算三分之一倍频程每个频带的下限和上限频率之间速度频响函数或加速度频响函数的均方根值（见ENISO266）o鉴于衰减率取决于轨下垫板的材料特性，在测量过程中应记录钢轨温度。A.3.8测量次数在同一测试区段内，至少应测量两套钢轨振动衰减率：或者在另一条钢轨上测量；或者在同一条钢轨上的不同位置上测量，两次测量的位置之间至少相距10米。A.4数据处理测量数据应是速度频响函数或加速度频响函数，以三分之一倍频程谱的形式。DR4.343SA(x0)2'(A.1.)式中：DR钢轨振动衰减率n锤击点索引数A(xn)在第Xn点锤击产生的频响函数A(xo)在第Xo点锤击产生的频响函数对于一个具体的XmaX值，可以计算其最小衰减率：(A.2)ORmin=詈XmaX式中：DRmin最小钢轨振动衰减率Xmax用于钢轨振动衰减率测试的最大距离公式(A.1)和公式(A.2)计算的衰减率可以进行如下比较：如果公式(A.2)计算的数值大于公式(A.1)计算的三分之一倍频程中任意一个值的一半，则可以认为钢轨振动衰减率的测试不够准确。注1：一般认为Xn1.aX=40m适合评估大多数轨道的衰减率。另一方面，要注意到对于某些安装柔性连接系统的轨道.其在某些频段的衰减率明显偏低。附录B城市轨道交通浮置板用隔振器静刚度和疲劳试验方法（规范性附录）B.1样品试件为隔振器组件产品。试件数量不少于3个。B.2试验设备采用能施加2.5HZ5Hz频率下至少施加IOOkN荷载的材料试验机或电液伺服试验机。试验机精度不低于500N,示值允许偏差不大于1%。检验装置如图B.2所示。底板和加载板为上下表面刨平的钢板，厚度不小于IOmm,加载长度和宽度比试件的基本尺寸应至少大IOmm。加载板与百分表或位移计接触光滑。位移计应对称布置加载板四个角。荷载定义如下：a) A荷载：浮置板分配到每个隔振器的重量，单位kN；b) B荷载：浮置板分配到每个隔振器的重量与列车定员荷载下分配重量之和，单位kN。8.3 静刚度试验方法检验前，隔振器组件先进行预压两次，预加荷载速度为2kNs3kNs。预加荷载至B荷载，并保持20s,卸载后再保持20s。检验开始时，将四个百分表调整为0,然后以2kNs3kNs的速度分别匀速加载A荷载和B荷载各停留20s1同时记录试样加载时的压缩量(压缩量分别为四个百分表读数的平均值)，卸载后保持20s再重新加载，如此反复3次，将3次压缩量取平均值，即为A荷载和B荷载时试样的平均压缩量。静刚度K按(B.1)计算：(B.1)KJP=QA)X(Xb-Xa)式中：XB试样在加载B荷载时的压缩量(mm)；XA试样在加载A荷载时的压缩量(mm)。8.4 疲劳试验方法隔振器疲劳试验应按螺旋弹簧疲劳试验规范GB/T16947进行。底板和加载板为上下表面刨平的钢板，厚度不小于IOmm,加载长度和宽度比试件的基本尺寸应至少大IOmmO疲劳试验荷载下限为浮置板分配到每个隔振器的重量，单位kN；疲劳试验上限为浮置板分配到每个隔振器的重量与列车定员荷载下分配重量之和乘以动力系数，单位kN。附录C城市轨道交通浮置板用减振垫性能检验方法（规范性附录）c.试件试样尺寸30OmmX300mm,上、下力口载30OmmX300mm,厚度不小于50mm的钢板。C.2检验设备和检验装置采用材料试验机或电液伺服试验机。试验设备最大量程不大于IOOkN,精度不低于500N,示值允许偏差不大于1%。检验装置如图C.2所示。图C.2试验装备示意图C.3静刚度试验方法预加静载荷至9kN,卸载，等待IoS后，再一次加载20N±5N,保持载荷,将试验机力值清零或记录为零点，并将百分表调零，开始试验。试验开始后，以Immmin的速度均匀加载至9kN,然后以Immmin的速度从卸载至1.8kN,如此反复试验3次，记录第3次加载至9kN和卸载至1.8kN时样品的压缩量，分别记为AA和AB。垫板的静刚度按下式计算：So=O.O8/(A-B)式中：S1.垫板静刚度(kNmm3)；0.08标准系数；A垫板在加载9kN时的压缩量(mm)；B垫板在加载1.8kN时的压缩量(mm)。C.4动刚度试脸方法施加周期荷载09kN2.25kN,加载频率(4±1)Hz,减振垫温度增加至40C。或以上，则需降低加载频率或通过通风等方式冷却使减振垫温度小于40Coo荷载循环IOOO次，在最后的100次荷载循环中，记录10个循环的实际加荷载和压缩量，取平均值后求得减振垫动刚度。附录D城市轨道交通浮置板用隔振器振动阻尼比试验方法（规范性附录）D.1样品样品为隔振器组件产品，样品数量不少于3个。D.2试验设备将单个隔振器放置在一块质量为m的均匀质量块下方具有一定刚度的平面上，质量块的中心应与隔振器的中心对齐，形成单自由度质量弹簧系统。质量块的重量为实际工程中浮置板分配到每个隔振器的平均重量。在质量块尽量靠近中心布置2个振动传感器，测试时对质量块顶面中心进行冲击，记录在冲击荷载作用下质量块的自由振动衰减波形。,振动传感器苜;质量7图D.2试验装备示意图D.3试验步骤D.3.1建立单自由度质量弹簧系统，隔振器额定荷载或配重为2吨。D.3.2通过系统质量中心作用一瞬态力，采用锤击法（瞬态冲击力），使系统自振衰减，衰减波形周期不得少于3个，否则数据无效。D.3.3记录系统质量中心的自振衰减波形曲线，参见图D.3。进行不少于3次试验，取3次试验结果的平均值。D.4检验结果隔振器振动阻尼比应按GB/T15168-2013振动与冲击隔离器静、动态性能测试方法进行。振动阻尼比计算按公式（D.1）(D.1)式中：振动阻尼比；损耗因子；再第i个波峰的振动幅值；1.第，个波谷的振动幅值；x,+rt第个波峰的振动幅值；Xe第，个波谷的振动幅值；自振衰减波形个数。时间/s图D.3自振衰减波形图