城市軌道交通鋼軌阻尼器阻尼性能、浮置板用隔振器靜剛度和疲勞、減振墊、隔振器振動(dòng)阻尼比試驗(yàn)方法

附錄A鋼軌阻尼器阻尼性能試驗(yàn)方法

（規(guī)范性附錄）A.1簡(jiǎn)介鐵路列車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中，車(chē)輪和軌道之間的相互作用會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，在運(yùn)行時(shí)還會(huì)產(chǎn)生噪聲。軌道結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)決定了其對(duì)滾動(dòng)噪聲的貢獻(xiàn)水平。該方法假定鋼軌中的振動(dòng)波可以視為兩個(gè)彎曲波（橫向和豎向）的疊加。軌道可以被簡(jiǎn)化為一個(gè)梁模型，該簡(jiǎn)化可以用于測(cè)量“鋼軌振動(dòng)衰減率”，以評(píng)估鋼軌阻尼器安裝前后鋼軌的阻尼性能。A.2術(shù)語(yǔ)及定義A.2.1頻率響應(yīng)函數(shù)（FRF）頻域內(nèi)動(dòng)力響應(yīng)與激勵(lì)力之比（見(jiàn)ISO7626-1）。注1：該術(shù)語(yǔ)指以三分之一倍頻程譜形式出現(xiàn)的FRF的平均譜幅。注2：頻率響應(yīng)函數(shù)（FRF）被用來(lái)泛指加速度頻響函數(shù)（加速度響應(yīng)/激振力）或速度頻響函數(shù)（速度響應(yīng)/激振力）。該術(shù)語(yǔ)不用于指位移頻響函數(shù)。注3：可以使用單個(gè)激勵(lì)點(diǎn)和多個(gè)響應(yīng)點(diǎn)之間，或單個(gè)響應(yīng)點(diǎn)和多個(gè)激勵(lì)點(diǎn)之間的一組FRF。在本標(biāo)準(zhǔn)中，固定傳感器和移動(dòng)激勵(lì)錘的情況是最容易實(shí)現(xiàn)的。A.2.2加速度頻響函數(shù)在諧振運(yùn)動(dòng)中，機(jī)械系統(tǒng)中某一點(diǎn)的加速度響應(yīng)與同一點(diǎn)或不同點(diǎn)的激勵(lì)力的復(fù)數(shù)比值（另見(jiàn)ISO7626-1和ISO2041）。注：加速度頻響函數(shù)是一種FRF，通常表示為窄帶復(fù)數(shù)譜。在本標(biāo)準(zhǔn)中，它也可以表示為三分之一倍頻程譜。A.2.3速度頻響函數(shù)在諧振運(yùn)動(dòng)中，機(jī)械系統(tǒng)中某一點(diǎn)的速度響應(yīng)與同一點(diǎn)或不同點(diǎn)的激勵(lì)力的復(fù)數(shù)比值（見(jiàn)ISO7626-1和ISO2041）。注：速度頻響函數(shù)是一個(gè)FRF，通常表示為窄帶復(fù)數(shù)譜。在本標(biāo)準(zhǔn)中，它也可以表示為三分之一倍頻程譜。A.2.4直接FRF激勵(lì)力施加點(diǎn)處的FRF，在同一位置（盡可能使激勵(lì)錘和傳感器靠近）和同一方向上測(cè)量得到的FRF（見(jiàn)ISO7626-1）。A.2.5傳遞FRF在與激勵(lì)力施加點(diǎn)不同的位置處測(cè)量得到的FRF。注：具體的FRF，應(yīng)該注明激勵(lì)力以及動(dòng)態(tài)響應(yīng)的方向和位置。A.2.6鋼軌振動(dòng)衰減率（DR）鋼軌豎向或橫向彎曲波的振動(dòng)幅值衰減率與沿鋼軌距離的函數(shù)關(guān)系。注：它表示為三分之一倍頻程譜的形式，以分貝/米（dB/m）表示彎曲波振動(dòng)幅值衰減與距離的關(guān)系。A.2.7測(cè)試區(qū)段與一組特定的測(cè)量數(shù)據(jù)相關(guān)的一段軌道。A.2.8三分之一倍頻程譜三分之一倍頻程內(nèi)的均方值或均方根值的譜（見(jiàn)ENISO266）。A.2.9對(duì)比軌道區(qū)段用于描述輪軌噪聲滿足規(guī)范要求的軌道區(qū)段。注：這些要求通過(guò)鋼軌振動(dòng)衰減率和軌道聲學(xué)粗糙度級(jí)來(lái)表達(dá)軌道振動(dòng)響應(yīng)。它們旨在確保測(cè)量的可重復(fù)性。A.2.10力錘附有力傳感器的激勵(lì)儀器，用于對(duì)軌道結(jié)構(gòu)施加激勵(lì)力。A.3測(cè)試與數(shù)據(jù)采集方法A.3.1測(cè)試區(qū)段的選擇在整個(gè)測(cè)試區(qū)段中，對(duì)于所有可能影響衰減率的軌道參數(shù)應(yīng)是不變的。這些參數(shù)包括軌道橫剖面、軌下墊板的剛度、軌底坡和軌枕間距等。測(cè)試區(qū)段應(yīng)為長(zhǎng)焊軌，即不應(yīng)有任何鋼軌伸縮縫。A.3.2傳感器的位置傳感器布設(shè)位置應(yīng)位于測(cè)試區(qū)段內(nèi)，距測(cè)試區(qū)段中心點(diǎn)至少20米，應(yīng)位于兩個(gè)軌枕之間的跨中點(diǎn)。加速度傳感器不得靠近處于異常狀態(tài)的鋼軌支撐。特別是：a)距離傳感器位置不到3米的范圍內(nèi)不得有松動(dòng)的扣件；b)與傳感器位置直接相鄰的扣件上不得有缺失或損壞的彈條；c)傳感器位置離鋼軌焊縫不得少于5米；d)傳感器位置距離鋼軌伸縮縫不得少于40米。在測(cè)試區(qū)段內(nèi)，對(duì)于直接FRF要進(jìn)行三次測(cè)量，且應(yīng)至少在三個(gè)傳感器位置上進(jìn)行，與上述a)至d）要求一致。如果測(cè)試結(jié)果中至少有兩個(gè)點(diǎn)的FRF是相似的，則可以認(rèn)為這些傳感器位置能夠代表整個(gè)測(cè)試區(qū)段，隨后可以用于其余的測(cè)量。注：如果使用該步驟無(wú)法得到傳感器的有效位置，可能是因?yàn)榇藴y(cè)試區(qū)段的軌道結(jié)構(gòu)不夠均勻，不能用單一的衰減率來(lái)描述，此時(shí)應(yīng)該尋找另一個(gè)測(cè)試區(qū)段。A.3.3傳感器的安裝在鋼軌的豎直方向上，應(yīng)固定在軌頭上，如果無(wú)法做到，需固定在軌底板上。在軌道的水平方向上，應(yīng)固定在軌頭的外表面。傳感器應(yīng)固定在圖A.3.3所示位置的鋼軌上（傳感器直接用粘合劑粘接）。注：為了保持測(cè)量系統(tǒng)的完整性，最好對(duì)傳感器進(jìn)行電氣絕緣處理。圖A.3.3傳感器在軌道橫截面上的位置A.3.4激勵(lì)力在豎直和水平方向上，用具有足夠剛度的力錘對(duì)軌頭施加激勵(lì)力，以確保在所需要的頻率范圍內(nèi)對(duì)力和動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行高質(zhì)量的測(cè)量。注：在實(shí)際中，為了在所需頻段上限獲得良好的測(cè)量質(zhì)量，建議使用鈦金屬錘頭的輕力錘。在大多數(shù)情況下，它能滿足較低頻段的測(cè)量質(zhì)量，另一方面，硬度較低的錘頭可以在低頻段產(chǎn)生更好的測(cè)量質(zhì)量。測(cè)試中，只需要用力錘輕輕敲擊，這樣不會(huì)損壞鋼軌的表面。ISO7626-5規(guī)定了相干函數(shù)的使用條件，以確保測(cè)量數(shù)據(jù)的良好質(zhì)量。A.3.5采集系統(tǒng)采集系統(tǒng)應(yīng)包括：a) 一臺(tái)有兩個(gè)或更多通道的數(shù)據(jù)采集儀，或任何用于數(shù)字采集和處理信號(hào)的同等數(shù)字設(shè)備；b) 一個(gè)帶力傳感器的力錘；c) 帶有適當(dāng)信號(hào)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的加速度傳感器，測(cè)量范圍至少達(dá)到10kHz。注：在對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字采樣之前，應(yīng)考慮采用抗混疊濾波器。測(cè)量設(shè)備應(yīng)符合ENISO/IEC17025的要求。A.3.6計(jì)算FRF豎向FRF應(yīng)在豎直方向的力脈沖作用下測(cè)量軌道的動(dòng)態(tài)響應(yīng)而獲得，橫向FRF應(yīng)由橫向力脈沖獲得。FRF最后應(yīng)表示為三分之一倍頻程頻譜的形式，至少涵蓋100Hz到5000Hz之間的頻帶。如果測(cè)試中使用模擬濾波器，應(yīng)滿足EN61260的要求。對(duì)于每個(gè)FRF，應(yīng)為至少4個(gè)有效力脈沖的平均FRF。每個(gè)FRF測(cè)量的質(zhì)量（重現(xiàn)性、線性等）應(yīng)使用其相干函數(shù)進(jìn)行檢查。注：大多數(shù)采集系統(tǒng)產(chǎn)生的窄帶數(shù)據(jù)具有恒定的頻率增量。采樣時(shí)長(zhǎng)應(yīng)限制在鋼軌內(nèi)脈沖響應(yīng)減少到背景噪聲信號(hào)水平所需的時(shí)間之內(nèi)。A.3.7測(cè)量位置圖A.3.7顯示了以軌枕間距（或軌道支撐間距）為函數(shù)而確定的激勵(lì)點(diǎn)位置。如果鋼軌沒(méi)有支撐或扣件，則激勵(lì)點(diǎn)具體位置以0.6米的軌枕間距為準(zhǔn)來(lái)確定。錘擊位置分為：0點(diǎn)、近場(chǎng)、遠(yuǎn)場(chǎng)。0點(diǎn)的位置位于第一個(gè)軌枕跨中點(diǎn)，稱(chēng)為跨中0。當(dāng)力脈沖施加在這一點(diǎn)時(shí)（在實(shí)踐中，也是盡可能地接近這一點(diǎn)），測(cè)量的是直接FRF。近場(chǎng)的錘擊點(diǎn)位置，從0點(diǎn)開(kāi)始，間隔相當(dāng)于軌枕間距的四分之一，直到跨中2；然后從此開(kāi)始，間隔為軌枕間距的一半，直到跨中4；然后在每個(gè)軌枕跨中位置，直到跨中8。如圖A.3.7所示，遠(yuǎn)場(chǎng)的錘擊點(diǎn)位置位于跨中10、12、16、20、24、30、36、42、48、54和66上。錘擊應(yīng)至少進(jìn)行到所有頻率的響應(yīng)相對(duì)于同一頻率的直接FRF來(lái)說(shuō)變得可以忽略的那一點(diǎn)，或者，在0點(diǎn)和激勵(lì)點(diǎn)之間的響應(yīng)振級(jí)差，在三分之一倍頻程的每個(gè)頻帶上應(yīng)至少是10dB。在衰減率很低的情況下，有必要在跨中66以外的更大距離上進(jìn)行測(cè)量。圖A.3.7鋼軌振動(dòng)衰減率-錘擊點(diǎn)位置如果通過(guò)后處理將FRF頻譜轉(zhuǎn)換為三分之一倍頻程譜，則應(yīng)計(jì)算三分之一倍頻程每個(gè)頻帶的下限和上限頻率之間速度頻響函數(shù)或加速度頻響函數(shù)的均方根值（見(jiàn)ENISO266）。鑒于衰減率取決于軌下墊板的材料特性，在測(cè)量過(guò)程中應(yīng)記錄鋼軌溫度。A.3.8測(cè)量次數(shù)在同一測(cè)試區(qū)段內(nèi)，至少應(yīng)測(cè)量?jī)商卒撥壵駝?dòng)衰減率：或者在另一條鋼軌上測(cè)量；或者在同一條鋼軌上的不同位置上測(cè)量，兩次測(cè)量的位置之間至少相距10米。A.4數(shù)據(jù)處理測(cè)量數(shù)據(jù)應(yīng)是速度頻響函數(shù)或加速度頻響函數(shù)，以三分之一倍頻程譜的形式。每個(gè)三分之一倍頻程帶的衰減率為：……（A.1）式中：DR鋼軌振動(dòng)衰減率n錘擊點(diǎn)索引數(shù)A（xn）在第xn點(diǎn)錘擊產(chǎn)生的頻響函數(shù)A（x0）在第x0點(diǎn)錘擊產(chǎn)生的頻響函數(shù)對(duì)于一個(gè)具體的xmax值，可以計(jì)算其最小衰減率：DRmin=4.343xmax式中：DRmin最小鋼軌振動(dòng)衰減率xmax用于鋼軌振動(dòng)衰減率測(cè)試的最大距離公式（A.1）和公式（A.2）計(jì)算的衰減率可以進(jìn)行如下比較：如果公式（A.2）計(jì)算的數(shù)值大于公式（A.1）計(jì)算的三分之一倍頻程中任意一個(gè)值的一半，則可以認(rèn)為鋼軌振動(dòng)衰減率的測(cè)試不夠準(zhǔn)確。注1：一般認(rèn)為xmax=40m適合評(píng)估大多數(shù)軌道的衰減率。另一方面，要注意到對(duì)于某些安裝柔性連接系統(tǒng)的軌道，其在某些頻段的衰減率明顯偏低。

附錄B城市軌道交通浮置板用隔振器靜剛度和疲勞試驗(yàn)方法

（規(guī)范性附錄）B.1樣品試件為隔振器組件產(chǎn)品。試件數(shù)量不少于3個(gè)。B.2試驗(yàn)設(shè)備采用能施加2.5Hz～5Hz頻率下至少施加100kN荷載的材料試驗(yàn)機(jī)或電液伺服試驗(yàn)機(jī)。試驗(yàn)機(jī)精度不低于500N，示值允許偏差不大于1%。檢驗(yàn)裝置如圖B.2所示。圖B.2試驗(yàn)裝備示意圖底板和加載板為上下表面刨平的鋼板，厚度不小于10mm，加載長(zhǎng)度和寬度比試件的基本尺寸應(yīng)至少大10mm。加載板與百分表或位移計(jì)接觸光滑。位移計(jì)應(yīng)對(duì)稱(chēng)布置加載板四個(gè)角。荷載定義如下：A荷載：浮置板分配到每個(gè)隔振器的重量，單位kN；B荷載：浮置板分配到每個(gè)隔振器的重量與列車(chē)定員荷載下分配重量之和，單位kN。B.3靜剛度試驗(yàn)方法檢驗(yàn)前，隔振器組件先進(jìn)行預(yù)壓兩次，預(yù)加荷載速度為2kN/s～3kN/s。預(yù)加荷載至B荷載，并保持20s，卸載后再保持20s。檢驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，將四個(gè)百分表調(diào)整為0，然后以2kN/s～3kN/s的速度分別勻速加載A荷載和B荷載各停留20s，同時(shí)記錄試樣加載時(shí)的壓縮量（壓縮量分別為四個(gè)百分表讀數(shù)的平均值），卸載后保持20s再重新加載，如此反復(fù)3次，將3次壓縮量取平均值，即為A荷載和B荷載時(shí)試樣的平均壓縮量。靜剛度按（B.1）計(jì)算：（B.1）式中：試樣在加載B荷載時(shí)的壓縮量（mm）；試樣在加載A荷載時(shí)的壓縮量（mm）。B.4疲勞試驗(yàn)方法隔振器疲勞試驗(yàn)應(yīng)按《螺旋彈簧疲勞試驗(yàn)規(guī)范》GB/T16947進(jìn)行。底板和加載板為上下表面刨平的鋼板，厚度不小于10mm，加載長(zhǎng)度和寬度比試件的基本尺寸應(yīng)至少大10mm。疲勞試驗(yàn)荷載下限為浮置板分配到每個(gè)隔振器的重量，單位kN；疲勞試驗(yàn)上限為浮置板分配到每個(gè)隔振器的重量與列車(chē)定員荷載下分配重量之和乘以動(dòng)力系數(shù)，單位kN。

附錄C城市軌道交通浮置板用減振墊性能檢驗(yàn)方法（規(guī)范性附錄）C.1試件試樣尺寸300mm×300mm，上、下加載300mm×300mm，厚度不小于50mm的鋼板。C.2檢驗(yàn)設(shè)備和檢驗(yàn)裝置采用材料試驗(yàn)機(jī)或電液伺服試驗(yàn)機(jī)。試驗(yàn)設(shè)備最大量程不大于100kN，精度不低于500N，示值允許偏差不大于1%。檢驗(yàn)裝置如圖C.2所示。圖C.2試驗(yàn)裝備示意圖C.3靜剛度試驗(yàn)方法預(yù)加靜載荷至9kN，卸載，等待10s后，再一次加載20N±5N，保持載荷，將試驗(yàn)機(jī)力值清零或記錄為零點(diǎn)，并將百分表調(diào)零，開(kāi)始試驗(yàn)。試驗(yàn)開(kāi)始后，以1mm/min的速度均勻加載至9kN，然后以1mm/min的速度從卸載至1.8kN，如此反復(fù)試驗(yàn)3次，記錄第3次加載至9kN和卸載至1.8kN時(shí)樣品的壓縮量，分別記為ΔA和ΔB。墊板的靜剛度按下式計(jì)算：S0=0.08/（ΔA-ΔB）式中：S0—墊板靜剛度（kN/mm3）；0.08—標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)；ΔA—墊板在加載9kN時(shí)的壓縮量（mm）；ΔB—墊板在加載1.8kN時(shí)的壓縮量（mm）。C.4動(dòng)剛度試驗(yàn)方法施加周期荷載0.9kN～2.25kN，加載頻率（4±1）Hz，減振墊溫度增加至40℃或以上，則需降低加載頻率或通過(guò)通風(fēng)等方式冷卻使減振墊溫度小于40℃。荷載循環(huán)1000次，在最后的100次荷載循環(huán)中，記錄10個(gè)循環(huán)的實(shí)際加荷載和壓縮量，取平均值后求得減振墊動(dòng)剛度。

附錄D城市軌道交通浮置板用隔振器振動(dòng)阻尼比試驗(yàn)方法（規(guī)范性附錄）D.1樣品樣品為隔振器組件產(chǎn)品，樣品數(shù)量不少于3個(gè)。D.2試驗(yàn)設(shè)備將單個(gè)隔振器放置在一塊質(zhì)量為m的均勻質(zhì)量塊下方具有一定剛度的平面上，質(zhì)量塊的中心應(yīng)與隔振器的中心對(duì)齊，形成單自由度質(zhì)量彈簧系統(tǒng)。質(zhì)量塊的重量為實(shí)際工程中浮置板分配到每個(gè)隔振器的平均重量。在質(zhì)量塊盡量靠近中心布置2個(gè)振動(dòng)傳感器，測(cè)試時(shí)對(duì)質(zhì)量塊頂面中心進(jìn)行沖擊，記錄在沖擊荷載作用下質(zhì)量塊的自由振動(dòng)衰減波形。圖D.2試驗(yàn)裝備示意圖D.3試驗(yàn)步驟D.3.1建立單自由度質(zhì)量彈簧系統(tǒng)，隔振器額定荷載或配重為2噸。D.3.2通過(guò)系統(tǒng)質(zhì)量中心作用一瞬態(tài)力，采用錘擊法（瞬態(tài)沖擊力），使系統(tǒng)自振衰減，衰減波形周期不得少于3個(gè)，否則數(shù)據(jù)無(wú)效。D.3.3記錄系統(tǒng)質(zhì)量