T/CCTAS 76-2023 轨道减振效果实验室评价方法

ICS45.020

CCSS04

团体标准

T/CCTAS76―2023

轨道减振效果实验室评价方法

Laboratoryevaluationmethodoftrackvibrationreductioneffect

2023-12-07发布2023-12-31实施

中国交通运输协会发布

T/CCTAS76—2023

目次

前言……………………………Ⅱ

1范围…………………………1

2规范性引用文件……………1

3术语和定义…………………1

4试验方法……………………2

4.1分类……………………2

4.2落轴冲击激振法………………………2

4.3荷载谱激振法…………………………4

5试验条件……………………5

5.1场地……………………5

5.2簧下质量块……………5

5.3车辆自重预载…………………………5

5.4钢轨……………………5

5.5扣件……………………6

5.6轨枕……………………6

5.7道床……………………6

5.8弹性元件高频动刚度测试装置………………………6

5.9落轴冲击激振装置……………………6

5.10荷载谱激振设备……………………6

6评价方法……………………6

6.1分类……………………6

6.2分频插入损失评价法…………………6

6.3Z振级插入损失评价法………………7

7试验报告……………………7

附录A（规范性）弹性元件高频动刚度测试方法…………8

A.1设备及工装……………8

A.2试验样品………………8

A.3试验准备………………8

A.4加载步骤……………10

附录B（资料性）落轴冲击激振装置………………………13

附录C（资料性）荷载谱激振装置…………14

附录D（规范性）几何道砟板………………15

D.1几何道砟板的设计…………………15

D.2几何道砟板的材料…………………15

附录E（规范性）试验报告…………………18

I

T/CCTAS76—2023

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定

起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

本文件由中国交通运输协会新技术促进分会提出。

本文件由中国交通运输协会标准化技术委员会归口。

本文件起草单位：中国铁路设计集团有限公司、西南交通大学、北京交通大学、北京市科学技术研

究院城市安全与环境科学研究所、上海材料研究所有限公司、中铁工程设计咨询集团有限公司、中铁第

一勘察设计院集团有限公司、中铁上海设计院集团有限公司、中铁二院工程集团有限责任公司、中国铁

道科学研究院集团有限公司、北京轨道交通建设管理有限公司、北京市轨道交通设计研究院有限公司、

北交振安轨道科技（北京）有限公司、深圳大学、华东交通大学。

本文件主要起草人：杨宝峰、韦凯、姜博龙、马蒙、张厚贵、王少林、陈江雪、齐春雨、刘艳、孙

井林、刘杰、宫寅、杨吉忠、谭大正、程保青、徐彩彩、韩朝霞、刘林芽、刘冀钊、陆云、胡文林、何

宾、谭新宇、宋哲男、刘志雄、王平、吴琼、吴宗臻、李明航、石熠、崔日新、田琪、陈嘉梁、周锐、

刘全民、宋立忠。

II

T/CCTAS76—2023

轨道减振效果实验室评价方法

1范围

本文件规定了轨道减振效果实验室的试验方法、试验条件、评价方法等。

本文件适用于城市轨道交通工程。普速铁路、高速铁路可参照使用。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T3280不锈钢冷轧钢板和钢带

GB/T9258.1涂附模具用磨料粒度分析第1部分：粒度组成

GB10071-1988城市区域环境振动测量方法

GB/T13441.1机械振动与冲击人体暴露于全身振动的评价第1部分：一般要求

CJJ/T191-2012浮置板轨道技术规范

HJ453-2018环境影响评价技术导则城市轨道交通

TG/GW102普速铁路线路修理规则

ISO3095声学-铁路应用-车辆外部发射噪声测量（Acoustics—Railwayapplications—Measurementof

noiseemittedbyrailboundvehicles）

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1轨道弹性元件trackelasticelement

轨道系统内可以降低振动的具有弹性的部件。

3.2高频动刚度high-frequencydynamicstiffness

在一定的预压荷载下，以设定的测试频率（10Hz~160Hz）引起周期性单位变形的作用力。

3.3高频动模量high-frequencydynamicbeddingmodulus

在一定的预压荷载下，以设定的测试频率（10Hz~160Hz）引起周期性单位变形的面压力。

3.4损耗因子lossfactor

粘弹性材料在周期交变力场或位移场作用下应变与应力相位差角的正切，也等于该材料的损耗模量

与储能模量之比。

3.5粘性阻尼系数viscousdampingcoefficient

粘性阻尼是与运动速度成正比且方向相反的阻力，粘性阻尼系数是反映粘性阻尼大小的一个参量。

1

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3.6簧下质量unsprungmass

在车辆一系悬挂下方，支承于钢轨上的车辆每轴的车轮、轮轴、轴箱、制动盘、齿轮箱和轴挂电机

等质量的总和。

[来源：HJ453-2018，3.14，有修改]

3.7振动加速度级vibrationaccelerationlevel

加速度与基准加速度之比的以10为底的对数乘以20，记为VAL。单位为分贝，dB。

a

VAL20lg…………（1）

a0

式中：

a——振动加速度有效值，单位为米每二次方秒（m/s2）；

-62

a0——基准加速度，a0=10，单位为米每二次方秒（m/s）。

[来源：GB10071-1988，2.1]

3.8分频振级插入损失frequency-dependedinsertionlossofvibrationlevel

在相同边界条件下，采用减振轨道前后，道床旁固定参考点处1/3倍频程每个频带的振动加速度级

之差。

3.9Z振级插入损失Z-vibrationlevelinsertionloss

在相同边界条件下，采用减振轨道前后，道床旁固定参考点处Z振级之差。

3.10空车载轨道固有频率naturalfrequencyoftrackunderempty-loadvehicle

弹性元件以上轨道自重和空车荷载共同作用下的轨道固有频率。

3.11额定车载轨道固有频率naturalfrequencyoftrackunderfull-loadvehicle

弹性元件以上轨道自重和车辆额定荷载共同作用下的轨道固有频率。

3.12无车载轨道固有频率naturalfrequencyoftrackwithoutvehicle

弹性元件以上轨道自重荷载作用下的轨道固有频率。

4试验方法

4.1分类

分为落轴冲击激振法和荷载谱激振法两类。

4.2落轴冲击激振法

4.2.1落轴高度

落轴高度h按公式（2）计算。

2

h()v0/2gn1000…………………（2）

式中：

h——落轴高度，即车轮踏面至钢轨顶面的最小高度，单位为毫米（mm）；

2

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v0——车轮的垂向振动速度最大值，单位为米每秒（m/s）；

g——重力加速度，单位为米每二次方秒（m/s2）；

n——实验室轨道长度范围内列车可同时作用的车轮数量。

其中，车轮垂向振动速度最大值v0根据现场实测获得；如无现场实测数据，可通过车辆-轨道耦合

动力学模型仿真计算获得。仿真计算参数包括轨道不平顺、轨道弹性元件高频动刚度（含粘性阻尼系数）、

车辆参数，按如下规定选取。

a）轨道不平顺根据现场实测确定；如无现场实测数据，则计算输入的轨道不平顺中应包含长波不

平顺谱（波长1.5m~42m）和短波不平顺谱（波长0.01m~1.5m）。轨道长波不平顺谱的轨道质量指数

（TQI）宜满足TG/GW102中不同速度下的TQI管理目标值，短波不平顺谱应采用ISO3095短波不平

顺谱。

b）轨道层间高聚物弹性元件的数值模拟应采用Kelvin-Voigt模型，扣件、轨枕、道床高聚物弹性

元件动刚度（含粘性阻尼系数）应分别选取空车载轨道固有频率或额定车载轨道固有频率的高频动刚度

（含粘性阻尼系数），比如常用的普通扣件弹性元件、减振扣件弹性元件、减振垫道床弹性元件、梯形

轨枕弹性元件一般分别取80Hz、50Hz、30Hz、20Hz处的高频动刚度（含粘性阻尼系数），具体测试

方法按照附录A执行。

c）车辆参数主要包括空车载和额定车载两种工况下的轴荷载、运行速度、簧下质量等。

4.2.2试验流程

试验流程如图1所示。

图1落轴冲击激振试验流程

3

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4.2.3试验准备

a）铺设轨道结构：在试验场地上铺设有砟或无砟轨道，如果单独测试无砟轨道减振扣件的插入损

失，轨道板与基础需固结。

b）安装与车辆簧下质量同等的钢横梁：在钢轨上沿轨道纵向平行布置两个与车辆簧下质量同等的

钢横梁，其纵向间距为车辆固定轴距。

c）安装隔振钢弹簧并施加车辆轴载：将隔振钢弹簧放置于钢横梁中间，并通过静态加载设备在隔

振钢弹簧上施加空车载或额定车载。

d）安装加速度传感器并连接到采集仪：将一个加速度传感器布置在轨道总长中心断面固定参考点

处（距道床边缘外基底0.5m），将两个加速度传感器分别布置在左右钢轨总长中心断面激振点处（轨底），

最后将三个加速度传感器连接到数据采集仪进行加速度数据的采集。

落轴冲击激振装置见附录B。

4.2.4试验过程

a）轮轴放置在轨道中部钢轨上，利用升降装置将轮轴升至相应高度，接通升降装置中电磁铁电源，

并将轮轴吸附于电磁铁。

b）待轮轴静止后，确认轮轴对中并复核落轴高度。

c）关闭电磁铁电源，使轮轴自由下落，冲击钢轨。通过激振点处时域加速度，判断两轮接触钢轨

的时间差是否控制在3ms以内。如果时间差超过3ms，此次落轴冲击激振试验无效，需要重新利用升

降装置将轮轴升至相应高度，重复冲击钢轨。

d）采用减振轨道前后，在空车载和额定车载两种荷载条件下分别进行10组有效落轴冲击试验。

4.3荷载谱激振法

4.3.1幅值谱

钢轨垂向振动加速度的幅值谱X（k）按公式（3）计算。

N1

X(k)x(n)exp(j2knN)(k0,1,2N1)…（3）

n0

式中：

X（k）——钢轨垂向振动加速度的幅值谱，单位为米每二次方秒（m/s2）；

x（n）——钢轨垂向振动加速度的时间序列，单位为米每二次方秒（m/s2）；

N——谱线数。

4.3.2荷载谱

荷载谱P（k）按公式（4）计算。

12

P(k)X(k)(k0,1,2N1)………（4）

N

式中：

P（k）——荷载谱，单位为米每二次方秒的平方每赫兹（m2/s4/Hz）；

X（k）——钢轨垂向振动加速度的幅值谱，单位为米每二次方秒（m/s2）；

N——谱线数。

其中，钢轨垂向振动加速度的时间序列x根据现场实测获得；如无现场实测数据，通过车辆-轨道

耦合动力学模型仿真计算获得。仿真计算参数包括轨道不平顺、轨道弹性元件高频动刚度（含粘性阻尼

4

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系数）、车辆参数，其选取原则见4.2.1。

4.3.3试验流程

试验流程如图2所示。

图2荷载谱激振试验流程

4.3.4试验准备

a）铺设轨道结构见4.2.3a)。

b）安装加速度传感器并连接到采集仪见4.2.3d)。

荷载谱激振装置见附录C。

4.3.5试验过程

a）将激振设备移动至轨道中部钢轨上，锁定激振设备位置。

b）接通激振设备电源，将荷载谱输入激振设备，进行激振试验。

c）采用减振轨道前后，在空车载和额定车载两种荷载条件下分别进行10组有效荷载谱激振试验。

5试验条件

5.1场地

试验场地表面平整，地基强度不低于1200MPa，轨道周围无反射构筑物。

实验室环境温度20℃~30℃。

5.2簧下质量块

通过加工与车辆簧下质量同等的钢横梁来模拟减振轨道上的车辆参振质量，钢横梁间距为车辆固定

轴距。

5.3车辆自重预载

在落轴冲击激振法中，必须考虑车辆自重引起的预载影响。因此在钢横梁中间安置隔振钢弹簧，隔

振钢弹簧刚度不大于车辆一系弹簧刚度的两倍，并在隔振钢弹簧上施加空车载或额定车载。

5.4钢轨

钢轨试验长度大于等于4.8m。

5

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5.5扣件

按照设计布置扣件。

5.6轨枕

按照