科普 | 江苏省振动工程学会第二届公益科普短视频竞赛特等奖——《冲击振动试验：城市轨道交通的“安全密码”》

发布时间：2026-01-16 浏览：122次< 返回列表

作品信息

作品标题：冲击振动试验：城市轨道交通的“安全密码”

作者单位：南京林业大学

全体作者：唐天行、邹思羿、刘宇博

指导教师：姜东

短视频链接：https://mp.weixin.qq.com/s/-ciuTusB_AJAhhnN2_zXtA

人们的日常出行离不开城市轨道交通。在乘坐地铁时，我们经常感到车辆在晃动。这是地铁车辆转向架轮对受到轨道的冲击和车辆本身固有属性相互作用的结果，城轨车辆所受振动由车轮和轨道的相互作用而产生，振动通过转向架的悬挂系统，层层传递至车体，最终影响乘客。近年来，中国城市轨道交通发展迅速，运营里程持续攀升，海外订单也纷至沓来。随着列车速度的提升与乘客对舒适性要求的提高，如何有效减振降噪成为行业重要课题。

幸运的是，经过悬挂系统的缓冲与衰减，车厢内的振动已大幅减弱。然而，车载设备——如蓄电池箱、辅助逆变器箱、空调机组等——却始终处于动态力的“考验”之中。如果缺乏前期的设计与验证，长期的振动可能影响车载设备使用寿命，严重的甚至会导致结构失效，引发安全隐患。因此，研究振动对轨道车辆部件的影响，进行相应的可靠性试验，显得至关重要。

常用的试验手段包括扫频试验、随机振动试验和冲击试验，这些多在振动试验台上完成。振动台主要分为液压式与电动式两类：液压试验台：行程大、推力强，适用于低频范围；电动试验台：行程小、推力适中，频率范围宽，是轨道交通行业最主流的试验设备。电动振动台通常由控制仪、功率放大器、振动台体及冷却系统构成。其工作原理宛如一场精密的“磁场之舞”：台体内的励磁线圈产生恒定磁场，动圈通入交变电流后形成变化磁场，利用“同极相斥、异极相吸”的原理，实现轴向的往复运动。采集到的振动信号通过加速度计反馈至控制仪，再经PID算法不断调整，驱动功率放大器，最终使振动台按照预设信号精准运行。

本项目介绍了城市轨道车辆在研制过程中需完成的四种动态试验。正弦试验检验工装的频响特性，获取试件在特定方向的振动响应。冲击试验目的是检验抗过载能力，测试车辆的瞬态响应性能。随机振动试验分为功能性和模拟长寿命2类。功能性随机振动试验是为了检验设备在运行环境条件下能否正常运行，模拟长寿命随机振动试验是为了考核产品在整个设计寿命周期（25年）的可靠性。须严格按照参考标准要求，正确设置参数，方可进行试验。时域复现方法用于解决特殊线路条件下试件测试，其信号来源于真实路线，试验量级不高，不能用于模拟长寿命测试。虽然可以进行补偿，但容易超出试验台限制。

城轨车辆工程师们借助振动仿真与反复试验，巧妙化解现实中的振动难题，通过严谨的试验流程为轨道交通的安全运行筑起坚固防线。未来，随着振动试验技术的不断进步，它将继续默默守护我们的每一次出行，让城市交通更安全、更平稳、更安心。

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