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轨道交通车辆的机械环境试验中，垂直振动测试是评估车辆结构强度、部件可靠性及乘客乘坐舒适度的核心环节之一。其通过模拟车辆运行中的垂直方向振动载荷，验证车辆及零部件在实际工况下的性能表现，是车辆研发、定型及运维阶段的重要测试内容。本文将围绕垂直振动测试的具体方法展开，涵盖从准备到数据处理的全流程关键要点。
测试前的准备工作
试验对象的状态确认是基础。需确保试验车辆或部件处于设计或量产状态，所有连接部位（如螺栓、卡扣）按工艺要求紧固，易损部件（如玻璃、塑料件）用泡沫或防护套包裹。若测试部件（如空调机组），需模拟实际安装刚度（如固定在专用台架上），避免安装条件差异影响结果。
试验大纲审查需严格对标。需明确引用标准（如GB/T 21563、EN 61373）、试验目的（强度验证/舒适度评估）及工况（直线/曲线运行对应的振动谱）。例如，舒适度测试需参考GB/T 12471，而强度测试需遵循GB/T 7928。
安全防护不可遗漏。测试区域用警示带隔离，设备可靠接地，试验人员佩戴防护耳机（防低频噪声）及安全鞋。整车测试时需关闭车门车窗，防止内部物品甩出。
测试设备的选型与校准
加速度传感器需匹配试验需求。压电式传感器响应快（适合高频振动，如转向架50-200Hz），电容式传感器精度高（适合低频振动，如车体1-10Hz）。量程选试验最大加速度的2倍（如城市轨道车辆0.8g，传感器量程选2g）。
安装方式影响测量准确性。磁吸式适用于铁磁性表面（车体钢结构），螺纹安装刚性最好（长期测试），粘接式用于非铁磁性表面（塑料部件）。安装时用水平仪校轴向，误差≤5°，避免引入横向分量。
数据采集系统需满足采样率与通道数。采样率为最高分析频率的5-10倍（如分析50Hz振动，采样率选250Hz）；通道数需覆盖测点（如车体9个测点需8通道以上）。
设备校准需试验前完成。传感器用校准台测灵敏度（输入1g，记录输出电压）；数据采集系统用信号发生器验证通道一致性（误差≤1%）；振动台用标准传感器核对输出偏差（≤2%）。
测点的合理布置原则
测点选择以试验目的为核心。强度测试选应力集中部位（底架角座、空调支架）；舒适度测试选乘客接触点（座椅座面/靠背、地板中心）；部件测试选安装接口（车门销轴、蓄电池螺栓）。
测点数量兼顾全面与经济。整车测试纵向布3点（前/中/后）、横向布3点（左/右/中），共9点；转向架测侧梁与轴箱，共4点，避免冗余。
安装需保证紧密。安装面用酒精擦净，粘接式待胶水固化（10分钟）后测试；电缆用扎带固定，避免晃动产生噪声。
试验条件的科学设定
振动激励类型匹配工况。随机振动模拟轨道不平顺（常用），正弦振动模拟轮对不平衡（周期性激励），复合振动模拟复杂工况（如不平顺+不平衡）。
试验谱基于实际数据或标准。例如，某城市轨道车辆的PSD曲线：1-5Hz为0.01g²/Hz，5-20Hz为0.005g²/Hz，20-50Hz为0.001g²/Hz；无实际数据时参考GB/T 21563的推荐谱。
负载模拟实际状态。乘客负载用75kg配重块均匀放座椅；货物负载用钢块均匀分布；部件测试需开启工作状态（如空调制冷）。
试验时间按目的定。可靠性试验按加速系数算（如加速10倍，90万公里需300小时）；性能验证需1-2小时。
测试流程的规范执行
预试验查异常。低幅值（20%-30%）振动5-10分钟，检查传感器信号（稳定无杂波）、试验对象（无响声/位移）、设备（输出一致）。异常则重新安装或紧固。
正式试验按大纲来。逐步加载（每步10%，持5分钟）至设定值，持续振动至规定时间。实时监控数据（RMS/PSD），超阈值则降幅检查；记录异常（如30分钟车门松动，紧固后继续）。
试验后全面检查。外观查裂纹（探伤）、变形（卡尺）、油漆脱落；功能查车门开关（10次）、空调制冷（出风口温度）、灯光亮度。恢复试验对象至初始状态。
数据的处理与分析方法
预处理去干扰。低通滤波除高频噪声（截止频率60Hz，分析50Hz）；小波变换剔除异常值（如传感器脱落的突变）；均一化处理（统一单位g）。
时域分析评剧烈程度。算峰值（最大值）、RMS（均方根，评估能量）。例如，舒适度要求座椅RMS≤0.3g，强度要求峰值≤1g。
频域分析识振动源。FFT转频谱图，1-5Hz来自轨道不平顺，10-20Hz来自转向架固有振动，50-100Hz来自轮对不平衡。
结果评估对照标准。强度测试无裂纹/变形且峰值≤设计值；舒适度RMS≤0.3g且主要频率1-5Hz；部件测试无松动/功能异常且RMS≤0.2g，即判定合格。
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