Während des Betriebs der U-Bahn breiten sich die durch das Rad-Schiene-Wechselspiel erzeugten Vibrationen in Form von Spannungwellen entlang des Pfades Schiene - Schwellunterlage - Schwelle - Schotterbett - Tunnel - Boden aus. Um die Änderungen der grundlegenden Eigenschaften der Spannungwellen auf dem Ausbreitungsweg zu untersuchen, wurde im Labor ein U-Bahn-Tunnel-Schienenmodell aufgebaut. Mithilfe eines Laser-Doppler-Vibrometers wurden Spannungswellensignale an verschiedenen Stellen des Versuchsmodells gemessen, und durch ein scannendes Vibrometer wurde der tatsächliche Ausbreitungsprozess des Spannungswellenfeldes auf verschiedenen Oberflächen der Schiene erfasst. Die finite Elemente Simulationssoftware LS-DYNA wurde zur vergleichenden Bildanalyse der Feldänderungen während der Spannungswellenausbreitung verwendet. Die Ergebnisse zeigen, dass die durch das Rad-Schiene-Wechselspiel erzeugten Spannungswellen hauptsächlich im niedrigen Frequenzbereich von 25~400 Hz und im hohen Frequenzbereich von 1400 Hz auftreten, während die schließlich in den Boden übertragenen Spannungwellensignale hauptsächlich niedrige Frequenzen von 25~200 Hz aufweisen; der Vergleich mit den gemessenen Daten zeigt, dass das aufgebaute Schienenversuchsmodell in dynamischen Eigenschaften weitgehend mit dem realen U-Bahn-Tunnel übereinstimmt; Signal- und Wellenfeldanalysen zeigen, dass hochfrequente Komponenten der Spannungwellen in der Phase von Schiene zu Betonschwelle am schnellsten abgeschwächt werden und die geringste Signalenergietransferrate aufweisen; der Vergleich der Ergebnisse des Laser-Doppler-Vibrometers mit den Computermodelldaten bestätigt die Korrektheit der computergestützten Simulationsmethode aus Bildsicht; die Untersuchung von Wellenfeldern in komplexen Medien und Modellen kann durch die Ergebnisse des Laser-Doppler-Vibrometers anstelle der Computersimulation ersetzt werden.

U-Bahn-Vibrationen; Spannungwellen; Wellenfeldänderungen; U-Bahn-Tunnel; Doppler; Finite Elemente