科學(xué)研究作為開(kāi)展技術(shù)咨詢服務(wù)、檢測(cè)監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)，一直以來(lái)都是鐵科院城軌中心的一項(xiàng)核心工作。截至目前，城軌中心主持國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目2項(xiàng)，參與4項(xiàng)，研究領(lǐng)域涵蓋城軌新型減隔振措施、地下結(jié)構(gòu)減震設(shè)計(jì)、城軌環(huán)境振動(dòng)預(yù)測(cè)等，研究成果極大提升了城軌中心的專(zhuān)業(yè)技術(shù)能力，為相關(guān)業(yè)務(wù)工作提供了有力支撐。
一、城軌新型減隔振措施
2016年，城軌中心王文斌獲批《基于周期性排樁的地鐵近場(chǎng)隔振設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究》（51608534）。課題提出一種能夠配合軌道減振方式達(dá)到高效隔振的傳播路徑隔振技術(shù)，形成一套基于周期性隔振排樁的振動(dòng)環(huán)境影響綜合解決方案，既可以用于新建地鐵線路振動(dòng)敏感建筑物隔振，又可作為既有線振動(dòng)超標(biāo)建筑物治理措施。
主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)包括：（1）建立了土層振動(dòng)傳播規(guī)律的理論模型，獲取了振動(dòng)能量在土層中的傳播規(guī)律。（2）通過(guò)聲子晶體理論計(jì)算了周期性排樁的帶隙分布規(guī)律，并針對(duì)地鐵不同振源設(shè)計(jì)出相應(yīng)隔振帶隙的周期性排樁參數(shù)。（3）通過(guò)數(shù)值計(jì)算對(duì)不同參數(shù)排樁隔振效果進(jìn)行系統(tǒng)性研究，掌握了地鐵近場(chǎng)周期性排樁的最優(yōu)參數(shù)組合。（4）對(duì)東郊試驗(yàn)線隔振排樁進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，掌握了多種隔振措施實(shí)際減振效果。
目前已完成結(jié)題驗(yàn)收，成果包括：發(fā)表學(xué)術(shù)論文9篇，培養(yǎng)碩士研究生1人，獲實(shí)用新型專(zhuān)利3項(xiàng)，利用研究成果完成減振咨詢項(xiàng)目3項(xiàng)。
周期性排樁隔振仿真計(jì)算模型
二、地下結(jié)構(gòu)減震設(shè)計(jì)
2019年，城軌中心李洋獲批《橡膠支座應(yīng)用于地下框架結(jié)構(gòu)減震設(shè)計(jì)中的機(jī)理及方法研究》（51908553）。課題基于對(duì)地下結(jié)構(gòu)地震破壞機(jī)理的深入研究基礎(chǔ)，研究適用于地下結(jié)構(gòu)橡膠隔震支座減震技術(shù)與設(shè)計(jì)方法，旨在提升地下建筑結(jié)構(gòu)的防震減災(zāi)能力并推動(dòng)減隔震技術(shù)在地下空間中的應(yīng)用發(fā)展。
主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)包括：（1）分析多層地下框架結(jié)構(gòu)的地震破壞反應(yīng)進(jìn)行地震破壞機(jī)理，對(duì)于現(xiàn)有的地下框架結(jié)構(gòu)地震破壞機(jī)理認(rèn)識(shí)起到補(bǔ)充完善作用。（2）建立能夠反映橡膠支座實(shí)際受力-變形規(guī)律的精細(xì)化有限元模型，分析橡膠支座剛度及布置位置對(duì)地下框架結(jié)構(gòu)整體地震反應(yīng)的影響。（3）通過(guò)系統(tǒng)分析橡膠支座的關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)，建立有效的地下結(jié)構(gòu)橡膠隔震支座減震設(shè)計(jì)方法。
單層兩跨地下框架結(jié)構(gòu)地震破壞形態(tài)
單層兩跨地下框架結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)仿真計(jì)算模型
三、城軌環(huán)境振動(dòng)預(yù)測(cè)研究方向
從2013年至今近8年時(shí)間，城軌中心作為主要參與單位，與北京交通大學(xué)合作開(kāi)展了4項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目研究：
1、《基于現(xiàn)場(chǎng)脈沖激勵(lì)的地鐵列車(chē)振動(dòng)環(huán)境影響預(yù)測(cè)模型研究》（51278043），提出了新型的基于現(xiàn)場(chǎng)脈沖激勵(lì)的地鐵列車(chē)振動(dòng)環(huán)境影響預(yù)測(cè)模型，并建立針對(duì)工程項(xiàng)目可行性研究階段、初步設(shè)計(jì)階段和施工圖設(shè)計(jì)階段預(yù)測(cè)精度逐步提高的預(yù)測(cè)評(píng)估體系。
2、《基于定點(diǎn)錘擊的地鐵軌道減振效果評(píng)價(jià)方法研究》（51508022），針對(duì)線下定點(diǎn)錘擊激勵(lì)與實(shí)際線上測(cè)試的地鐵列車(chē)通過(guò)時(shí)的減振效果之間的差異問(wèn)題，研究了預(yù)載效應(yīng)、車(chē)輛移動(dòng)效應(yīng)和地層動(dòng)力參數(shù)等三類(lèi)因素對(duì)軌道動(dòng)力特性及減振效果的影響。
3、《列車(chē)振動(dòng)環(huán)境影響預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度與可靠性研究》（51778049），首次探索從隨機(jī)系統(tǒng)角度進(jìn)行列車(chē)振動(dòng)環(huán)境影響的預(yù)測(cè)學(xué)研究，提出各等級(jí)預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度及可靠性計(jì)算方法與保障相應(yīng)準(zhǔn)確度及可靠性的預(yù)測(cè)方法工作原則。
4、《基于混合預(yù)測(cè)方法的地鐵列車(chē)振動(dòng)環(huán)境影響參數(shù)不確定性研究》（51978043），針對(duì)地鐵列車(chē)振動(dòng)環(huán)境影響預(yù)測(cè)參數(shù)——振動(dòng)源強(qiáng)空間、時(shí)間、模擬振動(dòng)傳遞參數(shù)的不確定性，首次將國(guó)際上認(rèn)可度較高的混合預(yù)測(cè)方法應(yīng)用于地鐵環(huán)境振動(dòng)預(yù)測(cè)研究。
以上系統(tǒng)性研究工作，可避免軌道交通振動(dòng)的環(huán)境影響評(píng)估及減隔振設(shè)計(jì)工作的盲目性，降低軌道交通工程建設(shè)在減振降噪方面的投資風(fēng)險(xiǎn)，提高環(huán)境影響評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)方法科學(xué)性和準(zhǔn)確度，提供科學(xué)合理的理論支持和解決方案。
研究成果包括：培養(yǎng)博士研究生4人，碩士研究生3人，發(fā)表期刊論文33篇，軟件著作權(quán)2項(xiàng)，研發(fā)深孔激振裝置1套，獲發(fā)明專(zhuān)利2項(xiàng)，利用研究成果完成城軌減振動(dòng)預(yù)測(cè)及評(píng)估咨詢項(xiàng)目3項(xiàng)。
深孔激振裝置
實(shí)測(cè)地表振動(dòng)加速度級(jí)分布特征
東郊城軌試驗(yàn)線內(nèi)落錘試驗(yàn)
地鐵振動(dòng)概率預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度與精確度示意圖（以打靶為例）