A medida que las condiciones de operación de los vehículos de metro se vuelven más complejas, el daño por fatiga de los marcos de los bogies de metro bajo condiciones de operación reales se vuelve cada vez más difícil de evaluar de manera realista. Después de un período de operación de los trenes de metro, la excitación de carga sobre el marco y sus vibraciones se intensifican, lo que causa resonancia elástica y conduce a daños por fatiga. Por lo tanto, es de gran importancia establecer condiciones de carga de prueba que coincidan con el entorno operativo real para llevar a cabo investigaciones sobre la fiabilidad de la fatiga en los marcos. Para abordar este problema, en este estudio, desarrollamos un marco de medición de fuerza de alta precisión y realizamos una prueba de campo a largo plazo. Se utilizó el factor de optimización de carga para cuantificar la amplificación de la amplitud de carga cerca de la frecuencia modal causada por la resonancia elástica del marco. Se obtuvieron las condiciones de carga reales y las condiciones de daño de la posición débil fatigada. Además, el cuadrado de la diferencia entre el daño calculado a través del espectro de carga y el daño medido se utilizó como función objetivo; el espectro de carga de prueba calibrado cubrió completamente el daño de la posición débil fatigada como condición de restricción. El coeficiente de calibración del espectro de carga se obtuvo a través de una optimización multiobjetivo mediante un algoritmo genético. Los resultados mostraron que el daño calculado utilizando la carga calibrada coincidía bien con el daño real, y la relación de la amplitud de tensión equivalente entre ambos estaba en el rango de 1-2. El espectro de carga de prueba calibrado obtenido en este estudio puede ser utilizado para la optimización estructural y el diseño de fiabilidad de fatiga del marco posterior. Los hallazgos aquí reportados también pueden aplicarse a otros sistemas dinámicos donde el fallo por fatiga es un problema crítico.