[發明專利]基于隧道不均勻沉降的列車脫軌事故情景構建方法

有效

• 申請號: 201710118196.8
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN106997409B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 于廣明;袁長豐;王大寧;李冰冰;吳昊
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 萬桂斌

1.一種基于隧道不均勻沉降的列車脫軌事故情景構建方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1)根據引起隧道基底不均勻沉降的變量，建立地鐵隧道不均勻沉降的基礎模型；

S2)采集隧道基底的不均勻沉降量、隧道基底的傾斜變形數據，結合地鐵隧道現狀條件對采集的數據信息進行集中分析處理，得到鐵軌形變或沉降量；

S3)將鐵軌發生的形變或沉降量進行放大，并作用于高速運行地鐵列車上，得到列車失穩以及脫軌模型；

所述列車失穩以及脫軌模型包括：

A安全接觸狀態、B脫軌臨界狀態、C脫軌狀態；

定義車輪抬升量為Z_up，車輪爬升量為Z₁，車輪跳動量為Z₂，Z_up＝Z₁+Z₂；

定義車輪輪緣高度為hf；

若Z_up小于hf，車輛處于A安全接觸狀態；

若Z_up等于hf，車輛處于B脫軌臨界狀態；

若Z_up大于hf，車輛處于C脫軌狀態；

S4)虛擬上述基于隧道不均勻沉降的列車脫軌事故情景并進行動畫展示，具體包括：

S41)利用具有彎曲變形的軌道的實體圖像獲得軌道彎曲的數據模型：

S411)引入一張具有軌道彎曲數據信息的圖像，將彎曲的數據信息映射至需要被彎曲計算的虛擬平面上；

S412)捕捉平面的軌道彎曲圖像的彎曲信息，并與原平面的彎曲圖像的彎曲信息進行進一步的匹配設置；

S413)進一步處理樣條線圖像數據，即在數據中添加深度的設置，使其成為一個參數化數據模型；

S42)虛擬隧道不均勻沉降模型；

S43)對構建好的所述軌道彎曲的數據模型進行彎曲處理：

S431)利用彎曲程序引入列車軌道模型到對象模塊中，將其指定為作用物體；

S432)通過彎曲模塊對作用物體進行彎曲計算，得到更多的列車軌道彎曲模型；

S433)在執行第一次的彎曲計算后，將第一次的彎曲結果作為作用物體，再一次執行彎曲指令，執行更細化的彎曲數據處理；

S434)對彎曲中心部分的局部彎曲數據信息再進行彎曲處理，得到更加精確的彎曲結果；

S435)對軌道彎曲模型多次進行列車出軌處理，得到軌道列車脫軌結果；

S44)虛擬列車脫軌動畫：利用所述的彎曲程序中的物理學引擎執行彎曲指令，形成完整的動畫。

2.根據權利要求1所述的基于隧道不均勻沉降的列車脫軌事故情景構建方法，其特征在于，步驟S1)中：所述引起隧道基底不均勻沉降的變量包括：

a施工期隧道下臥土體不均勻性；

b運營期下臥土體的不均勻性；

c地下水作用；

d列車震動荷載作用。

3.根據權利要求1所述的基于隧道不均勻沉降的列車脫軌事故情景構建方法，其特征在于，步驟S2)中：

所述隧道基底的不均勻沉降量是監測點相對于基準點高度的變化量ΔS：

ΔS＝SI-S0

式中：SI表示某監測點的下沉值；

S0表示的基準點的下沉值；

ΔS表示監測點相對于基準點高度的變化量。

4.根據權利要求3所述的基于隧道不均勻沉降的列車脫軌事故情景構建方法，其特征在于，步驟S2)中：

所述隧道基底的傾斜變形是指相鄰點在豎直方向的下沉差與兩相鄰點間水平距離的比值，用T表示，傾斜變形為下沉的一階導數：

式中：S(x)為相鄰兩監測點在數值方向的下沉差；

X為相鄰兩監測點的水平距離。