[發(fā)明專利]地鐵高架線路多點(diǎn)風(fēng)速感知的沿線風(fēng)速空間推演方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811270794.8
• 申請(qǐng)日: 2018-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN109141808B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方恩權(quán);周偉;袁敏正;鄒科;彭勇;王中鋼;肖合婷;陳琳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣州地鐵集團(tuán)有限公司;中南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M9/08
• 分類號(hào): G01M9/08
• 代理公司: 長沙朕揚(yáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43213
• 代理人: 周孝湖

本發(fā)明公開了一種地鐵高架線路多點(diǎn)風(fēng)速感知的沿線風(fēng)速空間推演方法，利用等高線地圖、現(xiàn)場實(shí)測的信息建立三維近地風(fēng)場模型，現(xiàn)場實(shí)測的信息包括地形地貌和建筑；通過CFD方法對(duì)三維近地風(fēng)場模型進(jìn)行數(shù)值模擬，得空間風(fēng)場、監(jiān)測點(diǎn)風(fēng)場、地鐵高架線路風(fēng)場分布的數(shù)據(jù)結(jié)果；利用最小二乘法算法對(duì)監(jiān)測點(diǎn)風(fēng)場、地鐵高架線路風(fēng)場分布與來流風(fēng)場的特征進(jìn)行擬合，得監(jiān)測點(diǎn)風(fēng)場?來流風(fēng)場、地鐵高架線路風(fēng)場分布?來流風(fēng)場的映射關(guān)系；利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測算法模型對(duì)來流風(fēng)場的特征進(jìn)行預(yù)測，進(jìn)而對(duì)地鐵高架線路風(fēng)場分布進(jìn)行預(yù)測。該方法利用有限點(diǎn)的風(fēng)速監(jiān)測數(shù)據(jù)對(duì)區(qū)域的連續(xù)風(fēng)速分布預(yù)測，解決了現(xiàn)有方法空間監(jiān)測和空間預(yù)測精確度不高的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及軌道交通技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種地鐵高架線路多點(diǎn)風(fēng)速感知的沿線風(fēng)速空間推演方法。

背景技術(shù)

我國既有和新建高速鐵路沿線多有風(fēng)區(qū)，尤其蘭新高鐵及沿海高速鐵路風(fēng)區(qū)多且風(fēng)速高，武廣高鐵和新建的滬昆高鐵等通過中部地區(qū)的高速鐵路客運(yùn)專線也面臨著嚴(yán)峻的大風(fēng)防災(zāi)問題。

在強(qiáng)側(cè)風(fēng)作用下，高速列車氣動(dòng)性能惡化，嚴(yán)重影響列車運(yùn)行的穩(wěn)定性，容易造成列車脫軌、傾覆事故。高風(fēng)速高車速的條件下，地形地貌和高架橋等一系列的路況會(huì)使列車周圍流場變得更為復(fù)雜，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致列車氣動(dòng)力顯著增加，影響列車的安全運(yùn)行，由側(cè)風(fēng)導(dǎo)致的列車事故在世界各國時(shí)有發(fā)生，大風(fēng)給鐵路運(yùn)輸安全、人民生命財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅。

基于此，有必要對(duì)高架線路的近地風(fēng)速進(jìn)行安全性監(jiān)測和預(yù)測。目前的風(fēng)速監(jiān)測和預(yù)測方法存在空間監(jiān)測和空間預(yù)測的精確度不高的問題。因此，亟需開發(fā)一種新的風(fēng)速監(jiān)測和預(yù)測方法，以提高列車在大風(fēng)環(huán)境下行車的安全系數(shù)，保障列車的行駛安全。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種地鐵高架線路多點(diǎn)風(fēng)速感知的沿線風(fēng)速空間推演方法，以解決現(xiàn)有的方法空間監(jiān)測和空間預(yù)測的精確度不高的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種地鐵高架線路多點(diǎn)風(fēng)速感知的沿線風(fēng)速空間推演方法，包括以下步驟：

利用等高線地圖以及現(xiàn)場實(shí)測的信息，建立三維近地風(fēng)場模型，其中，現(xiàn)場實(shí)測的信息包括地形地貌信息和建筑信息；

通過計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法對(duì)三維近地風(fēng)場模型進(jìn)行數(shù)值模擬，得到空間風(fēng)場、監(jiān)測點(diǎn)風(fēng)場、地鐵高架線路風(fēng)場分布的數(shù)據(jù)結(jié)果；

利用最小二乘法算法對(duì)監(jiān)測點(diǎn)風(fēng)場、地鐵高架線路風(fēng)場分布與來流風(fēng)場的特征進(jìn)行擬合，得到監(jiān)測點(diǎn)風(fēng)場-來流風(fēng)場、地鐵高架線路風(fēng)場分布-來流風(fēng)場的映射關(guān)系；

利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測算法模型對(duì)來流風(fēng)場的特征進(jìn)行預(yù)測，進(jìn)而對(duì)地鐵高架線路風(fēng)場分布進(jìn)行預(yù)測。

進(jìn)一步地，監(jiān)測點(diǎn)風(fēng)場-來流風(fēng)場的映射關(guān)系通過如下方法擬合得到：

測點(diǎn)#1的橫向風(fēng)速ν_#1與來流風(fēng)場的風(fēng)速ν、風(fēng)向θ數(shù)據(jù)之間的關(guān)系如下式：

ν_#1＝f(ν,θ)

假定風(fēng)向θ為常量，得到測點(diǎn)#1的橫向風(fēng)速與來流風(fēng)場的風(fēng)速ν呈線性關(guān)系，假定來流風(fēng)場的風(fēng)速ν為常量，得到測點(diǎn)#1的橫向風(fēng)速與來流風(fēng)向呈多級(jí)正弦函數(shù)關(guān)系，則，測點(diǎn)#1的橫向風(fēng)速ν_#1與來流風(fēng)場的風(fēng)速ν、風(fēng)向θ數(shù)據(jù)之間的關(guān)系演變?nèi)缦率剑?/p>

ν_#1＝k₁ν,k₁＝λ₁(θ)

考慮風(fēng)向θ為常量時(shí)，對(duì)測點(diǎn)#1的橫向風(fēng)速與來流風(fēng)場的風(fēng)速的關(guān)系進(jìn)行擬合，得到該風(fēng)向θ時(shí)的k₁值，通過改變風(fēng)向θ，就可以得到一組風(fēng)向θ與k₁的關(guān)系表，然后對(duì)k₁與風(fēng)向θ進(jìn)行擬合的函數(shù)關(guān)系，如下式：