[發(fā)明專利]一種高速鐵路無砟軌道層間離縫脫空動(dòng)態(tài)檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811434228.6
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN109614674B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 毛慶洲;李清泉;寇東華;胡慶武;柳晨光;戴鵬;劉榮榮
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20;G06F17/11
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 齊晨涵;姜學(xué)德

本發(fā)明公開了一種高速鐵路無砟軌道層間離縫脫空動(dòng)態(tài)檢測方法，根據(jù)歐拉?伯努利梁理論和Winkler地基模型，建立動(dòng)載荷條件下的軌道沉降變形曲線的微分方程；設(shè)置激光陀螺儀、激光測速傳感器和多個(gè)激光多普勒測振儀，利用剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)定律，建立軌道板表面沉降速度計(jì)算方程；求解軌道板沉降位移曲線(撓曲線)方程，將“力?位移”靜態(tài)觀測演變成“速度?位移”動(dòng)態(tài)檢測，并結(jié)合軌道板表面沉降速度計(jì)算方程求解軌道沉降變形曲線方程系數(shù)；將軌道板的脫空率進(jìn)行分類，建立以軌道板多點(diǎn)沉降斜率為輸入，軌道板脫空率為輸出的深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，用于檢測軌道板的脫空率。該方法解決在動(dòng)載荷條件下，無砟軌道脫空離縫病害的高效快速檢測問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高速鐵路無砟軌道檢測領(lǐng)域，更具體涉及一種高速鐵路無砟軌道層間離縫脫空動(dòng)態(tài)檢測方法。

技術(shù)背景

軌道板沉降動(dòng)態(tài)測量目前沒有相關(guān)公開的技術(shù)資料。與之相關(guān)的主要有公路路基路面沉降(彎沉)測量技術(shù)。目前國內(nèi)外關(guān)于公路路基路面沉降測量技術(shù)研究主要集中在以下方面：

1)基于貝克曼梁或落錘式檢測(Falling Weight Deflectometer,FWD)的靜態(tài)測量方法。其中貝克曼梁方法只能測量單點(diǎn)靜態(tài)最大彎沉，已經(jīng)逐步被FWD方法所取代。FWD方法一般由7-10個(gè)測量傳感器組成測量單元，每次測量都進(jìn)行多次采樣后計(jì)算各點(diǎn)彎沉。這類傳統(tǒng)測量設(shè)備只能測量離散點(diǎn)，測量速度很慢，為了保證測量安全，需要對測量車道進(jìn)行交通管制。而且靜態(tài)采樣的測量方式無法模擬移動(dòng)載荷產(chǎn)生的路面彎沉，測量結(jié)果無法反映實(shí)際行車動(dòng)力特征，有限離散點(diǎn)的彎沉也不能真實(shí)代表整條道路的彎沉情況。

2)基于激光多普勒技術(shù)的高速彎沉測量方法(Traffic Speed Deflectometer，TSD)。該方法通過測量路面變形速度反算彎沉量代替?zhèn)鹘y(tǒng)的直接測量變形位移方法。采用動(dòng)態(tài)角度計(jì)算的方法獲取路面變形速度，結(jié)合歐拉-伯努利梁(Euler-Bernoulli Beam)理論和彈性地基模型，推導(dǎo)彎沉盆曲線的兩參數(shù)解，并采用牛頓迭代法利用路面變形速度反演路面彎沉，從而實(shí)現(xiàn)在正常交通速度(20-90km/h)下的連續(xù)彎沉測量，滿足路網(wǎng)級彎沉測量的需要。

這些檢測手段已經(jīng)廣泛應(yīng)用于不同場景下的混凝土結(jié)構(gòu)脫空離縫檢測中，但大多數(shù)研究都缺乏系統(tǒng)化的理論依據(jù)，離縫的發(fā)生位置、損傷程度、演化規(guī)律以及對車體的沖擊都缺乏科學(xué)的理論和數(shù)據(jù)支撐，仍然以主觀性的評價(jià)為主。其次，傳統(tǒng)的方法大多不能滿足高速動(dòng)態(tài)測量的要求，需要提出一種高速運(yùn)動(dòng)條件下軌道板離縫的精密測量方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是要克服上述缺陷，提供一種用于解決在動(dòng)載荷條件下，無砟軌道脫空離縫病害的高效快速檢測問題的高速鐵路無砟軌道層間離縫脫空動(dòng)態(tài)檢測方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的高速鐵路無砟軌道層間離縫脫空動(dòng)態(tài)檢測方法，其特殊之處在于，包括以下步驟：

S1根據(jù)歐拉-伯努利梁理論和Winkler地基模型，建立動(dòng)載荷條件下的軌道沉降變形曲線的微分方程；

S2設(shè)置激光陀螺儀、激光測速傳感器和多個(gè)激光多普勒測振儀，利用剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)定律，建立軌道板表面沉降速度計(jì)算方程；

S3求解軌道板沉降位移曲線(撓曲線)方程，將“力-位移”靜態(tài)觀測演變成“速度-位移”動(dòng)態(tài)檢測，并結(jié)合軌道板表面沉降速度計(jì)算方程求解軌道沉降變形曲線方程系數(shù)；

S4將軌道板的脫空率進(jìn)行分類，建立以軌道板多點(diǎn)沉降斜率為輸入，軌道板脫空率為輸出的深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，用于檢測軌道板的脫空率。

進(jìn)一步地，所述激光多普勒測振儀，其中一個(gè)設(shè)置在載荷中心位置較遠(yuǎn)處，認(rèn)為該處軌道板不受載荷作用，用于補(bǔ)償和改正橫梁的轉(zhuǎn)動(dòng)帶來的測量誤差；其余設(shè)置在載荷附近。用于測量列車輪對載荷下的軌道板表面相對于橫梁的速度。