[發(fā)明專利]一種基于車輛荷載空間分布的橋梁風險預測方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010155041.3
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111027256A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發(fā)明（設計）人: 宋杰;張亮;董梅;胡輝
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州魯爾物聯(lián)科技有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/13;G06F30/27;G06F119/14
• 代理公司: 杭州橙知果專利代理事務所(特殊普通合伙) 33261
• 代理人: 賀龍萍

本發(fā)明公開了一種基于車輛荷載空間分布的橋梁風險預測方法及系統(tǒng)，其中，預測方法包括：S1、在橋梁上均勻布置測速裝置、若干傳感器；S2、將傳感器節(jié)點均分為多個傳感器集群；S3、構(gòu)建車輛荷載與所述橋梁拉索索力響應間的線性關(guān)系；S4、子節(jié)點、主節(jié)點采集索力數(shù)據(jù)通過主節(jié)點通過多跳形式發(fā)送至匯聚節(jié)點；S5、求解車輛荷載的空間分布；S6、基于橋梁形變數(shù)據(jù)及對應的荷載信息訓練生成多個橋梁風險預測模型；S7、選擇性能最好的風險預測模型作為最終的風險預測模型；S8、基于車輛荷載的空間分布對待預測橋梁進行橋梁風險預測。本發(fā)明通過車輛荷載空間分布預測橋梁風險，準確率高、實時性強。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及橋梁安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于車輛荷載空間分布的橋梁風險預測方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

當今交通運輸業(yè)飛速發(fā)展，公路橋梁經(jīng)長時間的日曬雨淋、材料老化、結(jié)構(gòu)損傷、超負荷運載，以及其他的不合理使用，容易產(chǎn)生剝落、銹蝕、裂縫和拉索變形等橋梁結(jié)構(gòu)安全病害。1999-2009年我國共垮塌大橋30多座，且都是近30年內(nèi)建成的，橋梁坍塌多會造成人員傷亡，公共安全危害極大。因此不斷更新橋梁檢測技術(shù)及方法顯得尤為緊要，提高對橋梁數(shù)據(jù)的認知和有效利用，減少橋梁維修的頻率和費用，增加橋梁的使用壽命，以保障公共安全。

車輛荷載是影響公路橋梁安全性和使用性的重要因素之一。隨著運輸需求和汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，車輛超載現(xiàn)象日趨嚴峻，近年來出現(xiàn)了多起重車壓垮橋梁的事故，引起了社會各界廣泛的關(guān)注。

公開號為CN 108763763 A的發(fā)明專利申請公開了一種橋梁結(jié)構(gòu)應變響應異常預警方法，包括步驟(1)利用小波包分解方法對橋梁結(jié)構(gòu)應變響應進行分離；(2)利用主成分分析方法提取橋梁環(huán)境溫度場主成分；(3)基于自適應神經(jīng)網(wǎng)絡模糊推理系統(tǒng)建立實測環(huán)境荷載因素與對應應變數(shù)據(jù)之間的復雜非線性關(guān)系；(4)識別車輛在橋梁上的位置信息；(5)識別車輛幾何參數(shù)及其軸重；(6)基于自適應神經(jīng)網(wǎng)絡模糊推理系統(tǒng)建立實測車輛荷載參數(shù)與對應應變數(shù)據(jù)之間的復雜非線性關(guān)系；(7)求解橋梁結(jié)構(gòu)應變響應理論值；(8)對比橋梁結(jié)構(gòu)應變響應理論求解結(jié)果及其實測結(jié)果，并對自適應神經(jīng)網(wǎng)絡模糊推理系統(tǒng)進行更新。

上述申請利用動態(tài)稱重系統(tǒng)識別行駛車輛的荷載參數(shù)，但該系統(tǒng)僅能測量車輛軸重，無法獲得車輛的空間分布。在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域中，車輛荷載識別是一個重要的方向，但其實現(xiàn)并非易事。現(xiàn)有識別車輛模型參數(shù)的方法可主要分為：解析法、時域方法、時頻域方法等。以上方法僅可得到車輛荷載的線狀分布，均未考慮車輛荷載的空間分布。

由于車橋相合作用和路面不平整等因素的影響，移動車載隨時間和空間不斷變化，因此，如何基于車輛荷載空間分布實現(xiàn)橋梁風險預測是本領(lǐng)域亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種基于車輛荷載空間分布的橋梁風險預測方法及系統(tǒng)。本發(fā)明通過車輛荷載空間分布預測橋梁風險，準確率高、實時性強。

為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于車輛荷載空間分布的橋梁風險預測方法，包括：

S1、在橋梁上均勻布置測速裝置用于測量車輛的移動速度，同時在橋梁上布置若干傳感器用于記錄車致橋梁拉索索力響應；

S2、將所述傳感器節(jié)點均分為多個傳感器集群，選擇所述傳感器集群中的中心節(jié)點作為主節(jié)點，其余節(jié)點為子節(jié)點；

S3、建立車輛與橋梁的作用模型，基于所述模型構(gòu)建車輛荷載與所述橋梁拉索索力響應間的線性關(guān)系；

S4、所述子節(jié)點采集索力數(shù)據(jù)發(fā)送給所屬傳感器集群中的主節(jié)點，主節(jié)點將接收的數(shù)據(jù)及自身采集的數(shù)據(jù)通過多跳形式發(fā)送至匯聚節(jié)點；

S5、引入稀疏約束，基于所述車輛荷載與所述橋梁拉索索力響應間的線性關(guān)系、所述匯聚節(jié)點接收的索力數(shù)據(jù)，求解車輛荷載的空間分布；