[發(fā)明專利]一種混合驅(qū)動的無砟軌道疲勞壽命預(yù)測方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010460074.9
• 申請日: 2020-05-27
• 公開（公告）號: CN111859724B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫立;王森榮;宋文祥;朱彬;李秋義;張政;林超;任西沖;周磊;梅琴
• 申請（專利權(quán)）人: 中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/27;G06N3/0464;G06N3/08;G06T17/00;G06F119/04;G06F119/14
• 代理公司: 北京匯澤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11228
• 代理人: 鄭飛

一種混合驅(qū)動的無砟軌道疲勞壽命預(yù)測方法，包括；S100.獲取無砟軌道現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)，對現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)進行判斷，若現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)充足，執(zhí)行步驟S200；若現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)不足，執(zhí)行步驟S300?S400；S200:利用疲勞壽命神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型，將充足的現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸入，無砟軌道結(jié)構(gòu)的疲勞壽命作為輸出，得到基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的軌道結(jié)構(gòu)疲勞預(yù)測模型；S300.利用不足的現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)作為有限元分析模型的荷載邊界條件，得到溫度荷載作用的靜力分析模型和列車動載作用的動力分析模型，利用模型對數(shù)值仿真計算，得到溫度和列車疲勞荷載作用下的無砟軌道各組成部件的應(yīng)力時程曲線；S400.根據(jù)所述應(yīng)力時程曲線，利用疲勞損傷理論和疲勞分析軟件進行無砟軌道結(jié)構(gòu)疲勞壽命預(yù)測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于軌道的疲勞壽命預(yù)測技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種混合驅(qū)動的無砟軌道疲勞壽命預(yù)測方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前，我國已成為世界上高鐵里程最長、運輸密度最高的國家。無砟軌道由于具有平順性好、養(yǎng)護維修工作量小等優(yōu)點，近年來已成為我國高速鐵路最重要的軌道結(jié)構(gòu)型式。無砟軌道主要組成部件為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。現(xiàn)場調(diào)研表明，在列車動載、溫度循環(huán)荷載等作用下，部分地段的無砟軌道出現(xiàn)了一定程度的疲勞損傷。在外界復(fù)雜荷載的持續(xù)作用下，疲勞損傷不斷累積，就會產(chǎn)生微小的裂紋，隨著裂紋的不斷擴大，最終引發(fā)無砟軌道結(jié)構(gòu)破壞及失效，影響了無砟軌道的正常服役性能，有的地段甚至已經(jīng)危及行車安全。為保證線路安全長久運營，無砟軌道的疲勞壽命分析顯得極為重要。

在目前研究無砟軌道疲勞壽命的相關(guān)技術(shù)中，主要采用經(jīng)驗法、試制樣品試驗法以及從有限元理論計算分析的角度進行評估。經(jīng)驗法主要根據(jù)以前成熟的結(jié)構(gòu)進行適當(dāng)少量的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和修改，通過靜力分析來進行簡單的校核對比和修正；試制樣品試驗主要通過自制試驗試件進行長時間的疲勞實驗來驗證試件的疲勞壽命情況；有限元理論計算分析主要依據(jù)疲勞損傷理論采用疲勞分析軟件對軌道結(jié)構(gòu)疲勞壽命進行評估。疲勞壽命分析的案例雖已存在，但均存在一定局限性，如經(jīng)驗法受人為因素影響較大，且十分依賴以往已經(jīng)成熟的結(jié)構(gòu)，利用經(jīng)驗或者靜力強度校核的方法來評估產(chǎn)品的疲勞壽命，具有很大的不準(zhǔn)確性。試制樣品試驗主要從試驗的角度對疲勞壽命進行分析，一般通過在敏感位置以一定的加載頻率施加一定大小的荷載或進一步改進的移動荷載，反復(fù)進行足夠次數(shù)的荷載作用，以此考察軌道結(jié)構(gòu)部件的疲勞壽命情況，但疲勞試驗需要花費大量的時間和人力成本，耗時費力，周期很長，同時也需要大量的資金支持；由于試驗所花時間較長，導(dǎo)致不能實時反映軌道結(jié)構(gòu)的疲勞壽命情況。有限元計算分析疲勞壽命的方法往往采用純理論的方式進行研究，不能結(jié)合現(xiàn)場實際情況，所得到的結(jié)果無法反映軌道結(jié)構(gòu)現(xiàn)場實際情況，說服力和實用性較差。因此十分有必要發(fā)明一種新的用于無砟軌道結(jié)構(gòu)疲勞壽命預(yù)測分析的方法，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述問題，本發(fā)明提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種混合驅(qū)動的無砟軌道疲勞壽命預(yù)測方法和系統(tǒng)。

一種混合驅(qū)動的無砟軌道疲勞壽命預(yù)測方法，包括：

S100.獲取無砟軌道現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)，對現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)進行判斷，若現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)充足，執(zhí)行步驟S200；若現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)不足，執(zhí)行步驟S300-S400；

S200.利用疲勞壽命神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型，將充足的現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸入，無砟軌道結(jié)構(gòu)的疲勞壽命作為輸出，不斷調(diào)節(jié)模型參數(shù)和訓(xùn)練模型，得到基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的軌道結(jié)構(gòu)疲勞預(yù)測模型，利用基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的軌道結(jié)構(gòu)疲勞預(yù)測模型，將新無砟軌道監(jiān)測數(shù)據(jù)進行輸入，達到對軌道結(jié)構(gòu)各部件疲勞壽命預(yù)測的目的；

S300.利用不足的現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)作為有限元分析模型的荷載邊界條件，得到溫度荷載作用的靜力分析模型和列車動載作用的動力分析模型；對靜力分析模型和動力分析模型進行計算求解，并結(jié)合現(xiàn)場的監(jiān)測數(shù)據(jù)，對靜力分析模型和動力分析模型模型進行調(diào)整和驗證；利用模型對數(shù)值仿真計算，得到溫度和列車疲勞荷載作用下的無砟軌道各組成部件的應(yīng)力時程曲線；