[發明專利]基于行車安全及動力響應的鐵路橋墩傷損評定方法及系統

有效

• 申請號: 202011305715.X
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112364426B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 龔凱;劉林芽;馮青松;余翠英;羅錕;劉全民
• 申請（專利權）人: 華東交通大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 姚瑤

本發明公開了基于行車安全及動力響應的鐵路橋墩傷損評定方法及系統，所述方法包括：S1：構建列車?軌道?橋梁系統的空間振動分析模型，并將橋墩病害狀態引入空間振動分析模型；S2：基于引入橋墩病害狀態后的空間振動分析模型進行模擬得到σ_p?V關系和σ_c?V關系；S3：基于所述σ_p?V關系、所述σ_c?V關系得到臨界車速V_cr，進而判別設計車速V_d與V_cr間的關系，判別是否會發生脫軌，若發生脫軌，橋墩病害影響列車運行。利用本發明所述評定方法可以量化橋墩傷損對行車安全性及系統動力響應的影響，為有效評定傷損等級及維修標準等級以及控制重載鐵路橋上列車行車安全及橋墩傷損整治提供基礎數據。

技術領域

本發明屬于列車安全控制技術領域，具體涉及一種基于行車安全及動力響應的鐵路橋墩傷損評定方法、系統、終端設備及可讀存儲介質。

背景技術

重載鐵路輸送能力大，技術經濟效益顯著，已被世界各國的實踐所證實。發展重載運輸，形成運力強大、組織先進、功能完善的運輸系統是我國《中長期鐵路網規劃》的重要內容。橋梁結構是重載鐵路基礎設施的重要組成部分，是列車安全運行的重要保證。我國重載鐵路多以T梁橋為主，在其服役期間，列車軸重的增大、編組車輛數的增多、車速的提高及行車密度的增大、以及溫度、水等復雜環境影響對橋梁結構服役性能均會產生直接影響，其中，梁體、支座及橋墩傷損顯著增多。其中，橋墩傷損包括墩頂橫向振幅超限、墩身損傷、橋墩基礎沖刷等，結構傷損會引起其剛度下降，而橋梁剛度不足又易引起橋上列車行車晃動劇烈、影響行車安全，嚴重時甚至引起列車脫軌。

為確保橋上列車行車安全，有效評定墩頂橫向振幅超限、墩身損傷、橋墩基礎沖刷等典型橋墩傷損等級十分必要。目前，關于針對鐵路橋墩傷損狀態評定已開展了一些研究。主要包括：

(1)在公開號為CN 104655385的中國發明專利中，以重錘為激振源，從橫橋向和順橋向沖擊橋梁下部結構(即橋墩)，測得橋梁整體和局部振動模態；建立橋梁下部結構動力分析模型，以實測模態為目標，優化有限元模型，識別下部結構實際支座剛度、墩身剛度參數和基礎約束剛度參數，然后將識別值與設計值進行對比用于評價橋梁下部結構健康狀態。

(2)在公開號為CN 110793737A的中國發明專利中，建立帶轉動約束的彈性支承邊界梁模型，通過推導該模型撓度影響線的解析式，并結合有限元算例分析，將所提撓度影響線方法用于裝配式梁結構的損傷識別研究，研究了影響線測點位置、局部損傷位置與程度對識別結果的影響，為既有裝配式鐵路橋梁結構的傷損識別提供方法借鑒與研究思路。

(3)在公開號為CN 108775993B的中國發明專利中，通過現場實驗，測得車輛過橋導致的橋梁底部測點撓度響應，并結合車輛車軸信息，引入多段函數模型經數學反算求得測點的撓度影響線(該影響線包含橋梁損傷相關信息)；基于測點位置建立能反映未損狀態的基函數-“未損基函數”；結合撓度影響線和未損基函數構建傷損指標，通過損傷指標曲線局部峰值點可進行損傷定位。

(4)在公開號為CN 107885927A的中國發明專利中，通過對橋梁系統進行數據觀測，實時獲取橋梁系統的觀測數據，同時，每滑動一個設定長度的時間窗口，則采用隨機子空間算法對該時間窗口內的觀測數據進行計算，得到該時間窗口內觀測數據所對應的模態參數信息，通過計算相鄰兩個時間窗口對應的模態參數信息之間的變化率，進而判斷計算出的變化率是否達到預警閾值。該方法能夠實現在時域上對橋梁模態參數進行跟蹤識別。