[發明專利]一種軌道系統基礎結構參數識別方法

在審

• 申請號: 202110401610.2
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113111516A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 葉玲;陳華鵬;王力騁
• 申請（專利權）人: 華東交通大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 北京中創云知識產權代理事務所(普通合伙) 11837
• 代理人: 肖佳

本發明涉及一種軌道系統基礎結構參數識別方法，其特征在于：所述方法包括如下步驟，1)將軌道系統整體結構劃分為多個子結構，建立目標子結構界面力的切比雪夫多項式參數化表達；2)計算動力響應關于結構參數和界面力參數的靈敏度；3)通過基于靈敏度分析的交叉迭代優化算法，同步識別子結構參數和荷載參數；其中，所述將軌道系統整體結構劃分為至少兩個子結構，其中包括至少一個第一軌道子結構和至少一個第二軌道子結構，其中，第一軌道子結構為有車輛荷載作用的軌道子結構；第二軌道子結構為無車輛荷載作用的軌道。

技術領域

本發明屬于軌道交通技術領域，尤其是高鐵技術領域，具體涉及一種軌道系統基礎結構參數識別方法。

背景技術

隨著高鐵運輸的迅猛發展，軌道運輸在整個交通運輸系統中占有越來越重要的位置。隨著車輛數量、密度以及運行速度的快速提高，車輛與結構之間的相互作用也逐漸加強，必然導致運行車輛與結構之間的動力學問題更加突出和復雜。開展車輛荷載作用下超長線狀結構參數識別方法研究，識別結構的損傷狀況，實現車輛參數和結構參數的實時監控和智能化管理，對保障城市交通正常運作至關重要。

近年來，越來越多的學者開始關注由于車輛荷載引起的地鐵軌道和橋梁這一類超長線狀結構的損傷識別。但是現有技術中的方法在對地鐵軌道和橋梁這一類超長線狀結構進行有限元建模時，通常只能選取一定長度的結構作為研究對象，這種選取一定長度模擬無限長軌道的方法，缺少物理意義，且在識別結構損傷時，也容易因為邊界問題引起識別誤差，同時，由于這類結構本身結構規模大、待識別參數多，極大的限制了識別效率。

發明內容

本發明的目的在于上述解決現有技術中的任一問題，提出了一種基于子結構的超長線狀結構參數識別方法。在車輛荷載作用下，將子結構界面力作為待識別子結構的未知外荷載，表達為切比雪夫多項式，推導系統動力響應關于結構參數和界面力參數的靈敏度矩陣，根據車軌系統參數同步識別方法，同時識別軌道子結構參數和界面力參數。通過一個車輛-軌道交互系統數值算例驗證了基于子結構的軌道系統基礎結構參數識別方法的精度和效率。

具體而言，本發明提供一種一種軌道系統基礎結構參數識別方法，其特征在于：所述方法包括如下步驟，

1)將軌道系統整體結構劃分為多個子結構，建立目標子結構界面力的切比雪夫多項式參數化表達；

2)計算動力響應關于結構參數和界面力參數的靈敏度；

3)通過基于靈敏度分析的交叉迭代優化算法，同步識別子結構參數和荷載參數；

其中，所述將軌道系統整體結構劃分為至少兩個子結構，其中包括至少一個第一軌道子結構和至少一個第二軌道子結構，其中，第一軌道子結構為有車輛荷載作用的軌道子結構；第二軌道子結構為無車輛荷載作用的軌道。

在一個方案中，所述步驟2)包括得到第一軌道子結構和第二軌道子結構系統動力響應，測量軌道整體下目標子結構所在位置的系統動力響應，將通過子結構計算得到的系統加速度響應與整體結構同條件下測量得到的系統加速度響應的殘差作為目標函數J。

在一個方案中，所述步驟2)還包括計算系統加速度響應關于待識別結構參數λ的靈敏度矩陣；計算系統加速度響應關于界面力參數c的靈敏度矩陣。

在一個方案中，所述步驟3)包括根據參數同步識別方法，計算出當前迭代步的待識別結構參數λk和ck。

在一個方案中，所述步驟3還包括判斷待識別結構參數λk和ck是否滿足優化過程的目標函數收斂準則，即|J|≤Tolerance，滿足條件，則迭代停止；若不滿足，則進行迭代，直到目標函數滿足收斂條件。

在一個方案中，第一軌道子結構的運動方程為，