[發明專利]一種基于運營列車動態響應的軌道—橋梁系統損傷識別的方法

在審

• 申請號: 202111381124.5
• 申請日: 2021-11-20
• 公開（公告）號: CN114264727A
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 楊永斌;史康;胡孝霜
• 申請（專利權）人: 重慶大學;中國國家鐵路集團有限公司
• 主分類號: G01N29/12
• 分類號: G01N29/12;G01N29/44;B61K9/08;B61K9/10
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔

本發明公開一種基于運營列車動態響應的軌道—橋梁系統損傷識別的方法，步驟為：1)搭建車—軌—橋耦合系統；2)建立測試車與軌道接觸點的加速度響應方程；3)監測所述測試車的豎向加速度響應4)計算出測試車與軌道接觸點的加速度響應；5)計算得到瞬時幅值平方IAS；6)計算根據T時間內的瞬時幅值平方IAS建立IAS曲線；7)根據IAS曲線確定軌道、軌枕層、橋梁的損傷程度。本發明可以克服車輛頻率、車輛阻尼、軌道阻尼參數、軌道邊界條件對損傷檢測的影響，有效檢測軌道、橋梁、軌枕層的損傷位置、多裂縫和嚴重損傷程度。

技術領域

本發明涉及鐵路軌道橋梁結構健康檢測技術領域，具體是一種基于運營列車動態響應的軌道—橋梁系統損傷識別的方法。

背景技術

基于鐵路軌道橋梁的動力特性檢測結構損傷的間接測量技術已被廣泛應用于結構健康檢測。如利用HCRRV設備在意大利的ARCHIMEDE、中國的CRH380A等檢查軌道幾何、車輪軌接觸力、導體幾何、信號傳感器、通信、軌道電路等健康狀態，但HCRRV的經濟成本很高，應用于大面積域的鐵路健康檢測不現實。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于運營列車動態響應的軌道—橋梁系統損傷識別的方法，包括以下步驟：

1)搭建車—軌—橋耦合系統，包括測試車、軌道、橋梁。所述測試車上設有加速度傳感器。軌道與橋梁的接觸層為軌枕層。

所述測試車的剛度為k_v、阻尼為c_v、質量為M_v。軌道的跨度為L₁、截面抗彎剛度為E₁I₁、單位長度質量為ρ₁A₁。橋梁的跨度為L₂、截面抗彎剛度為E₂I₂、單位長度質量為ρ₂A₂。所述測試車在軌道和橋梁上的運行速度為v。

軌道與橋梁的跨度相同。

2)建立軌道、橋梁、測試車響應方程，從而建立測試車與軌道接觸點的加速度響應方程。

建立測試車與軌道接觸點的加速度響應方程的步驟包括：

2.1)分別建立軌道、橋梁、測試車的運動方程，即：

式中，下標1,2分別表示軌道和橋梁。y(x,t)表示豎向位移。q_v、分別為測量車的豎向位移和加速度。為測試車的自振頻率。x_c為車輛與軌道之間接觸點的坐標。f_c(t)為車輛與軌道之間的接觸力。ρ₁為軌道材料密度。E₁、E₂分別表示軌道和橋梁的楊氏模量。I₁、I₂分別表示軌道和橋梁的截面慣性矩。ρ₂A₂表示橋梁單位長度質量。Θ表示軌道軌枕剛度。ρ₁A₁表示軌道單位長度質量。δ(x-vt)表示狄克拉函數。g為常數；

其中，軌道豎向位移y₁(x,t)和橋梁豎向位移y₂(x,t)分別如下所示：

式中，q_1n(t)、q_2n(t)表示模態坐標函數；t為時域參數；

2.2)將公式(5)-(6)代入公式(1)-(4)，并引入乘子得到車—軌—橋耦合系統的模態方程，即：