列車引起環(huán)境振動預測方法與不確定性研究進展
發(fā)布時間：2021-07-08 04:02
系統(tǒng)總結(jié)了列車運行引起環(huán)境振動的各類預測方法及其不確定性問題,梳理了初步預測、確認預測和精準預測3個預測等級內(nèi)各種方法和模型近10年來的發(fā)展狀況;討論了模型輸入?yún)?shù)的隨機不確定性,包括車輛之間差異、輪軌磨耗以及預測模型中輸入地層參數(shù)等帶來的不確定性;根據(jù)新的測試結(jié)果分析了車輪和鋼軌磨耗狀態(tài)對地鐵振動源強不確定性的影響。研究結(jié)果表明:機器學習方法和地層傳遞函數(shù)解析法可用于初步預測階段;用于確認預測的各類數(shù)值和解析模型日益完善,預測效率日益提高,但考慮車輪和鋼軌磨耗發(fā)展的輪軌激勵輸入方法仍有待進一步完善,仍需進一步發(fā)展振動傳遞路徑清晰且可用于工程預測的建筑結(jié)構(gòu)動力學模型;精準預測需要發(fā)展混合預測方法并研究其在地下線振動預測中的應用;目前對預測結(jié)果精準性和預測方法可靠性的研究十分欠缺,絕大多數(shù)預測只能給出定值結(jié)果,無法考慮輪軌磨耗、養(yǎng)護管理水平和振動在地層中傳播的不確定性;建議進一步開發(fā)具有遠程智能離線采樣功能,并可在建筑結(jié)構(gòu)上長期便捷安裝的小型振動采集裝置,以便與機器學習預測方法相結(jié)合,從而適應未來智能化預測的發(fā)展要求;建議發(fā)展能夠描述鋼軌短波磨耗狀態(tài)等級和車輪不圓順等級的粗糙度譜,構(gòu)建完...
【文章來源】：交通運輸工程學報. 2020,20(03)北大核心EICSCD
【文章頁數(shù)】：16 頁
【部分圖文】：
列車引起環(huán)境振動影響問題涉及的子系統(tǒng)和研究內(nèi)容
除了對經(jīng)驗預測公式的修正完善,更多學者近年來關注于對既有數(shù)據(jù)的挖掘和嘗試利用機器學習等方法構(gòu)建智能預測體系,以期在這一階段提高預測結(jié)果的精準度(圖2)。Paneiro等[12]提出了基于測試數(shù)據(jù)的多元線性回歸模型;Connolly等[13-14]利用機器學習,考慮土的影響建立了適用于初步預測階段的針對高速鐵路環(huán)境振動的預測模型,并基于神經(jīng)網(wǎng)絡方法建立了預測精準度高于FTA經(jīng)驗預測公式的快速預測模型ScopeRail;Chen等[15-16]引入支持向量機方法、Paneiro等[17-18]引入人工神經(jīng)網(wǎng)絡方法解決列車環(huán)境振動的預測問題。另一種快速預測的嘗試是引入成層半空間地層的解析解,以便能更加準確地考慮預測場地地層參數(shù)的輸入。吳宗臻等[19-20]基于車輛-軌道耦合模型的解析解和成層半空間的格林函數(shù)解析解,在忽略隧道空洞的情況下快速預測了自由場地的振動;Galvín等[21]基于神經(jīng)網(wǎng)絡法和土體的格林函數(shù)模型,提出了一種考慮多種參數(shù)的初步快速預測模型。
式中:Lv(xb)為建筑物內(nèi)點xb的振動速度級;C(xS,xb)為建筑物內(nèi)外兩點xb和xS間的振動傳遞;LF(X)為道床上一列測點向量X的等效力密度級;T(X,xS)為道床上一列測點向量X到建筑物外點xS的線源傳遞率級�；诹γ芏燃壓蛡鬟f率級可解耦的假設,Verbraken等[95-96]將數(shù)值方法引入FTA框架,明確提出了數(shù)值法求解力密度級(圖3)、數(shù)值法求解線傳遞率級和數(shù)值法修正錘擊點差異這3類預測方法,并分析了不同錘擊位置、錘擊等效線源長度、錘擊間距等對力密度級和線傳遞率級的影響。在此基礎上,Kuo等[97-98]進一步考慮建筑物的振動響應,將混合預測方法的使用工況具體分為既有建筑物鄰近新建鐵路和既有鐵路鄰近新建建筑物2種情況,并詳細討論了3種工況下土層條件、結(jié)構(gòu)存在與否和激勵點與建筑結(jié)構(gòu)距離等因素對建筑結(jié)構(gòu)與土體耦合損失計算結(jié)果的影響。Kouroussis等[99]參考FTA的詳細預測程序,結(jié)合實測線傳遞率級與車軌耦合模型獲得了輪軌接觸力密度級的混合模式,預測了自由場的振動響應。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]城市軌道交通項目竣工環(huán)保自主驗收主要問題研究[J]. 周鵬,宋鷺,劉磊,袁彥婷. 都市快軌交通. 2019(06)
[2]我國文物建筑受列車微振動影響研究現(xiàn)況及關鍵問題分析[J]. 馬蒙,劉維寧. 噪聲與振動控制. 2019(04)
[3]城軌沿線地面環(huán)境振動響應的半解析有限元求解[J]. 崔高航,歐陽浩然,陶夏新,M Shamim Rahman. 振動與沖擊. 2019(15)
[4]雙振源激勵下地鐵車輛段上蓋建筑物振動特性[J]. 馮青松,王子玉,劉全民,羅信偉,李紀陽. 交通運輸工程學報. 2019(04)
[5]地鐵列車曲線運行振動源強特性分析[J]. 劉維寧,杜林林,劉衛(wèi)豐. 鐵道學報. 2019(07)
[6]車型及編組對地鐵運營誘發(fā)環(huán)境振動的影響研究[J]. 馬龍祥,趙瑞桐,甘雨航,武鑫,張超翔. 振動與沖擊. 2019(11)
[7]寶蘭客專路堤段地面振動特性試驗研究與數(shù)值分析[J]. 馬骙骙,李斌,王東,白廣明. 鐵道科學與工程學報. 2019(02)
[8]軌道交通環(huán)境噪聲和環(huán)境振動評價的誤區(qū)[J]. 吳崇山,盧慶普. 廣州環(huán)境科學. 2018(02)
[9]建筑結(jié)構(gòu)地鐵振動響應數(shù)值預測分析方法研究[J]. 鄔玉斌,宋瑞祥,吳雅南,何蕾,吳丹. 鐵道科學與工程學報. 2018(11)
[10]不同激勵作用下鋼彈簧浮置板軌道減振效果研究[J]. 李林峰,馬蒙,劉維寧,杜林林. 工程力學. 2018(S1)
博士論文
[1]交通荷載影響下土體振動傳遞規(guī)律及預測方法研究[D]. 張允士.北京交通大學 2019
[2]地鐵列車曲線運行車軌耦合解析模型及振源特性研究[D]. 杜林林.北京交通大學 2018
[3]地鐵列車振動環(huán)境影響的傳遞函數(shù)預測方法研究[D]. 吳宗臻.北京交通大學 2016
[4]基于無限—周期結(jié)構(gòu)理論的車軌耦合及隧道—地層振動響應分析模型研究[D]. 馬龍祥.北京交通大學 2015
碩士論文
[1]曲線隧道內(nèi)地鐵列車運行引起的地表振動傳播規(guī)律研究[D]. 李昌.北京交通大學 2019
[2]激勵方式對地鐵浮置板軌道減振性能評價影響研究[D]. 秦沖.北京交通大學 2019
本文編號：3270819
【文章來源】：交通運輸工程學報. 2020,20(03)北大核心EICSCD
【文章頁數(shù)】：16 頁
【部分圖文】：
列車引起環(huán)境振動影響問題涉及的子系統(tǒng)和研究內(nèi)容
除了對經(jīng)驗預測公式的修正完善,更多學者近年來關注于對既有數(shù)據(jù)的挖掘和嘗試利用機器學習等方法構(gòu)建智能預測體系,以期在這一階段提高預測結(jié)果的精準度(圖2)。Paneiro等[12]提出了基于測試數(shù)據(jù)的多元線性回歸模型;Connolly等[13-14]利用機器學習,考慮土的影響建立了適用于初步預測階段的針對高速鐵路環(huán)境振動的預測模型,并基于神經(jīng)網(wǎng)絡方法建立了預測精準度高于FTA經(jīng)驗預測公式的快速預測模型ScopeRail;Chen等[15-16]引入支持向量機方法、Paneiro等[17-18]引入人工神經(jīng)網(wǎng)絡方法解決列車環(huán)境振動的預測問題。另一種快速預測的嘗試是引入成層半空間地層的解析解,以便能更加準確地考慮預測場地地層參數(shù)的輸入。吳宗臻等[19-20]基于車輛-軌道耦合模型的解析解和成層半空間的格林函數(shù)解析解,在忽略隧道空洞的情況下快速預測了自由場地的振動;Galvín等[21]基于神經(jīng)網(wǎng)絡法和土體的格林函數(shù)模型,提出了一種考慮多種參數(shù)的初步快速預測模型。
式中:Lv(xb)為建筑物內(nèi)點xb的振動速度級;C(xS,xb)為建筑物內(nèi)外兩點xb和xS間的振動傳遞;LF(X)為道床上一列測點向量X的等效力密度級;T(X,xS)為道床上一列測點向量X到建筑物外點xS的線源傳遞率級�；诹γ芏燃壓蛡鬟f率級可解耦的假設,Verbraken等[95-96]將數(shù)值方法引入FTA框架,明確提出了數(shù)值法求解力密度級(圖3)、數(shù)值法求解線傳遞率級和數(shù)值法修正錘擊點差異這3類預測方法,并分析了不同錘擊位置、錘擊等效線源長度、錘擊間距等對力密度級和線傳遞率級的影響。在此基礎上,Kuo等[97-98]進一步考慮建筑物的振動響應,將混合預測方法的使用工況具體分為既有建筑物鄰近新建鐵路和既有鐵路鄰近新建建筑物2種情況,并詳細討論了3種工況下土層條件、結(jié)構(gòu)存在與否和激勵點與建筑結(jié)構(gòu)距離等因素對建筑結(jié)構(gòu)與土體耦合損失計算結(jié)果的影響。Kouroussis等[99]參考FTA的詳細預測程序,結(jié)合實測線傳遞率級與車軌耦合模型獲得了輪軌接觸力密度級的混合模式,預測了自由場的振動響應。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]城市軌道交通項目竣工環(huán)保自主驗收主要問題研究[J]. 周鵬,宋鷺,劉磊,袁彥婷. 都市快軌交通. 2019(06)
[2]我國文物建筑受列車微振動影響研究現(xiàn)況及關鍵問題分析[J]. 馬蒙,劉維寧. 噪聲與振動控制. 2019(04)
[3]城軌沿線地面環(huán)境振動響應的半解析有限元求解[J]. 崔高航,歐陽浩然,陶夏新,M Shamim Rahman. 振動與沖擊. 2019(15)
[4]雙振源激勵下地鐵車輛段上蓋建筑物振動特性[J]. 馮青松,王子玉,劉全民,羅信偉,李紀陽. 交通運輸工程學報. 2019(04)
[5]地鐵列車曲線運行振動源強特性分析[J]. 劉維寧,杜林林,劉衛(wèi)豐. 鐵道學報. 2019(07)
[6]車型及編組對地鐵運營誘發(fā)環(huán)境振動的影響研究[J]. 馬龍祥,趙瑞桐,甘雨航,武鑫,張超翔. 振動與沖擊. 2019(11)
[7]寶蘭客專路堤段地面振動特性試驗研究與數(shù)值分析[J]. 馬骙骙,李斌,王東,白廣明. 鐵道科學與工程學報. 2019(02)
[8]軌道交通環(huán)境噪聲和環(huán)境振動評價的誤區(qū)[J]. 吳崇山,盧慶普. 廣州環(huán)境科學. 2018(02)
[9]建筑結(jié)構(gòu)地鐵振動響應數(shù)值預測分析方法研究[J]. 鄔玉斌,宋瑞祥,吳雅南,何蕾,吳丹. 鐵道科學與工程學報. 2018(11)
[10]不同激勵作用下鋼彈簧浮置板軌道減振效果研究[J]. 李林峰,馬蒙,劉維寧,杜林林. 工程力學. 2018(S1)
博士論文
[1]交通荷載影響下土體振動傳遞規(guī)律及預測方法研究[D]. 張允士.北京交通大學 2019
[2]地鐵列車曲線運行車軌耦合解析模型及振源特性研究[D]. 杜林林.北京交通大學 2018
[3]地鐵列車振動環(huán)境影響的傳遞函數(shù)預測方法研究[D]. 吳宗臻.北京交通大學 2016
[4]基于無限—周期結(jié)構(gòu)理論的車軌耦合及隧道—地層振動響應分析模型研究[D]. 馬龍祥.北京交通大學 2015
碩士論文
[1]曲線隧道內(nèi)地鐵列車運行引起的地表振動傳播規(guī)律研究[D]. 李昌.北京交通大學 2019
[2]激勵方式對地鐵浮置板軌道減振性能評價影響研究[D]. 秦沖.北京交通大學 2019
本文編號：3270819
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