基于Moses算法的单车及多车动态称重算法研究

发布时间：2020-04-22 19:18

【摘要】：车辆荷载是桥梁结构长期主要承受的外部荷载,也是现代桥梁主要的服务对象。桥梁结构的损伤可能来自环境、材料老化和地震等偶然荷载等原因,但除了上述原因,主要来源于车辆等可变荷载。随着我国城市化进程的推进以及经济的高速发展,运输业的发达导致车辆超重现象频发,这会大大缩减桥梁的使用寿命而且对于驾驶员以及人民群众也是很大的安全隐患。研究人员针对这一现象研发了桥梁动态称重系统(BWIM系统),桥梁动态称重系统可以对过桥车辆进行监测,识别轴重等信息从而判断车辆是否超载,是监测桥梁健康状况的有力手段。桥梁动态称重系统是通过把桥梁视为称量车辆轴重的一杆秤,通过桥梁结构的动力响应等信息识别车辆轴重等信息的方法。到目前为止,国内外对桥梁动态称重算法的研究还主要集中于一维BWIM系统,且多数只考虑单车过桥的情况,这与实际交通多车过桥状况不相符合。因此,二维BWIM算法的研究成为迫切要解决的问题。本文基于Moses轴重识别算法,从用车辆标定一维的弯矩影响线出发,对桥梁全桥进行影响面的标定,基于横桥向动力响应线,对单车以及多车过桥的空间位置及轴重等车辆信息进行识别,最后通过有限元仿真分析,验证本文算法的可靠性。具体研究内容如下:1、对轴重识别算法而言,对经典的Moses算法和MFI算法推导过程进行分析,比较两者的优缺点,并选用更适合工程实际的Moses算法作为本文的基本算法。通过Moses算法进行影响线的标定,在轴重较近情况下,应用龙波~([39])等改进的Moses算法;对于车轴识别系统,介绍了FAD系统以及小波变换方法,通过它们可以在已知车辆所在车道的情况下对车辆横向位置进行识别,以及在已知车轴信息情况下的轴重识别。2、利用单车标定影响线的方法,在全桥特定横向位置进行纵向的影响线标定,并通过线性插值法拟合横纵向影响线形成二维空间影响面;基于横桥向动力响应线,通过标定好的弯矩影响面对待识别车辆实测弯矩值进行拆分,将多车识别问题化归为单车识别问题。确定车辆在横桥向的位置和数量,构成二维BWIM算法并对其算法和工作原理进行研究,算法可以应用在能用Moses标定影响面和可标定横向动力响应线的所有桥型上识别任意车辆过桥的车辆信息;从工作原理上来讲,详尽介绍了该算法形成的二维BWIM系统的工作流程,并对传感器的布置提出相关要求。3、建立有限元仿真分析中所需的车桥耦合模型。用有限元方法分别对单车情况和多车情况进行识别。对于单车讨论了车辆在桥梁不同横向位置时本文算法的识别精度;对于多车则讨论了两车质量之间的关系,以及两车在桥梁不同横向位置时对识别精度的影响,并讨论了同向行驶车辆与相向行驶车辆的识别;最后,本文对三车同向行驶的情况进行识别,并对三车不同质量进行识别精度的分析。识别结果表明本文对单车及多车识别结果精度高,轴重和车辆横桥向位置识别经过较好。
【图文】：

图 1.2；2018 年杭州市钱江三桥发生坍塌事故，见图 1更对国民经济造成很大的损失。题，我国交通相关部门最重要的任务就是做好桥梁健路。对于特大桥及部分大桥经济效益明显，国家亦可健康监测系统，而对于经济效益不太明显的大桥及中力试验检测都需要中断交通并且要有专门的检测设备增加了维护成本也不便于全天候的健康监测。

图 1.2 哈尔滨阳明滩大桥引桥垮塌现场图 1.3 钱江三桥事故现场意义提到的对于既能全天候对桥梁进行健康监测也能实时反馈桥梁动态称重系统应运而生（Bridge Weigh-in-motion：BW身为载体，把桥梁视为一杆可以秤来往车辆的轴重等车辆
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U446

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本文编号：2636859