列车引起环境振动预测方法与不确定性研究进展
发布时间：2021-07-08 04:02
系统总结了列车运行引起环境振动的各类预测方法及其不确定性问题,梳理了初步预测、确认预测和精准预测3个预测等级内各种方法和模型近10年来的发展状况;讨论了模型输入参数的随机不确定性,包括车辆之间差异、轮轨磨耗以及预测模型中输入地层参数等带来的不确定性;根据新的测试结果分析了车轮和钢轨磨耗状态对地铁振动源强不确定性的影响。研究结果表明:机器学习方法和地层传递函数解析法可用于初步预测阶段;用于确认预测的各类数值和解析模型日益完善,预测效率日益提高,但考虑车轮和钢轨磨耗发展的轮轨激励输入方法仍有待进一步完善,仍需进一步发展振动传递路径清晰且可用于工程预测的建筑结构动力学模型;精准预测需要发展混合预测方法并研究其在地下线振动预测中的应用;目前对预测结果精准性和预测方法可靠性的研究十分欠缺,绝大多数预测只能给出定值结果,无法考虑轮轨磨耗、养护管理水平和振动在地层中传播的不确定性;建议进一步开发具有远程智能离线采样功能,并可在建筑结构上长期便捷安装的小型振动采集装置,以便与机器学习预测方法相结合,从而适应未来智能化预测的发展要求;建议发展能够描述钢轨短波磨耗状态等级和车轮不圆顺等级的粗糙度谱,构建完...
【文章来源】：交通运输工程学报. 2020,20(03)北大核心EICSCD
【文章页数】：16 页
【部分图文】：
列车引起环境振动影响问题涉及的子系统和研究内容
除了对经验预测公式的修正完善,更多学者近年来关注于对既有数据的挖掘和尝试利用机器学习等方法构建智能预测体系,以期在这一阶段提高预测结果的精准度(图2)。Paneiro等[12]提出了基于测试数据的多元线性回归模型;Connolly等[13-14]利用机器学习,考虑土的影响建立了适用于初步预测阶段的针对高速铁路环境振动的预测模型,并基于神经网络方法建立了预测精准度高于FTA经验预测公式的快速预测模型ScopeRail;Chen等[15-16]引入支持向量机方法、Paneiro等[17-18]引入人工神经网络方法解决列车环境振动的预测问题。另一种快速预测的尝试是引入成层半空间地层的解析解,以便能更加准确地考虑预测场地地层参数的输入。吴宗臻等[19-20]基于车辆-轨道耦合模型的解析解和成层半空间的格林函数解析解,在忽略隧道空洞的情况下快速预测了自由场地的振动;Galvín等[21]基于神经网络法和土体的格林函数模型,提出了一种考虑多种参数的初步快速预测模型。
式中:Lv(xb)为建筑物内点xb的振动速度级;C(xS,xb)为建筑物内外两点xb和xS间的振动传递;LF(X)为道床上一列测点向量X的等效力密度级;T(X,xS)为道床上一列测点向量X到建筑物外点xS的线源传递率级。基于力密度级和传递率级可解耦的假设,Verbraken等[95-96]将数值方法引入FTA框架,明确提出了数值法求解力密度级(图3)、数值法求解线传递率级和数值法修正锤击点差异这3类预测方法,并分析了不同锤击位置、锤击等效线源长度、锤击间距等对力密度级和线传递率级的影响。在此基础上,Kuo等[97-98]进一步考虑建筑物的振动响应,将混合预测方法的使用工况具体分为既有建筑物邻近新建铁路和既有铁路邻近新建建筑物2种情况,并详细讨论了3种工况下土层条件、结构存在与否和激励点与建筑结构距离等因素对建筑结构与土体耦合损失计算结果的影响。Kouroussis等[99]参考FTA的详细预测程序,结合实测线传递率级与车轨耦合模型获得了轮轨接触力密度级的混合模式,预测了自由场的振动响应。
【参考文献】：
期刊论文
[1]城市轨道交通项目竣工环保自主验收主要问题研究[J]. 周鹏,宋鹭,刘磊,袁彦婷. 都市快轨交通. 2019(06)
[2]我国文物建筑受列车微振动影响研究现况及关键问题分析[J]. 马蒙,刘维宁. 噪声与振动控制. 2019(04)
[3]城轨沿线地面环境振动响应的半解析有限元求解[J]. 崔高航,欧阳浩然,陶夏新,M Shamim Rahman. 振动与冲击. 2019(15)
[4]双振源激励下地铁车辆段上盖建筑物振动特性[J]. 冯青松,王子玉,刘全民,罗信伟,李纪阳. 交通运输工程学报. 2019(04)
[5]地铁列车曲线运行振动源强特性分析[J]. 刘维宁,杜林林,刘卫丰. 铁道学报. 2019(07)
[6]车型及编组对地铁运营诱发环境振动的影响研究[J]. 马龙祥,赵瑞桐,甘雨航,武鑫,张超翔. 振动与冲击. 2019(11)
[7]宝兰客专路堤段地面振动特性试验研究与数值分析[J]. 马骙骙,李斌,王东,白广明. 铁道科学与工程学报. 2019(02)
[8]轨道交通环境噪声和环境振动评价的误区[J]. 吴崇山,卢庆普. 广州环境科学. 2018(02)
[9]建筑结构地铁振动响应数值预测分析方法研究[J]. 邬玉斌,宋瑞祥,吴雅南,何蕾,吴丹. 铁道科学与工程学报. 2018(11)
[10]不同激励作用下钢弹簧浮置板轨道减振效果研究[J]. 李林峰,马蒙,刘维宁,杜林林. 工程力学. 2018(S1)
博士论文
[1]交通荷载影响下土体振动传递规律及预测方法研究[D]. 张允士.北京交通大学 2019
[2]地铁列车曲线运行车轨耦合解析模型及振源特性研究[D]. 杜林林.北京交通大学 2018
[3]地铁列车振动环境影响的传递函数预测方法研究[D]. 吴宗臻.北京交通大学 2016
[4]基于无限—周期结构理论的车轨耦合及隧道—地层振动响应分析模型研究[D]. 马龙祥.北京交通大学 2015
硕士论文
[1]曲线隧道内地铁列车运行引起的地表振动传播规律研究[D]. 李昌.北京交通大学 2019
[2]激励方式对地铁浮置板轨道减振性能评价影响研究[D]. 秦冲.北京交通大学 2019
本文编号：3270819
【文章来源】：交通运输工程学报. 2020,20(03)北大核心EICSCD
【文章页数】：16 页
【部分图文】：
列车引起环境振动影响问题涉及的子系统和研究内容
除了对经验预测公式的修正完善,更多学者近年来关注于对既有数据的挖掘和尝试利用机器学习等方法构建智能预测体系,以期在这一阶段提高预测结果的精准度(图2)。Paneiro等[12]提出了基于测试数据的多元线性回归模型;Connolly等[13-14]利用机器学习,考虑土的影响建立了适用于初步预测阶段的针对高速铁路环境振动的预测模型,并基于神经网络方法建立了预测精准度高于FTA经验预测公式的快速预测模型ScopeRail;Chen等[15-16]引入支持向量机方法、Paneiro等[17-18]引入人工神经网络方法解决列车环境振动的预测问题。另一种快速预测的尝试是引入成层半空间地层的解析解,以便能更加准确地考虑预测场地地层参数的输入。吴宗臻等[19-20]基于车辆-轨道耦合模型的解析解和成层半空间的格林函数解析解,在忽略隧道空洞的情况下快速预测了自由场地的振动;Galvín等[21]基于神经网络法和土体的格林函数模型,提出了一种考虑多种参数的初步快速预测模型。
式中:Lv(xb)为建筑物内点xb的振动速度级;C(xS,xb)为建筑物内外两点xb和xS间的振动传递;LF(X)为道床上一列测点向量X的等效力密度级;T(X,xS)为道床上一列测点向量X到建筑物外点xS的线源传递率级。基于力密度级和传递率级可解耦的假设,Verbraken等[95-96]将数值方法引入FTA框架,明确提出了数值法求解力密度级(图3)、数值法求解线传递率级和数值法修正锤击点差异这3类预测方法,并分析了不同锤击位置、锤击等效线源长度、锤击间距等对力密度级和线传递率级的影响。在此基础上,Kuo等[97-98]进一步考虑建筑物的振动响应,将混合预测方法的使用工况具体分为既有建筑物邻近新建铁路和既有铁路邻近新建建筑物2种情况,并详细讨论了3种工况下土层条件、结构存在与否和激励点与建筑结构距离等因素对建筑结构与土体耦合损失计算结果的影响。Kouroussis等[99]参考FTA的详细预测程序,结合实测线传递率级与车轨耦合模型获得了轮轨接触力密度级的混合模式,预测了自由场的振动响应。
【参考文献】：
期刊论文
[1]城市轨道交通项目竣工环保自主验收主要问题研究[J]. 周鹏,宋鹭,刘磊,袁彦婷. 都市快轨交通. 2019(06)
[2]我国文物建筑受列车微振动影响研究现况及关键问题分析[J]. 马蒙,刘维宁. 噪声与振动控制. 2019(04)
[3]城轨沿线地面环境振动响应的半解析有限元求解[J]. 崔高航,欧阳浩然,陶夏新,M Shamim Rahman. 振动与冲击. 2019(15)
[4]双振源激励下地铁车辆段上盖建筑物振动特性[J]. 冯青松,王子玉,刘全民,罗信伟,李纪阳. 交通运输工程学报. 2019(04)
[5]地铁列车曲线运行振动源强特性分析[J]. 刘维宁,杜林林,刘卫丰. 铁道学报. 2019(07)
[6]车型及编组对地铁运营诱发环境振动的影响研究[J]. 马龙祥,赵瑞桐,甘雨航,武鑫,张超翔. 振动与冲击. 2019(11)
[7]宝兰客专路堤段地面振动特性试验研究与数值分析[J]. 马骙骙,李斌,王东,白广明. 铁道科学与工程学报. 2019(02)
[8]轨道交通环境噪声和环境振动评价的误区[J]. 吴崇山,卢庆普. 广州环境科学. 2018(02)
[9]建筑结构地铁振动响应数值预测分析方法研究[J]. 邬玉斌,宋瑞祥,吴雅南,何蕾,吴丹. 铁道科学与工程学报. 2018(11)
[10]不同激励作用下钢弹簧浮置板轨道减振效果研究[J]. 李林峰,马蒙,刘维宁,杜林林. 工程力学. 2018(S1)
博士论文
[1]交通荷载影响下土体振动传递规律及预测方法研究[D]. 张允士.北京交通大学 2019
[2]地铁列车曲线运行车轨耦合解析模型及振源特性研究[D]. 杜林林.北京交通大学 2018
[3]地铁列车振动环境影响的传递函数预测方法研究[D]. 吴宗臻.北京交通大学 2016
[4]基于无限—周期结构理论的车轨耦合及隧道—地层振动响应分析模型研究[D]. 马龙祥.北京交通大学 2015
硕士论文
[1]曲线隧道内地铁列车运行引起的地表振动传播规律研究[D]. 李昌.北京交通大学 2019
[2]激励方式对地铁浮置板轨道减振性能评价影响研究[D]. 秦冲.北京交通大学 2019
本文编号：3270819
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