[发明专利]基于行车安全及动力响应的铁路桥墩伤损评定方法及系统

说明书

本发明公开了基于行车安全及动力响应的铁路桥墩伤损评定方法及系统，所述方法包括：S1：构建列车‑轨道‑桥梁系统的空间振动分析模型，并将桥墩病害状态引入空间振动分析模型；S2：基于引入桥墩病害状态后的空间振动分析模型进行模拟得到σ_p‑V关系和σ_c‑V关系；S3：基于所述σ_p‑V关系、所述σ_c‑V关系得到临界车速V_cr，进而判别设计车速V_d与V_cr间的关系，判别是否会发生脱轨，若发生脱轨，桥墩病害影响列车运行。利用本发明所述评定方法可以量化桥墩伤损对行车安全性及系统动力响应的影响，为有效评定伤损等级及维修标准等级以及控制重载铁路桥上列车行车安全及桥墩伤损整治提供基础数据。

技术领域

本发明属于列车安全控制技术领域，具体涉及一种基于行车安全及动力响应的铁路桥墩伤损评定方法、系统、终端设备及可读存储介质。

背景技术

重载铁路输送能力大，技术经济效益显著，已被世界各国的实践所证实。发展重载运输，形成运力强大、组织先进、功能完善的运输系统是我国《中长期铁路网规划》的重要内容。桥梁结构是重载铁路基础设施的重要组成部分，是列车安全运行的重要保证。我国重载铁路多以T梁桥为主，在其服役期间，列车轴重的增大、编组车辆数的增多、车速的提高及行车密度的增大、以及温度、水等复杂环境影响对桥梁结构服役性能均会产生直接影响，其中，梁体、支座及桥墩伤损显著增多。其中，桥墩伤损包括墩顶横向振幅超限、墩身损伤、桥墩基础冲刷等，结构伤损会引起其刚度下降，而桥梁刚度不足又易引起桥上列车行车晃动剧烈、影响行车安全，严重时甚至引起列车脱轨。

为确保桥上列车行车安全，有效评定墩顶横向振幅超限、墩身损伤、桥墩基础冲刷等典型桥墩伤损等级十分必要。目前，关于针对铁路桥墩伤损状态评定已开展了一些研究。主要包括：

(1)在公开号为CN 104655385的中国发明专利中，以重锤为激振源，从横桥向和顺桥向冲击桥梁下部结构(即桥墩)，测得桥梁整体和局部振动模态；建立桥梁下部结构动力分析模型，以实测模态为目标，优化有限元模型，识别下部结构实际支座刚度、墩身刚度参数和基础约束刚度参数，然后将识别值与设计值进行对比用于评价桥梁下部结构健康状态。

(2)在公开号为CN 110793737A的中国发明专利中，建立带转动约束的弹性支承边界梁模型，通过推导该模型挠度影响线的解析式，并结合有限元算例分析，将所提挠度影响线方法用于装配式梁结构的损伤识别研究，研究了影响线测点位置、局部损伤位置与程度对识别结果的影响，为既有装配式铁路桥梁结构的伤损识别提供方法借鉴与研究思路。

(3)在公开号为CN 108775993B的中国发明专利中，通过现场实验，测得车辆过桥导致的桥梁底部测点挠度响应，并结合车辆车轴信息，引入多段函数模型经数学反算求得测点的挠度影响线(该影响线包含桥梁损伤相关信息)；基于测点位置建立能反映未损状态的基函数-“未损基函数”；结合挠度影响线和未损基函数构建伤损指标，通过损伤指标曲线局部峰值点可进行损伤定位。

(4)在公开号为CN 107885927A的中国发明专利中，通过对桥梁系统进行数据观测，实时获取桥梁系统的观测数据，同时，每滑动一个设定长度的时间窗口，则采用随机子空间算法对该时间窗口内的观测数据进行计算，得到该时间窗口内观测数据所对应的模态参数信息，通过计算相邻两个时间窗口对应的模态参数信息之间的变化率，进而判断计算出的变化率是否达到预警阈值。该方法能够实现在时域上对桥梁模态参数进行跟踪识别。