详情

原文传递弹簧隔振器损伤对轨道交通浮置板振动影响分析与识别方法

论文题名：	弹簧隔振器损伤对轨道交通浮置板振动影响分析与识别方法
关键词：	弹簧隔振器;轨道交通;振源强度;损伤识别;敏感性分析;机器学习
摘要：	随着城市化的快速发展，为了缓解城市人口增加带来的交通压力，许多城市开始大力发展城市轨道交通。城市轨道交通具有载客量大、准时高效等优点。列车在运行过程中，由于轮轨滚动面上的不平顺，给周围环境带来噪声污染，目前许多线路开始使用浮置板道床抑制振动的传递。由于施工误差、基础沉降以及列车荷载的反复作用下,会造成道床板及弹簧隔振器的不均匀变形，隔振器在疲劳作用下会发生刚度减小、不同程度的损伤甚至吊空，而作为隐蔽结构不易被日常巡检所发现，严重的弹簧隔振器损伤(如断裂)、或连续的数量较大的隔振器损伤将影响行车安全，根据以往的研究成果，浮置板道床的加速度响应直接影响到振源强度进而影响到环境振动辐射量，浮置板道床的动态变形则影响到行车平稳性与安全性。本文主要针对弹簧隔振器的损伤与识别及其与道床振源强度与安全性的关系进行理论和试验研究，主要研究内容如下: 　　(1)选取青岛地铁和深圳地铁某段线路进行浮置板加速度响应的大数据实时监测，通过云平台对数据进行提取和数据的分析。分析结果表明:浮置板端部的加速度相较于跨中加速度响应存在放大的现象，浮置板的振动响应会随着列车车速的增加而增大。　　(2)采用ABAQUS软件建立车辆-轨道耦合模型，利用青岛地铁和深圳地铁的实测数据验证了模型的正确性。利用该模型模拟弹簧隔振器在不同损伤数量、损伤程度和损伤位置下浮置板的振动响应，结果分析表明:随着弹簧隔振器损伤数量和损伤程度的增加，浮置板的垂向加速度和位移均有所增加，当隔振器的损伤数量达到2个、损伤程度到达70％以上时，对浮置板的振动响应影响开始逐渐增大;隔振器的损伤发生在同一块浮置板端部时，对浮置板的振动响应影响最大,其次是浮置板的端部，再次是浮置板的1/4位置，最后是浮置板的跨中。　　(3)利用均匀设计方法对隔振器不同损伤工况进行试验设计，应用因子分析法和主成分分析法对计算得到的加速度和位移峰值，进行了不同损伤因素敏感性分析和量化评价。研究表明:弹簧隔振器各损伤因素中，最敏感的是损伤位置,其次是损伤数量，最后是损伤程度。各因素对浮置板垂向加速度和位移的影响权重，首先是损伤位置，对加速度和位移峰值的影响权重分别为50％和49.3％;其次是损伤数量，权重分别为28.4％和27.9％;最后是损伤程度，权重分别为21.6％和22.8％。　　(4)选择支持向量机、决策树和随机森林三种算法对数据进行建模、训练和反演识别。结果表明，针对弹簧隔振器损伤位置、损伤数量和损伤程度的识别,支持向量机算法的准确率分别为80％、20％和40％;决策树算法的准确率分别为60％、40％和40％;随机森林算法的准确率分别为80％、60％和80％。支持向量机算法和随机森林算法在对损伤位置的识别效果方面较好;在损伤数量识别方面,随机森林算法识别效果较好;在损伤程度识别方面，随机森林算法的识别效果较好。
作者：	狄会霖
专业：	土木水利
导师：	付伟庆;王建
授予学位：	硕士
授予学位单位：	青岛理工大学
学位年度：	2023