[发明专利]一种轨道交通减振设备布置和参数优化的方法

权利要求书

1.一种轨道交通减振设备布置和参数优化的方法，其特征在于：所述布置和参数优化的方法包括：

S1、根据现场条件确定是否需要组合使用减振设备和减振后目标点的振动水平位置，获取隔振参数的优化范围带入到计算参数中，确定目标函数和约束条件；

S2、采用无导数优化方法对目标函数进行非连续优化，选择所需优化的参数以及定义土层参数和优化参数初值；

其中，对于目标函数非连续的优化问题，采用无导数优化方法Nelder-mead算法；

首先根据现场条件，确定模型宽度，主要指隧道埋深和隧道中心线距振动评价位置的水平距离；之后根据资料调查获取隧道参数和土层分层情况及各土层的参数，包括地层厚度、地层土动弹性模量、密度和泊松比；按照几何参数进行有限元建模而将材料参数赋予相应几何单元，然后对土层底部和远离隧道方向划分完美匹配层区域，并于边界上施加低反射边界条件，而后剖分网格；

输入希望优化的参数的初始条件，包括：模拟隔振垫、钢弹簧浮置板的轨道系统隔振装置的弹性模量和阻尼系数，隔振桩距离轨道中心线距离、直径、深度，以及材料参数，以及输入这些被优化参数的范围；

优化过程采用的是Nelder-mead算法，根据上一步已确定的参数范围，生成多个测试点，形成一个样本群，而后进入以下优化步骤：

优化步骤一：将此样本群中的各个向量的参数值赋予有限元模型中后计算各测试点的目标函数并排序，记为：f(X₁)≤f(X₂)...≤f(X_n+1)，并计算样本群质心X₀,等于前n个X的平均值；

优化步骤二：计算反射点X_r＝X₀+α(X₀-X_n+1)，并计算测试点X_r目标函数值f(X_r)；

(a)若此情况下的目标函数优于样本群第二差的测试点，但劣于最好的测试点，则将用测试点X_r替换X_n+1形成新的样本群，回到优化步骤一进行计算f(X₁)≤f(X_r)≤f(X_n)；

(b)若此情况下的目标函数优于样本群最好的测试点，那么在这一方向上延伸寻找，计算扩展点：X_e＝X₀+γ(X_r-X₀)；

若f(X_e)f(X_r)，则用X_e替代X_n+1，并回到优化步骤一；否则，则用X_r替代X_n+1，并回到优化步骤一；

(c)若此情况下的X_r的目标函数值劣于样本群第二差的测试点X_n，则计算收缩点X_c＝X₀+ρ(X_n+1-X₀)；如果f(X_c)f(X_n+1)，则用X_c替换X_n+1，并返回优化步骤一；

(d)若上述三种情况都不满足，则将除将X₁以外的点全部按X_i＝X₁+σ(X_i-X₁)的方式替换，然后返回优化步骤一；

所 述优化参数初值包括定义隧道直径初值、定义隧道深度初值、定义隔振桩距离轨道中心线初值、定义隔振桩中心距初值、定义隔振垫刚度初值和定义隔振垫面积初值；

S3、设置最大迭代次数，输入上述的参数并调用有限元模型进行求解得到参数优化的结果。

2.根据权利要求1所述的一种轨道交通减振设备布置和参数优化的方法，其特征在于：所述选择所需优化的参数包括弹簧刚度、隔振桩直径、间距和深度；所述隔振参数的优化范围包括隔振桩距离轨道中心线距离优化范围、隔振桩直径优化范围、隔振桩深度优化范围、隔振垫弹性优化范围和隔振垫面积优化范围。