[发明专利]一种轨道交通减振设备布置和参数优化的方法

说明书

本发明涉及一种轨道交通减振设备布置和参数优化的方法，所述布置和参数优化的方法包括：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；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；设置最大迭代次数，输入上述的参数并调用有限元计算软件进行求解得到参数优化的结果。本发明所使用的有限元模型可以对包括隔振垫、钢弹簧浮置板等轨道系统隔振装置的模拟。针对具体的地层和建筑物条件，利用优化算法就可以实现对轨道隔振设备的参数设计。做到了因地制宜的轨道交通减振，增强减振设备的利用效率。

技术领域

本发明涉及轨道交通安全技术领域，尤其涉及一种轨道交通减振设备布置和参数优化的方法。

背景技术

在当前的轨道交通减振实践中，一般把全部传递路径分为三个部分，即振源（主要包括车辆和轨道系统）、传递路径（主要指土体也包括隧道结构和建筑基础等）和敏感目标（主要指建筑物内的人和设备）；轨道交通的隔振技术基本原理是通过在接受体和振动源之间插入弹性元素，以降低经过弹性元素的振动能量，其隔振能力与震动系统的固有频率是密切相关的。

现有的轨道交通隔振技术主要包括浮置板轨道、减振扣件、隔振桩波阻块技术等等，属于以上技术的具体产品非常广泛，目前投入运营使用的有如GJ-III型减振扣件、钢弹簧浮置板轨道和周期性的混凝土隔振桩等。

在优化方法方面，现有针对轨道交通领域的优化方法主要集中于城市轨道交通网络线路规划、行车组织等方面的优化方法，目的是获得最优的运行效率；在国内轨道交通减振设备的布置方案上，一般都是通过预设工况，通过仿真计算或是经验公式等方法进行计算，如能达到减振目标水平，再对布置后的减振设备效果进行实测评估。

现有技术中公开有周期性排桩隔离减振设计的App，其为用户提供了四种排桩设计类型，分别为正方形排列的实心圆桩、空心管桩和六边形排列的实心圆桩、空心管桩；首先计算这四种排桩的衰减域，分析影响衰减域的参数并建立数值分析模型验证这四种排桩确实能够起到减振作用，然后，借助COMSOL采用Java语言编程实现排桩设计和模拟隔振效果。但是该App仅针对一类隔振设备的优化设计很难为工程决策人员提供不同减振设备的效果对比，不能实现两种以上隔振设备的组合减振效果的优化设计。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种轨道交通减振设备的布置和参数优化方法，考虑多种减振设备的布置方式和参数优化设计，以及两种以上的隔振设备组合使用优化设计。尤其是在使用轨道系统和建筑物中的隔振设备时，兼顾地层的振动过滤效应，从而实现减振设备效果的最大化。另外，在一些仅需使用低等级减振设备的地区，运用此优化方法则可以避免减振资源的浪费。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种轨道交通减振设备的布置和参数优化方法，所述布置和参数优化方法包括：

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，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；

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；

设置最大迭代次数，输入上述的参数并调用有限元计算软件进行求解得到参数优化的结果。

进一步地，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。

进一步地，所述定义土层参数包括定义模型宽度，定义第一层、第二层、第三层以及第四层土层厚度、弹性模量、密度和泊松比，定义隧道直径和深度。