[发明专利]一种基于运营列车动态响应的轨道—桥梁系统损伤识别的方法

说明书

本发明公开一种基于运营列车动态响应的轨道—桥梁系统损伤识别的方法，步骤为：1)搭建车—轨—桥耦合系统；2)建立测试车与轨道接触点的加速度响应方程；3)监测所述测试车的竖向加速度响应4)计算出测试车与轨道接触点的加速度响应；5)计算得到瞬时幅值平方IAS；6)计算根据T时间内的瞬时幅值平方IAS建立IAS曲线；7)根据IAS曲线确定轨道、轨枕层、桥梁的损伤程度。本发明可以克服车辆频率、车辆阻尼、轨道阻尼参数、轨道边界条件对损伤检测的影响，有效检测轨道、桥梁、轨枕层的损伤位置、多裂缝和严重损伤程度。

技术领域

本发明涉及铁路轨道桥梁结构健康检测技术领域，具体是一种基于运营列车动态响应的轨道—桥梁系统损伤识别的方法。

背景技术

基于铁路轨道桥梁的动力特性检测结构损伤的间接测量技术已被广泛应用于结构健康检测。如利用HCRRV设备在意大利的ARCHIMEDE、中国的CRH380A等检查轨道几何、车轮轨接触力、导体几何、信号传感器、通信、轨道电路等健康状态，但HCRRV的经济成本很高，应用于大面积域的铁路健康检测不现实。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于运营列车动态响应的轨道—桥梁系统损伤识别的方法，包括以下步骤：

1)搭建车—轨—桥耦合系统，包括测试车、轨道、桥梁。所述测试车上设有加速度传感器。轨道与桥梁的接触层为轨枕层。

所述测试车的刚度为k_v、阻尼为c_v、质量为M_v。轨道的跨度为L₁、截面抗弯刚度为E₁I₁、单位长度质量为ρ₁A₁。桥梁的跨度为L₂、截面抗弯刚度为E₂I₂、单位长度质量为ρ₂A₂。所述测试车在轨道和桥梁上的运行速度为v。

轨道与桥梁的跨度相同。

2)建立轨道、桥梁、测试车响应方程，从而建立测试车与轨道接触点的加速度响应方程。

建立测试车与轨道接触点的加速度响应方程的步骤包括：

2.1)分别建立轨道、桥梁、测试车的运动方程，即：

式中，下标1,2分别表示轨道和桥梁。y(x,t)表示竖向位移。q_v、分别为测量车的竖向位移和加速度。为测试车的自振频率。x_c为车辆与轨道之间接触点的坐标。f_c(t)为车辆与轨道之间的接触力。ρ₁为轨道材料密度。E₁、E₂分别表示轨道和桥梁的杨氏模量。I₁、I₂分别表示轨道和桥梁的截面惯性矩。ρ₂A₂表示桥梁单位长度质量。Θ表示轨道轨枕刚度。ρ₁A₁表示轨道单位长度质量。δ(x-vt)表示狄克拉函数。g为常数；

其中，轨道竖向位移y₁(x,t)和桥梁竖向位移y₂(x,t)分别如下所示：

式中，q_1n(t)、q_2n(t)表示模态坐标函数；t为时域参数；

2.2)将公式(5)-(6)代入公式(1)-(4)，并引入乘子得到车—轨—桥耦合系统的模态方程，即：