[发明专利]高铁桥上行车安全和旅客舒适度评价精细仿真计算方法

权利要求书

1.高铁桥上行车安全和旅客舒适度评价精细仿真计算方法，其特征在于：包括以下步骤：

A.建立桥梁结构数字孪生仿真计算模型；

B.建立高速列车数字孪生仿真计算模型；

C.建立旅客人椅数字孪生仿真计算模型；

D.建立完整的人-车-桥耦合仿真系统；

E.建立轨道随机不平顺数字孪生仿真计算模块；

F.建立桥梁结构损伤致轨道附加不平顺数字孪生仿真计算模块；

G.建立高速列车和轨道在轮轨接触面的耦合动力关系；

H.基于轨道随机不平顺数字孪生仿真计算模块、桥梁结构损伤致轨道附加不平顺数字孪生仿真计算模块，得到高铁桥梁结构上行车安全和旅客舒适度安全评价指标数字孪生计算模块；

I.基于高铁桥梁结构上行车安全和旅客舒适度安全评价指标数字孪生计算模块，得到桥梁结构损伤与行车安全和旅客舒适度的定量映射关系。

2.根据权利要求1所述的高铁桥上行车安全和旅客舒适度评价精细仿真计算方法，其特征在于：步骤A建立桥梁结构数字孪生仿真计算模型，具体过程如下：

首先，确定桥梁结构的组成构件；

然后，采用有限元法建立桥梁结构数字孪生仿真计算模型；

再后，组成构件的几何尺寸输入采用自定义任意截面输入；

最后，桥梁结构中的支座采用六方向支承弹簧进行模拟。

3.根据权利要求1所述的高铁桥上行车安全和旅客舒适度评价精细仿真计算方法，其特征在于：步骤B建立高速列车数字孪生仿真计算模型，具体过程如下：

首先，对不同的高速列车建立不同自由度的高速列车数字孪生仿真计算模型；

然后，不同自由度高速列车根据拉格朗日方程原理建立振动运动方程。

4.根据权利要求1所述的高铁桥上行车安全和旅客舒适度评价精细仿真计算方法，其特征在于：步骤C建立旅客人椅数字孪生仿真计算模型，具体过程如下：

首先，建立人体模型，将人体视为一个生物弹性体，生物弹性体包括头部、脏腑和躯干，头部、脏腑和躯干均采用两个自由度进行表示；

然后，建立座椅模型，座椅模型采用两个自由度进行表示；

最后，将人体模型、座椅模型构成了一个完整的旅客人椅数字孪生仿真计算模型。

5.根据权利要求1所述的高铁桥上行车安全和旅客舒适度评价精细仿真计算方法，其特征在于：步骤D建立完整的人-车-桥耦合仿真系统，具体过程如下：

首先，将步骤A建立的桥梁结构数字孪生仿真计算模型和步骤B建立的高速列车数字孪生仿真计算模型构建成车-桥耦合仿真系统；

然后，将步骤C建立的旅客人椅数字孪生仿真计算模型加入车-桥耦合仿真系统，得到一个完整的人-车-桥耦合仿真系统。

6.根据权利要求1所述的高铁桥上行车安全和旅客舒适度评价精细仿真计算方法，其特征在于：步骤E建立轨道随机不平顺数字孪生仿真计算模块，具体过程如下：

首先，确定轨道随机不平顺的组成，轨道随机不平顺包括高低、轨向、轨距、水平、三角坑；

然后，将轨道随机不平顺转换成时程曲线作为车-桥耦合仿真系统的自激励；

再后，基于自激励的轨道随机不平顺和车-桥耦合仿真系统，得到轨道随机不平顺数字孪生仿真计算模块；

最后，采用三角级数法作为轨道随机不平顺数字孪生仿真计算模块的主算法，得到轨道随机不平顺数组。

7.根据权利要求1所述的高铁桥上行车安全和旅客舒适度评价精细仿真计算方法，其特征在于：步骤F建立桥梁结构损伤致轨道附加不平顺数字孪生仿真计算模块，具体过程如下：

首先，桥梁结构损伤包括桥墩沉降、梁体错台、梁端转角、支座脱空、扣件断条、板底砂浆层脱空；

然后，桥墩沉降、梁体错台、梁端转角、支座脱空、扣件断条、板底砂浆层脱空导致轨面形成附加不平顺；

最后，得到一种数组维度可自由扩展的通用损伤致轨道附加不平顺数组。