一种混合驱动的无砟轨道疲劳寿命预测方法和系统技术方案

一种混合驱动的无砟轨道疲劳寿命预测方法，包括：S100.获取无砟轨道现场监测数据，对现场监测数据进行判断，若现场监测数据充足，执行步骤S200；若现场监测数据不足，执行步骤S300‑S400；S200:利用疲劳寿命神经网络预测模型，将充足的现场监测数据作为神经网络模型的输入，无砟轨道结构的疲劳寿命作为输出，得到基于数据驱动的轨道结构疲劳预测模型；S300.利用不足的现场监测数据作为有限元分析模型的荷载边界条件，得到温度荷载作用的静力分析模型和列车动载作用的动力分析模型，利用模型对数值仿真计算，得到温度和列车疲劳荷载作用下的无砟轨道各组成部件的应力时程曲线；S400.根据所述应力时程曲线，利用疲劳损伤理论和疲劳分析软件进行无砟轨道结构疲劳寿命预测。

【技术实现步骤摘要】
一种混合驱动的无砟轨道疲劳寿命预测方法和系统
本专利技术属于轨道的疲劳寿命预测
，特别是一种混合驱动的无砟轨道疲劳寿命预测方法和系统。
技术介绍
目前，我国已成为世界上高铁里程最长、运输密度最高的国家。无砟轨道由于具有平顺性好、养护维修工作量小等优点，近年来已成为我国高速铁路最重要的轨道结构型式。无砟轨道主要组成部件为钢筋混凝土结构。现场调研表明，在列车动载、温度循环荷载等作用下，部分地段的无砟轨道出现了一定程度的疲劳损伤。在外界复杂荷载的持续作用下，疲劳损伤不断累积，就会产生微小的裂纹，随着裂纹的不断扩大，最终引发无砟轨道结构破坏及失效，影响了无砟轨道的正常服役性能，有的地段甚至已经危及行车安全。为保证线路安全长久运营，无砟轨道的疲劳寿命分析显得极为重要。在目前研究无砟轨道疲劳寿命的相关技术中，主要采用经验法、试制样品试验法以及从有限元理论计算分析的角度进行评估。经验法主要根据以前成熟的结构进行适当少量的结构优化和修改，通过静力分析来进行简单的校核对比和修正；试制样品试验主要通过自制试验试件进行长时间的疲劳实验来验证试件的疲劳寿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合驱动的无砟轨道疲劳寿命预测方法，其特征在于，包括：/nS100.获取无砟轨道现场监测数据，对现场监测数据进行判断，若现场监测数据充足，执行步骤S200；若现场监测数据不足，执行步骤S300-S400；/nS200.利用疲劳寿命神经网络预测模型，将充足的现场监测数据作为神经网络模型的输入，无砟轨道结构的疲劳寿命作为输出，不断调节模型参数和训练模型，得到基于数据驱动的轨道结构疲劳预测模型，利用基于数据驱动的轨道结构疲劳预测模型，将新无砟轨道监测数据进行输入，达到对轨道结构各部件疲劳寿命预测的目的；/nS300.利用不足的现场监测数据作为有限元分析模型的荷载边界条件，得到温度荷载作用的静...

【技术特征摘要】
1.一种混合驱动的无砟轨道疲劳寿命预测方法，其特征在于，包括：
S100.获取无砟轨道现场监测数据，对现场监测数据进行判断，若现场监测数据充足，执行步骤S200；若现场监测数据不足，执行步骤S300-S400；
S200.利用疲劳寿命神经网络预测模型，将充足的现场监测数据作为神经网络模型的输入，无砟轨道结构的疲劳寿命作为输出，不断调节模型参数和训练模型，得到基于数据驱动的轨道结构疲劳预测模型，利用基于数据驱动的轨道结构疲劳预测模型，将新无砟轨道监测数据进行输入，达到对轨道结构各部件疲劳寿命预测的目的；
S300.利用不足的现场监测数据作为有限元分析模型的荷载边界条件，得到温度荷载作用的静力分析模型和列车动载作用的动力分析模型；对静力分析模型和动力分析模型进行计算求解，并结合现场的监测数据，对静力分析模型和动力分析模型模型进行调整和验证；利用模型对数值仿真计算，得到温度和列车疲劳荷载作用下的无砟轨道各组成部件的应力时程曲线；
S400.根据温度和列车疲劳荷载作用下的轨道结构应力时程曲线，利用疲劳损伤理论和疲劳分析软件进行无砟轨道结构疲劳寿命预测。


2.如权利要求1的一种混合驱动的无砟轨道疲劳寿命预测方法，其特征在于，S200包括：
S201.对现场实测的轨道结构各部件应力应变、温度、位移、裂缝监测数据进行异常值的识别、剔除、修正等，得到可用的监测数据；
S202.采用小波处理分析方法对与轨道结构疲劳寿命密切相关的监测数据进行特征分析，得到轨道结构应力应变、裂缝等监测数据的频域、时域、幅值、波长等分布特征；
S203.将步骤S202处理得到的监测数据分布特征作为输入层输入到卷积神经网络等算法中，建立疲劳寿命预测模型；
S204.将轨道结构处于不同应力水平或裂缝不同尺寸下轨道结构的疲劳寿命作为预测模型的输出层，通过对预测模型进行不断的训练以及参数调整和验证，完成对疲劳寿命预测的训练，得到基于监测数据驱动的轨道结构疲劳寿命预测模型；
S205.利用基于监测数据驱动的轨道结构疲劳寿命预测模型，将新无砟轨道监测数据进行输入，达到对轨道结构各部件疲劳寿命预测的目的。


3.如权利要求1的一种混合驱动的无砟轨道疲劳寿命预测方法，其特征在于，S300中，有限元分析模型构建过程为：利用有限元分析软件，按照现场轨道结构实际尺寸和材料参数建立无砟轨道三维几何分析模型，对三维几何分析模型进行网格划分，生成有限元分析模型。


4.如权利要求1的一种混合驱动的无砟轨道疲劳寿命预测方法，其特征在于，S400包括：
S401.利用雨流计数法和变均值法，将将温度或列车动载作用下的无砟轨道各部件的应力时程曲线转化为对应的二维疲劳应力谱；
S402.利用古德曼曲线将二维疲劳应力谱转化为一维疲劳应力谱；
S403.结合结构疲劳参数和混凝土的S-N本构曲线材料疲劳参数，将一维疲劳应力谱和疲劳参数输入到疲劳分析软件，利用线性累积损伤理论对单次循环荷载作用下的轨道结构疲劳损伤进行求解；
S404.通过疲劳分析软件的求解得到单次循环荷载作用下的轨道结构疲劳损伤值，得到疲劳荷载作用下的可循环次数，最后将可循环次...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙立，王森荣，宋文祥，朱彬，李秋义，张政，林超，任西冲，周磊，梅琴，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42