本发明专利技术公开了一种基于动应力和振动位移时程信号的路基动位移确定方法，包括以下步骤：S1：采集列车运行引起的路基动应力时程信号和路基振动位移时程信号；S2：获取路基动应力归一化时程曲线和路基振动位移归一化时程曲线；S3：获取下包络曲线和上包络曲线；S4：确定路基动位移时程曲线；S5：确定铁路路基动位移值。本方法基于实测路基动应力时程曲线和路基振动位移时程曲线，运用信号处理技术修正得到路基动位移时程曲线，测试所用传感器直接安放于测点部位，不需选取额外的不动点和刚性支架，克服了现有测试方法受环境所限引发的不动点位置与刚性支架尺寸之间的矛盾。点位置与刚性支架尺寸之间的矛盾。点位置与刚性支架尺寸之间的矛盾。
【技术实现步骤摘要】
基于动应力和振动位移时程信号的路基动位移确定方法
[0001]本专利技术属于道路与铁道
，具体涉及一种基于动应力和振动位移时程信号的路基动位移确定方法。
技术介绍
[0002]列车运行会对线路结构施加移动轴载，同时会产生由轨道不平顺和车轮失圆等引起的动态激励。线路结构直接承受列车荷载作用，其服役性能优劣关乎高铁运营安全。作为线下结构的一种主要型式，路基在设计、建造与运维过程中均需充分考虑列车动荷载的影响，路基结构的设计方法、验收评价及检测标准的合理制定，均有赖于大量可靠的动力响应测试成果。路基是由散粒材料填筑而成的土工结构物，动力测试不仅要反映结构表面的响应，结构内部也应受到关注。一般情况下，路基动力响应测试参量包括动应力、动位移、振动速度和振动加速度等。在实际测试过程中，动应力可通过在预定位置埋设动土压力计进行测量，采用拾振器测试路基任意位置的振动速度、振动加速度也较为便捷，而基于不动点的动位移测试目前依然存在较大技术问题。
[0003]路基动位移是绝对位移量，选取不动点作为基准是开展测试的基础和前提，基准点位置显著影响测试精度。现有方法主要采用LVDT、电涡流等传感器，将传感器夹持在从不动点引出的刚性支架上，不动点与测点受环境所限均位于路基结构上，存在以下问题：
①
使用小尺寸大刚度支架，不动点位置与测点较近，不动点本底响应势必增大测试误差；
②
增大不动点与测点距离，保证支架刚度势必造成尺寸扩大，大幅提高测试成本，也可能对高速列车安全运行产生影响，而限制支架尺寸则可能刚度不足，列车荷载引起支架结构变形同样会增大测试误差。因此，提供一种适用于列车荷载作用下路基结构动位移现场测试的可靠方法，具有重要意义。
技术实现思路
[0004]本专利技术为了解决上述问题，提出了一种基于动应力和振动位移时程信号的路基动位移确定方法。
[0005]本专利技术的技术方案是：一种基于动应力和振动位移时程信号的路基动位移确定方法，包括以下步骤：
[0006]S1：在路基结构预定部位埋设动土压力计和拾振器，分别采集列车运行引起的路基动应力时程信号和路基振动位移时程信号；
[0007]S2：根据路基动应力时程信号和路基振动位移时程信号，获取路基动应力归一化时程曲线和路基振动位移归一化时程曲线；
[0008]S3：根据路基动应力归一化时程曲线和路基振动位移归一化时程曲线，获取下包络曲线，并根据下包络曲线获取上包络曲线；
[0009]S4：根据路基振动位移时程信号、下包络曲线和上包络曲线，确定路基动位移时程曲线；
[0010]S5：根据路基动位移时程曲线，确定铁路路基动位移值。
[0011]进一步地，步骤S2中，获取路基动应力归一化时程曲线的具体方法为：读取路基动应力时程信号σ(t)的最大峰值σ
p
，并以最大峰值σ
p
为基准获取路基动应力归一化时程曲线L
σ
(t)，其计算公式为：
[0012]L
σ
(t)＝σ(t)/σ
p
；
[0013]获取路基振动位移归一化时程曲线的具体方法为：读取路基振动位移时程信号s(t)的最高峰值与最低谷值的竖向距离s
p
‑
v
，并以竖向距离s
p
‑
v
为基准获取路基振动位移归一化时程曲线L
s
(t)，其计算公式为：
[0014]L
s
(t)＝s(t)/s
p
‑
v
。
[0015]进一步地，所述步骤S3中，获取下包络曲线的具体方法为：根据路基动应力归一化时程曲线L
σ
(t)、路基振动位移归一化时程曲线L
s
(t)以及路基振动位移时程信号s(t)的最高峰值与最低谷值的竖向距离s
p
‑
v
，确定第一差异曲线D1(t)，并在第一差异曲线D1(t)上选择列车转向架荷载作用区域的3个最低点及区域外的其它曲线点作为锚点，采用B样条曲线拟合得到下包络曲线E
b
(t)；其中，第一差异曲线D1(t)的计算公式为：
[0016]D1(t)＝[L
σ
(t)
‑
L
s
(t)]×
s
p
‑
v
。
[0017]进一步地，步骤S3中，获取上包络曲线的具体方法为：根据第一差异曲线D1(t)和下包络曲线E
b
(t)，确定第二差异曲线D2(t)，以第二差异曲线D2(t)的列车转向架荷载作用区域的2个最高点、列车转向架荷载作用区域的1个谷值点以及区域外的其它曲线点作为锚点，采用B样条曲线拟合得到上包络曲线E
u
(t)；其中，第二差异曲线D2(t)的计算公式为：
[0018]D2(t)＝D1(t)
‑
E
b
(t)。
[0019]进一步地，步骤S3中，根据路基动应力时程信号σ(t)中同一转向架载荷作用对应的谷值与峰值的比率确定谷值点位移。
[0020]进一步地，步骤S4中，路基动位移时程曲线d
s
(t)的计算公式为：
[0021]d
s
(t)＝s(t)+E
b
(t)+E
u
(t)
[0022]其中，s(t)表示路基振动位移时程信号，E
b
(t)表示下包络曲线，E
u
(t)表示上包络曲线。
[0023]进一步地，步骤S5中，确定铁路路基动位移值的具体方法为：读取路基动位移时程曲线上各峰值点的纵坐标，得到铁路路基动位移值。
[0024]本专利技术的有益效果是：
[0025](1)本方法基于实测路基动应力时程曲线和路基振动位移时程曲线，运用信号处理技术修正得到路基动位移时程曲线，测试所用传感器直接安放于测点部位，不需选取额外的不动点和刚性支架，克服了现有测试方法受环境所限引发的不动点位置与刚性支架尺寸之间的矛盾，避免了不动点本底响应或支架刚度不足导致的测试误差，提高了测试效率，降低了测试成本。
[0026](2)本专利技术采用土压力计测试路基动应力、拾振器测试路基振动位移的方法也适用于路基结构内部动力响应的测试，克服了现有测试方法需埋设刚性杆将路基内部变形引至表面的不足，减少了钻孔操作和对路基的扰动，提高了结构的安全性。
附图说明
[0027]图1为路基动位移确定方法的流程图；
[0028]图2为实施例分析结果图。
具体实施方式
[0029]下面结合附图对本专利技术的实施例作进一步的说明。
[0030]在描述本专利技术的具体实施例之前，为使本专利技术的方案更加清楚完整，首先对本专利技术中出现的缩略语和关键术语定义进行说明：
[0031]B样条曲线拟合：主本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于动应力和振动位移时程信号的路基动位移确定方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：在路基结构预定部位埋设动土压力计和拾振器，分别采集列车运行引起的路基动应力时程信号和路基振动位移时程信号；S2：根据路基动应力时程信号和路基振动位移时程信号，获取路基动应力归一化时程曲线和路基振动位移归一化时程曲线；S3：根据路基动应力归一化时程曲线和路基振动位移归一化时程曲线，获取下包络曲线，并根据下包络曲线获取上包络曲线；S4：根据路基振动位移时程信号、下包络曲线和上包络曲线，确定路基动位移时程曲线；S5：根据路基动位移时程曲线，确定铁路路基动位移值。2.根据权利要求1所述的基于动应力和振动位移时程信号的路基动位移确定方法，其特征在于，所述步骤S2中，获取路基动应力归一化时程曲线的具体方法为：读取路基动应力时程信号σ(t)的最大峰值σ
p
，并以最大峰值σ
p
为基准获取路基动应力归一化时程曲线L
σ
(t)，其计算公式为：L
σ
(t)＝σ(t)/σ
p
；获取路基振动位移归一化时程曲线的具体方法为：读取路基振动位移时程信号s(t)的最高峰值与最低谷值的竖向距离s
p
‑
v
，并以竖向距离s
p
‑
v
为基准获取路基振动位移归一化时程曲线L
s
(t)，其计算公式为：L
s
(t)＝s(t)/s
p
‑
v
。3.根据权利要求1所述的基于动应力和振动位移时程信号的路基动位移确定方法，其特征在于，所述步骤S3中，获取下包络曲线的具体方法为：根据路基动应力归一化时程曲线L
σ
(t)、路基振动位移归一化时程曲线L
s
(t)以及路基振动位移时程信号s(t)的最高峰值与最低谷值的竖向距离s
p
‑
v
，确定第一差异曲线D1(t)，并在...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗强，冯桂帅，王腾飞，张良，蒋良潍，刘宏扬，谢宏伟，付航，周建详，叶庆志，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：
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