一种基于轨道交通在线监测的振动地图绘制方法技术

本发明专利技术涉及噪声及振动治理领域，公开了一种基于轨道交通在线监测的振动地图绘制方法，该方法提取在线监测系统中的振动源强监测数据，通过线路特征类比，隧道类型修正

【技术实现步骤摘要】
一种基于轨道交通在线监测的振动地图绘制方法


[0001]本专利技术涉及轨道交通振动预测
，尤其涉及一种基于轨道交通在线监测的振动地图绘制方法
。

技术介绍

[0002]城市轨道交通线路通常下穿中心城区，地下线路引发的环境振动直接影响着沿线居民的日常生活
。
随着轨道交通的不断建设和线网密度的增加，轨道交通运营年份的增加和轨道部件的老化，轨道交通引起的环境振动影响范围逐年扩大，由此引发的环境投诉也呈现上升趋势
。
在传统的轨道交通环境管理中，针对敏感目标开展单点单次的振动监测和预测评估，存在监测样本数量少，容易产生较大偏大，且数据利用管理方式落后，存在数据信息孤岛问题，无法掌握线路全线实际的振动影响情况等问题，且随着线路运营里程的不断增加，传统的环境管理模式已经无法满足新形势下轨道交通的环境管理需求
。
[0003]轨道交通振动地图是一种新型可视化工具，通过将轨道交通振动源强数据
、
车辆信息
、
隧道信息
、
轨道信息
、
地质土层信息
、
建筑信息
、
地理信息等输入振动预测模型中，将轨道交通引起的地面环境振动以等值线图的形式绘制在地图上
。
通过振动地图，可以查询轨道线路两侧一定范围内地面振动大小，统计超标区域面积
、
影响人口，有助于轨道交通全线网环境振动的监管，为投诉处理
、
达标治理以及相关区域规划提供基础数据
。
类似噪声地图，轨道交通的振动地图提供了全新视野及直观化的展示来显示轨道交通的振动影响情况，是一种全新技术
。
[0004]轨道交通在我国发展时间还较短，振动地图或振动等值线图的绘制鲜有人提及，目前暂未查询到相关专利
。
随着无线通信技术和传感器技术的发展，轨道交通振动在线监测技术目前已经有所发展
。
[0005]申请号
201910424506.8
的专利说明书公开了一种基于物联网技术的轨道交通振动监测方法，综合运用
LORA
无线通讯技术
、MEMS
电容加速度传感器技术
、4G
通讯技术
、GPS/BD
定位技术
、
微能量手机技术和无线充电技术，监测节点负责数据采集和发送，监测中心上位机软件实时分析接收到的振动数据，实现多通道振动数据的实时在线采集
。
[0006]申请号为
201711454648.6
的专利说明书公开了一种基于光纤振动传感的地铁振动在线监测方法，通过光纤加速度计的矢量水听器阵列，对地铁振动实时在线监测，并自动进行数据存储
、
分析和评估，实现地铁隧道振动在线监测和安全评估，有效保障地铁隧道的安全运营
。
[0007]申请号
201910625759.1
的专利说明书公开了一种铁路轨道实时监测系统，监测终端包括振动传感器
、
温度传感器
、
压力传感器
、
摄像头
、
指挥灯
、
报警器等，监测终端通过无线网络连接服务器，并通过无线网络与远程控制终端相连，通过对铁路轨道全方位的实时监测，达到预测
、
超标报警的目的，在铁路安全监测中起到重要的作用
。
[0008]轨道交通振动在线监测已有不同的实现方法，但现有的相关专利中，侧重在监测数据的采集
、
传输和监测结果的简单分析和评估方面，对于如何开展海量在线监测数据的
应用方面的研究较少
。
通过在线监测，将轨道交通的振动分布以等值线图的形式展示出来，用于轨道交通的环境管理和线路维护方面的研究目前未查询到有成熟的研究成果
。

技术实现思路

[0009]本专利技术的主要目的在于解决现有技术中的问题
。
本专利技术提供了一种基于轨道交通在线监测的振动地图绘制方法：
[0010]信息模型建立步骤：获取轨道交通线路走向图，包括平面布置图，纵向布置图，建立轨道交通地理信息模型；
[0011]线路分区分类步骤：根据地质类型
、
轨道交通线路特征
、
里程，将轨道交通按不同的区域分段分类；
[0012]在线监测步骤：在每一类型中选取典型测试位置，在隧道内布置振动在线监测系统，测量隧道内振动源强和车速；
[0013]振动源强特征数据获取步骤：提取在线监测系统中的振动源强监测数据，通过线路特征类比，隧道型式修正
、
轨道条件修正
、
曲线半径修正
、
车速修正
、
轨道减振措施修正
、
行车密度修正等得到轨道交通线路全线的振动源强特征数据；
[0014]预测分类模型建立步骤：提取线路地理信息数据
、
地质类型数据
、
线路特征数据
、
源强数据
、
距离和埋深
、
地面环境特征，根据各类型不同的垂向距离衰减计算模式
、
水平距离衰减计算模式
、
地面环境修正，分类建立轨道交通振动预测分类模型；
[0015]模型校准步骤：由于不同的地质类型对振动传播影响较大，在每种地质类型选取1～2处特征点作为地面振动校准点，开展地面振动的在线监测，通过地面振动的实测数据校核预测模型，形成校准因子存储于数据库中
。
[0016]轨道交通振动地图生成步骤：对轨道交通线路沿线进行计算网格划分，按照不同的分类计算模型计算各网格点的振动值，不同网格点之间采用线性插值，生成以不同颜色代表不同振动水平的轨道交通振动地图
。
[0017]所述线路分区分类步骤具体包括：
[0018]步骤
2.1
，根据城市地质类型分布，将轨道线路按地质分布划分为不同区域，不同地质类型记作
G
i
＝
{
岩石，坚硬土，中硬土，中软土，软弱土
}。
[0019]步骤
2.2
，获取轨道交通线路的特征数据，包括隧道
、
道床
、
钢轨
、
减振措施
、
车速等特征数据，按照特征元素进行分类编码，建立轨道交通线路特征数据库，特征数据的特征量
X
包括：
[0020]X
＝
{X1,X2,X3,
…
，
X
n
}
，
n∈N*
，
[0021]其中，
[0022]X1＝
{x|x
为隧道类型
}
＝
{x本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于轨道交通在线监测的振动地图绘制方法，其特征在于，信息模型建立步骤：获取轨道交通线路走向图，包括平面布置图，纵向布置图，建立轨道交通基础地理信息模型；线路分区分类步骤：根据地质类型
、
轨道交通线路特征
、
里程
、
轨道减振措施类型
、
将轨道交通按不同的区域分段分类；在线监测步骤：在每一类型中选取典型测试位置，在隧道内布置振动在线监测系统，测量隧道内振动源强和车速；振动源强特征数据获取步骤：提取在线监测系统中的振动源强监测数据，通过线路特征类比，隧道类型修正
、
断面类型修正
、
单双线及直径修正
、
车速修正，曲线半径修正
、
轨道措施修正
、
流量修正等得到轨道交通线路全线的振动源强特征数据；预测分类模型建立步骤：提取线路地理信息数据
、
地质类型数据
、
线路特征数据
、
源强数据
、
距离和埋深
、
地面环境特征，根据各类型不同的距离衰减计算模式
、
地面环境修正，分类建立轨道交通振动预测分类模型；模型校准步骤：由于不同的地质类型对振动传播影响较大，在每种地质类型选取1～2处特征点作为地面振动校准点，开展地面振动的在线监测，通过地面振动的实测数据校核预测模型，形成校准因子库存储于数据库中
。
轨道交通振动地图生成步骤：对轨道交通线路沿线进行计算网格划分，按照不同的分类计算模型计算各网格点的振动值，不同网格点之间采用线性插值，生成以不同颜色代表不同振动水平的轨道交通振动地图
。2.
根据权利要求1所述的一种基于轨道交通在线监测的振动地图绘制方法，其特征在于，所述线路分区分类步骤具体包括：步骤
2.1
，根据城市地质类型分布，将轨道线路按地质分布划分为不同区域，不同地质类型记作
G
i
＝
{
岩石
、
坚硬土，中硬土，中软土，软弱土
}。
步骤
2.2
，获取轨道交通线路的特征数据，包括隧道
、
道床
、
钢轨
、
减振措施
、
车速等特征数据，按照特征元素进行分类编码，建立轨道交通线路特征数据库，特征数据的特征量
X
包括：
X
＝
{X1,X2,X3,
…
，
X
n
}
，
n∈N*
，式中，
X1＝
{x|x
为隧道类型
}
＝
{x|x∈{
明挖，盾构
}}X2＝
{x|x
为断面类型
}
＝
{x|x∈{
矩形，类矩形，圆形
}}X3＝
{x|x
为单双线及直径
}
＝
{x|x∈{
隧道直径，单线，双线
}}X4＝
{x|x
为轨道条件
}
＝
{x|x∈{
无缝线路，有缝线路，道岔
}}X5＝
{x|x
为线路条件
}
＝
{x|x∈{
＞
2000m
，
1000
～
2000m
，
500
～
1000m
，
≤500m}}X6＝
{x|x
为减振措施
}
＝
{x|x∈{
一般减振，中等减振，高等减振，特殊减振
}}X7＝
{x|x
为加减速状态
}
＝
{x|x∈{
匀速，加速，减速
}}
特征元素
X
i
包含但不仅限于以上内容，可根据工程实际影响因素做增减
。
式中：隧道类型按施工方式可分为盾构隧道和明挖隧道，在现有的地铁隧道中，车站一般采用明挖施工，区间一般采用盾构施工；
断面类型分为矩形断面
、
类矩形断面和圆形断面；单双线及直径包括隧道直径大小，隧道是单线线路还是双线线路，目前大部分为单线隧道，仅少量线路采用双线隧道；轨道条件可分为无缝线路
、
有缝线路
、
道岔路段等，一般路段均采用无缝线路；轨道交通线路的减振措施分为一般减振
、
中等减振
、
高等减振
、
特殊减振，不同的减振等级采用的减振方法不同，通常包括扣件减振
、
道床减振等，不同减振措施的减振效果不同；线路按平面布置形式可分为直线和曲线路段，不同的曲线半径影响振动源强
。
按照曲线半径形式，分为不同的等级：
①
＞
2000m(
包括直线路段
)
，
②
1000
～
2000m
，
③
500m
～
1000m
，
④
≤500m
；不同的车速及加减速状态影响振动源强，按车速状态，车速分为：加速
、
匀速
、
减速；步骤
2.3
，按照线路里程和地质类型分区，设...

【专利技术属性】
技术研发人员：王巧燕，李晓东，寇英卫，王亚晨，邱贤锋，童友节，
申请(专利权)人：中海环境科技上海股份有限公司，
类型：发明
国别省市：