【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于桥梁结构健康监测领域，具体涉及一种运营监测级高速铁路桥梁影响线跟踪辨识方法。
技术介绍
1、由于我国地理环境复杂，一半以上的运营里程分布在高速铁路桥梁上，所以如何对如此大规模的高铁桥梁进行系统的监测与评估愈发引起关注。桥梁影响线是全面反映桥梁各截面刚度和内力分布的静力指标，是桥梁性能评估的重要参数，且在桥梁结构健康检测领域有桥梁动态称重、损伤识别、模型修正等广泛应用，所以对高速铁路桥梁影响线识别技术的需求也随高铁网络的不断完善而空前增长。桥梁影响线反演模型的本质是已知车载信息矩阵和桥梁响应向量进行反问题求解。目前桥梁影响线识别技术需要定期检测进行桥梁荷载试验，其中，车载信息矩阵通过试验车辆预称重与行驶轨迹预规划进行标定，响应向量通过桥梁上安装的健康监测系统进行采集，据此引伸出一系列检测级方法，如公开号为cn108846200a的专利提出的基于迭代法的准静态桥梁影响线识别方法，公开号为cn107588915b的专利提出的基于b样条曲线和稀疏正则化的桥梁影响线识别方法，公开号为cn207395997u的专利提出的检测级的桥梁影响线识别系统等。这些方法的有效性已在公路桥上得到验证，但因为进行检测需要封闭桥梁，其并不适合用于对线路流畅性要求较高的高速铁路桥梁，所以设计运营监测级的高铁桥影响线识别方法很有必要。
2、现有的将高铁桥梁影响线识别推进至运营监测级的研究多关注如何剔除列车作用下高铁桥梁响应中包含的显著的动力效应，以免影响线识别结果失真，解决方法主要是根据桥梁参数设计信号处理工具进行桥梁准静态响应提取，如
技术实现思路
1、本专利技术旨在提出一种运营监测级高速铁路桥梁影响线跟踪辨识方法，能够避免做荷载试验，在高铁桥梁运营期间进行影响线跟踪辨识。
2、本专利技术的技术方案：
3、一种运营监测级高速铁路桥梁影响线跟踪辨识方法，步骤如下：
4、步骤一：收集某高铁桥梁上的常见高速列车型号的空载轴重、满载轴重、车轴间距信息，取这些轴重范围的交集作为轴重区间，统一车轴间距分布，将轴重区间与轴间距分布分别简化为一个集中力系中各集中力的幅值区间与相应间距，并以此幅值为区间的集中力系作为单车厢区间输入模型；
5、步骤二：采集高速列车单独通过桥梁时的应变响应，并提取高速列车时空间信息和桥梁准静态响应；
6、(2.1)利用布设在桥梁上某截面的多个应变计采集到的多组应变响应判定是否为单列车工况，并保留单列车工况对应时段的加速度和挠度监测数据；
7、(2.2)通过应变响应峰值位置及个数提取列车车速、列车实时位置、车厢数信息，结合单车厢区间输入模型，构建完整的列车区间输入模型wtli，其表达如下：
8、
9、其中，wii是第i个列车车轴的轴重区间，i＝1,2,…,n，n是列车车轴数；
10、(2.3)利用步骤(2.1)得到的加速度监测数据基于传统模态分析理论计算或通过查询历史模态试验资料获得桥梁基频，并据此基频设计低通滤波器进行动力效应剔除，提取桥梁准静态响应r静；
11、步骤三：计算各单列车工况下的桥梁影响线区间，存储至桥梁影响线区间数据库中，并保证桥梁影响线区间数据库在足够个数的区间存储下持续更新；
12、(3.1)将列车区间输入模型wtli用仿射形式表达，如式(2)：
13、
14、并分别存储仿射中心矩阵w中心和第i个轴对应的仿射半径矩阵wi，i＝1,2,…,n；其中，εii、wci和wri分别代表第i个轴对应的仿射变量(一个[-1，1]的区间)、轴重区间的中心值和半径值；w中心和wi的矩阵表达见式(3)和(4)：
15、
16、
17、(3.2)通过式(5)，计算影响线区间的上界φ上界和下界φ下界，其中xi＝(w中心)-1wi；i是单位矩阵；
18、
19、(3.3)桥梁影响线区间数据库中累积的影响线区间个数不多于某限定个数时，存储本次计算得到的影响线区间；当累积的个数多于该限定个数时，删除最早储存的一个区间，存储本次计算得到的区间，保持桥梁影响线区间数据库动态更新；
20、步骤四：处理桥梁影响线区间数据库，提取影响线信息；
21、(4.1)构建二分类训练集，其表达见式(6)：
22、{(xk,yk),xk∈rn,yk∈{-1,1}} (6)
23、其中，xk是桥梁影响线区间数据库中的第k(k＝1,2,…,n)个点；yk是第k个点对应的分类标签，将影响线上界和下界点集分别打上“-1”和“1”的标签；n是训练集中点的个数；
24、(4.2)选择径向基函数作为核函数，其表达见式(7)：
25、
26、其中，xj是桥梁影响线区间数据库中的第j(j＝1,2,…,n)个点；σ是径向基宽度；
27、并构建最小二乘支持向量机的对偶最优化问题：
28、
29、其中，w是超平面的法向量；c是正则化系数；ξk是第k个点对应的一个不小于0的变量；αk是第k个点的拉格朗日乘子；φ(xk)是第k个点对应的非线性映射函数值；b是超平面的截距；
30、构造该优化问题的约束条件：
31、
32、其中，y＝[y1,y2,…yn]t；α＝[α1,α2,…αn]t；z＝[y1φ(x1),y2φ(x2),…,ynφ(xn)]t；ω＝zzt；
33、求式(9)最小二乘解，该最优决策边界即为桥梁影响线。
34、本专利技术的有益效果：
35、1)本专利技术将高速铁路桥梁影响线识别技术从现有的试验检测级推进至运营监测级。提出了基于多种常见型号高速列车的单车厢相似性对运营列车信息进行预定义的列车区间输入模型，避免了现有技术中试验致使的交通封闭，无需进行任何桥梁荷载试验与列车标定，并通过区间分析方法和上述模型直接从桥梁响应中提取影响线区间(有效但不完全的影响线信息)，大幅降低了桥梁影响线识别技术的成本与对交通调度的干扰。
36、2)本发本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种运营监测级高速铁路桥梁影响线跟踪辨识方法，其特征在于，步骤如下：
【技术特征摘要】
1.一种运营监测级高速铁路桥梁影响线...
【专利技术属性】
技术研发人员：伊廷华，郑涵文，郑旭，魏云涛，李宏男，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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