【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种评估方法和系统，尤其是涉及一种基于振动轮响应幅值的路基压实质量连续检测评估方法与系统，属于路基建设领域。
技术介绍
1、路基是公路、铁路等交通工程的重要组成结构，承担自身重力、路面重力和上部运输荷载，其填筑质量对路基结构长期安全运营至关重要。路基主要通过振动压路机碾压成形，路基碾压不密实或不均匀可能会导致路基疏松，在长期静动荷载作用下发生路基面开裂、面层脱空、地面沉陷，以及产生冻胀、翻浆冒泥等病害，造成使用状况差，危害行车安全，因此必须加强路基压实过程控制，对路基压实质量进行检测与把控。目前路基压实质量检测采用人工单点抽样方法，时间上存在滞后性，检测结果受人为影响大，无法实现路基压实质量的过程控制和全面检测，可能造成安全隐患，且检测时间长、效率低，不利于施工进度的控制。
2、20世纪70年代开始欧洲学者首先开展压实振动连续检测技术研究。瑞典公路管理局thurner在振动压路机上安装加速度传感器，首次发现加速度频域中2次谐波幅值与基波幅值之比与填料压实状态相关，提出了采用二次谐波幅值与基波幅值的比值评价填料刚度，并定义此数值为压实计值(cmv)。在实践中人们发现，振动轮加速度频域中不仅存在2次谐波，还存在高次谐波以及分数次谐波，在此基础上，不同学者提出了各种加速度频域类指标，如考虑出现的所有整数次谐波的总谐波失真量thd、综合考虑整数次和分数次谐波影响的压实控制值ccv和考虑1/2次谐波的共振计值rmv等。
3、在此基础上，一些学者提出了基于加速度频域分析的路基压实质量连续检测方法，如中国
4、以上连续检测方法均通过快速傅里叶变换(fast fourier transform，fft)对加速度信号进行频域分析，根据傅里叶谱图中谐波与基波幅值之比对路基压实质量进行评价。但fft假设信号为平稳信号，将任意信号分解为简谐信号的加权叠加，每一个简谐信号对应着一个固定的频率和幅值，不能反映信号的时间特性，同时对于傅里叶频谱中谐波的出现机理目前尚未明确。现场应用表明，以上频域类指标仅适用于路基细粒土填料，对于粗粒土填料检测精度低，无法满足检测要求。因此亟需采用能准确反映振动轮动力响应频域特征的分析方法并基于此提出路基压实质量连续检测指标，建立相应的检测评估方法与系统。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的缺陷，本专利技术公开一种基于振动轮响应频率范围的路基压实质量连续检测评估方法，其技术方案如下：
2、一种基于振动轮响应频率范围的路基压实质量连续检测评估方法，其特征为：
3、s1：通过卫星定位接收机实时采集碾压过程中压路机三维位置信息；通过加速度传感器实时采集碾压过程中振动轮竖向加速度信号；所述压路机三维位置信息和振动轮竖向加速度信号通过有线或无线方式传输到车载数据处理器；
4、s2：根据卫星定位信息对加速度数据进行分段；
5、s3：采用模态分解方法将分段后的每一段加速度信号分解成有限数量的固有模态函数(imf)，对各阶imf分量进行hilbert变换，得到时间—频率—能量联合谱，再对时间进行积分得到加速度能量谱；
6、s4：根据加速度能量谱，计算响应幅值rv；
7、s5：根据路基压实质量连续检测试验得到的rv及对应碾压区域的常规质量检测指标，建立基于rv的路基压实质量检测评估模型，对路基面不同区域压实质量进行评估。
8、本专利技术还公开一种振动轮响应频率范围的路基压实质量连续检测评估系统，其特征为：包含卫星定位装置、加速度采集装置和车载数据处理器；卫星定位接收机安装在压路机顶部，碾压过程中实时采集压路机三维位置信息；加速度传感器安装在压路机振动轮上，碾压过程中实时采集振动轮竖向加速度信号；压路机位置信息和振动轮加速度信号通过有线或无线方式传输到车载数据处理器；车载数据处理器根据卫星定位信息对加速度数据进行分段；车载数据处理器采用模态分解方法将分段后的每一段加速度信号分解成有限数量的固有模态函数(imf)，对各阶imf分量进行hilbert变换，得到时间—频率—能量联合谱，再对时间进行积分得到加速度能量谱；根据加速度能量谱，计算响应幅值rv；根据路基压实质量连续检测试验得到的rv及对应碾压区域的常规质量检测指标，建立基于rv的路基压实质量检测评估模型，对路基面不同区域压实质量进行评估。
9、有益效果
10、1.rv指标通过加速度经hht处理得到能量谱计算得到，避免了目前谐波比类指标采用fft进行频谱分析中假设信号为平稳信号的缺点，真实反映了路基压实质量对振动轮响应幅值的影响。
11、2.现场试验表明，与路基常规检测指标(特别是粗粒土填料)的相关性更高，检测精度更高。
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1.一种基于振动轮响应频率范围的路基压实质量连续检测评估方法，其特征为：
2.根据权利要求1所述的基于振动轮响应频率范围的路基压实质量连续检测评估方法，其特征为：所述加速度传感器量程不小于±10g，采集频率不小于1000Hz；所述车载数据处理器同步存储压路机位置信息与加速度信号，并对加速度信号进行处理。
3.根据权利要求1所述的基于振动轮响应频率范围的路基压实质量连续检测评估方法，其特征为：所述加速度数据根据固定距离或固定时间作为一个单元进行分段；采用窗函数对信号进行截断，每段加速度数据计算输出一个连续检测值作为单元加速度对应碾压区域的压实质量检测值。
4.根据权利要求1所述的基于振动轮响应频率范围的路基压实质量连续检测评估方法，其特征为：采用经验模态分解(EMD)、集成经验模态分解(EEMD)或互补集合经验模态分解(CEEMD)、变分模态分解(VMD)方法对加速度进行模态分解。
5.根据权利要求1所述的基于振动轮响应频率范围的路基压实质量连续检测评估方法，其特征为：所述步骤S4中，得到加速度能量谱后，计算RV，RV按下式计算：p>
6.振动轮响应频率范围的路基压实质量连续检测评估系统，该评估系统包括权利要求1所述的评估方法，其特征为：包含卫星定位装置、加速度采集装置和车载数据处理器；卫星定位接收机安装在压路机顶部，碾压过程中实时采集压路机三维位置信息；加速度传感器安装在压路机振动轮上，碾压过程中实时采集振动轮竖向加速度信号；压路机位置信息和振动轮加速度信号通过有线或无线方式传输到车载数据处理器；车载数据处理器根据卫星定位信息对加速度数据进行分段；车载数据处理器采用模态分解方法将分段后的每一段加速度信号分解成有限数量的固有模态函数IMF，对各阶IMF分量进行Hilbert变换，得到时间—频率—能量联合谱，再对时间进行积分得到加速度能量谱；根据加速度能量谱，计算响应幅值RV；根据路基压实质量连续检测试验得到的RV及对应碾压区域的常规质量检测指标，建立基于RV的路基压实质量检测评估模型，对路基面不同区域压实质量进行评估。
7.一种非易失性存储介质，其特征在于，所述非易失性存储介质包括存储的程序，其中，所述程序运行时控制非易失性存储介质所在的设备执行权利要求1至5中任意一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于振动轮响应频率范围的路基压实质量连续检测评估方法，其特征为：
2.根据权利要求1所述的基于振动轮响应频率范围的路基压实质量连续检测评估方法，其特征为：所述加速度传感器量程不小于±10g，采集频率不小于1000hz；所述车载数据处理器同步存储压路机位置信息与加速度信号，并对加速度信号进行处理。
3.根据权利要求1所述的基于振动轮响应频率范围的路基压实质量连续检测评估方法，其特征为：所述加速度数据根据固定距离或固定时间作为一个单元进行分段；采用窗函数对信号进行截断，每段加速度数据计算输出一个连续检测值作为单元加速度对应碾压区域的压实质量检测值。
4.根据权利要求1所述的基于振动轮响应频率范围的路基压实质量连续检测评估方法，其特征为：采用经验模态分解(emd)、集成经验模态分解(eemd)或互补集合经验模态分解(ceemd)、变分模态分解(vmd)方法对加速度进行模态分解。
5.根据权利要求1所述的基于振动轮响应频率范围的路基压实质量连续检测评估方法，其特征为：所述步骤s4中，得到加速度能量谱后，计算rv，rv按下式计算：...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡德钩，叶阳升，安再展，闫宏业，苏珂，尧俊凯，毕宗琦，张千里，陈峰，姚建平，魏少伟，李竹庆，刘晓贺，梁经纬，王瑜鑫，王瑞鹏，李泰灃，王鹏程，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所，
类型：发明
国别省市：
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