【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于轨道交通振动环境预测，尤其涉及一种应用于轨道交通振动环境影响评价的随机预测方法、计算机设备及可读存储介质。
技术介绍
1、近年来我国的城市轨道交通网络取得了快速的发展，路网密度迅速提高。城市轨道交通蓬勃发展的同时，高铁地下线路不可避免地下穿文教区、居民区等人口密集区域，此时高铁列车运行引发的建筑振动及二次噪声问题，不仅会影响精密仪器设备的使用，对历史古建筑物造成损坏，还会有损人体健康，给人们的工作和日常生活带来不利影响，尤其在轨道交通密度较大，或者在高铁车辆运营区段上方的地段，振动及噪声超标引发的投诉案例比比皆是。因而对于轨道交通振动环境影响的准确预测已变得尤为重要。
2、轨道交通振动环境影响预测，按不同精准度可分为初步预测、确认预测、精准预测3个阶段。在初步预测环节，预测结果用于项目可行性研究阶段，需要承担沿线大量受振体的环境振动问题的初步筛选，从而获得沿线敏感目标数量及其受振程度。因此，这种情况下要求快速、方便，但精确度不必很高。传统上，初步预测普遍采用的是基于链式衰减公式和经验数据库的经验预测公式法，其具备快捷迅速的特点，并在国内外得到了广泛的使用。
3、当前我国运用最广泛的初步预测方法是在2018年环境保护部发布的《环境影响评价技术导则—城市轨道交通》(hj453-2018)中给出的链式预测公式，该公式推荐用于国内环境振动评价工作：
4、cvb＝cv+cw+cr+ct+cd+cb+ctd
5、式中，cv、cw、cr、ct、cd、cb、ctd分别代表列车速度、轴
6、该公式虽能考虑车速、轴重和簧下质量、轮轨条件、隧道型式、距离衰减、建筑物类型以及行车密度的影响，但在预测复杂地层和复杂建筑结构振动传递特性上存在较大局限，这样会导致减隔振措施设计工作出现一定盲目性，从而可能引发项目投资的极大浪费。同时，实际振动传递过程中存在多种随机因素，这些因素带来的不确定性会使环境振动在一定区间中波动，从而导致振动影响是否达标是一个随机事件，但现有预测方法给出预测值为定值，无法反映不确定性所带来的影响。
7、为了解决现有方法的问题，本方案基于响应面法，在频域解析快速预测方法的基础之上，提出了一个改进的概率预测模型，考虑了“列车-轨道-隧道-地层”系统中的主要随机因素，如：地层参数、隧道埋深、地表测点距隧道中心线水平距离以及列车速度的影响。该模型相较与当前现有方法的定值预测，能够给出针对具体工况的不同置信水平的预测区间，实现了概率预测，降低了减振降噪设计工作中盲目性，有望能够在环境评价以及减振降噪设计等工作中发挥重要的作用。
技术实现思路
1、为克服相关技术中存在的问题，本专利技术公开实施例提供了一种应用于轨道交通振动环境影响评价的随机预测方法，利用适量样本进行拟合得出回归公式的方法实用便捷，能够有效解决上述问题，并且基于拟合公式能够考虑参数的不确定性，进而得到概率预测结果，为目前高铁振动环境影响的预测提供新的思路，更好地服务于工程实践。
2、所述技术方案如下：一种应用于轨道交通振动环境影响评价的随机预测方法，根据响应面法设计工况的计算结果，拟合出最大z振级响应面预测模型和分频振级响应面预测模型，从而实现对地表振动进行定值预测和概率预测功能，主要按照以下步骤进行：
3、s1：依据频域解析预测方法理论的两个模型，即车轨耦合解析模型和土体解析模型，得到在振源荷载作用下地面预测点处的振动响应；
4、s2：建立三维动力有限元模型，计算地表拾振点处的最大z振级和计权分频振级；
5、s3：通过有、无隧道结构工况的最大z振级之比和分频振级之比，得到隧道结构最大z振级的修正函数和分频振级的修正函数；
6、s4：建立样本集，利用数据处理软件将地表点振动响应结果处理得到最大z振级和分频振级，并经过隧道结构修正之后得到最终的振动响应结果；
7、s5：运用design expert响应面设计专用软件对其进行拟合，得到包含主要输入参数的最大z振级响应面预测模型和分频振级响应面预测模型；
8、s6：根据最大z振级响应面预测模型和分频振级预测模型，实现对地表振动进行定值预测和概率预测功能。
9、其中：利用这两个模型输入目标点的参数已经能够实现定值预测。
10、考虑输入参数的不确定性，根据提出的最大z振级响应面预测模型和分频振级预测模型，利用一次二阶矩阵法和蒙特卡洛法可以实现轨道交通环境振动的概率预测。
11、在一个实施例中，步骤s3中最大z振级的修正函数：
12、式中，vl有隧道(x)、vl无隧道(x)表示有、无隧道工况下地表x处的最大z振级，单位db；y(x)为地表x处的隧道结构修正函数，无量纲；x为地表点距隧道中心线正上方的水平距离，单位m。
13、在一个实施例中，步骤s3中分频振级的修正函数：
14、式中，vl有隧道(f,x)、vl无隧道(f,x)表示有、无隧道工况下的地表振动分频振级，单位db；y(ω,x)表示地面x处的隧道结构修正函数序列，无量纲；x为地表点距隧道中心线正上方的水平距离，单位m；f为振动响应频率，单位为hz；ω为角频率，单位为rad/s。
15、在一个实施例中，步骤s5中最大z振级响应面预测模型：
16、
17、式中，y表示最大z振级预测值，x1～x7分别表示水平距离(m)、埋深(m)、车速(m/s)、剪切波速(m/s)、泊松比(无量纲)、阻尼比(无量纲)、密度(kg/m3),βi表示一次项系数，βij表示二次项系数，βii表示平方项系数。
18、1/3倍频程加速度级预测模型：
19、式中，y表示中心频率为f处对应的计权加速度级预测值，单位为db，ci表示常数项，取值见表4，f为振动响应频率，单位为hz。
20、在一个实施例中，步骤s6中根据最大z振级响应面预测模型和分频振级预测模型，输入目标点的参数实现定值预测；
21、在一个实施例中，步骤s6中根据最大z振级响应面预测模型和分频振级预测模型，利用一次二阶矩阵法和蒙特卡洛法实现轨道交通环境振动的概率预测。
22、在一个实施例中，步骤s6中一次二阶矩法具体方法如下：
23、首先，假设实测点工况对应的测点距隧道中心线的水平距离，隧道埋深以及列车车速为定值，剪切波速、泊松比、阻尼比以及密度四个参数假设为相互独立的正态随机变量；
24、接着运用响应函数z＝g(x)＝g(x1,x2……xn)求响应面预测结果的均值和方差；
25、最后根据均值±若干倍的标准差的值可求出预测结果的任意包络区间。
26、在一个实施例中，步骤s6中采用蒙特卡罗法，需产生服从相应均值与方差的一组正态分布随机数x1，x2，…，x7，样本容量为10000，代入响应函数得到本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种应用于轨道交通振动环境影响评价的随机预测方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种应用于轨道交通振动环境影响评价的随机预测方法，其特征在于：在步骤S3中，
3.根据权利要求1所述的一种应用于轨道交通振动环境影响评价的随机预测方法，其特征在于：在步骤S3中，
4.根据权利要求1所述的一种应用于轨道交通振动环境影响评价的随机预测方法，其特征在于：在步骤S5中，最大Z振级响应面预测模型：
5.根据权利要求4所述的一种应用于轨道交通振动环境影响评价的随机预测方法，其特征在于：在步骤S5中，1/3倍频程加速度级预测模型：
6.根据权利要求1所述的一种应用于轨道交通振动环境影响评价的随机预测方法，其特征在于：在步骤S6中，根据最大Z振级响应面预测模型和分频振级预测模型，输入目标点的参数实现定值预测；
7.根据权利要求6所述的一种应用于轨道交通振动环境影响评价的随机预测方法，其特征在于：在步骤S6中，一次二阶矩法具体方法如下：
8.根据权利要求6所述的一种应用于轨道交通振动环境影响评
9.一种计算机设备，其特征在于：所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1～8任意一项所述的应用于轨道交通振动环境影响评价的随机预测方法。
10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1～8任意一项所述的应用于轨道交通振动环境影响评价的随机预测方法。
...【技术特征摘要】
1.一种应用于轨道交通振动环境影响评价的随机预测方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种应用于轨道交通振动环境影响评价的随机预测方法，其特征在于：在步骤s3中，
3.根据权利要求1所述的一种应用于轨道交通振动环境影响评价的随机预测方法，其特征在于：在步骤s3中，
4.根据权利要求1所述的一种应用于轨道交通振动环境影响评价的随机预测方法，其特征在于：在步骤s5中，最大z振级响应面预测模型：
5.根据权利要求4所述的一种应用于轨道交通振动环境影响评价的随机预测方法，其特征在于：在步骤s5中，1/3倍频程加速度级预测模型：
6.根据权利要求1所述的一种应用于轨道交通振动环境影响评价的随机预测方法，其特征在于：在步骤s6中，根据最大z振级响应面预测模型和分频振级预测模型，输入目标点的参数实现定值预测；
7.根据权利要求6所述的一种应用于轨道交通...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘卫丰，李东海，谭新宇，姜博龙，刘冀钊，齐春雨，王少林，胡文林，何宾，陈江雪，宋哲男，
申请(专利权)人：中国国家铁路集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。