项目名称: 高速铁路轨道结构性能参数动态诊断的反演理论与方法

项目编号: No.51478258

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 建筑环境与结构工程学科

项目作者: 柴晓冬

作者单位: 上海工程技术大学

项目金额: 80万元

中文摘要: 高速铁路轨道结构病害是影响轨道结构耐久性和行车安全的重要因素。轨道结构病害的动态诊断是当今急待解决的重要科学问题。本项目将轨道结构病害诊断转换为轨道结构参数的诊断,通过建立其与车辆动力响应信号之间的观测关系,研究运用车辆动力响应对轨道结构性能参数进行动态诊断的反演理论,探索一种动态诊断新方法:在信号处理及控制理论框架内,建立系统动力学模型的状态空间方程,构建观测变换矩阵,将轨道结构性能参数表达为可进行观测的车辆动力响应观测量;采用盲信号分离算法在车辆动力响应中分离出与轨道结构性能参数相关的响应分量,为轨道结构性能参数的获取与计算提供条件;采用粒子滤波算法获取结构性能参数变化特征,实现轨道结构性能诊断与分析,形成由车辆动力响应观测、处理到结构性能参数获取的诊断理论。本项目基于车辆动力响应计算实际观测量和理论响应状态量之间的差异性来反演结构特性矩阵参数,其理论研究成果具有重要的工程与科学价值。

中文关键词: 高速铁路;轨道结构;动力响应;信号处理;动态诊断

英文摘要: Track structure diseases are the important factor that affects greatly the durability and service life of high-speed railway track structure, then the running safty of train. And how to diagnose dynamicly the track structure diseases is an important problem to be solved. This project, therefore, aims at proposing a new solution to find out dynamically the track structure diseases by working out its corresponding structure performance parameters while a train is running. Hopefully, the solution is to build the observation relationship between the track structure and dynamic response of the running vehicle, then to inverse the values of track structure performance parameters using the response signals of vehicle. The project involves the following researches: (1) to create the train-track-bridge system dynamics model using state-space equations, (2) to create observation transformation matrix to get the vibration behavior of track, relating to its structure performace parameters, from the response signals of vehicle, (3)to extract the response signal component causing by the changes of track structure performance parameters from the comprehensive response signals of vehicle based on blind signal algorithm, (4) to find out the change rule of track structure performance parameters and calculate out their actual values based on particle filter algorithm. Thus, this project would bulid an new inversion theroy and method of diagnosing dynamically the track structure performance parameters utilizing the difference of the field measuring signals of vehicle responses and their corresponding theory signals, which leads to an vitally important value of engineering science.

英文关键词: High-speed Railway;Track Structure;Dynamic Response;Signal Processing;Dynamic Diagnosis

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