高速鐵路高架站軌道系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析與預(yù)測方法研究.pdf

1、我國幅員遼闊，地形地貌和地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，再加上高速鐵路高平順性對基礎(chǔ)變形的要求極高，許多的車站和道岔被鋪設(shè)在高架橋梁上，形成了一定數(shù)量的高架站結(jié)構(gòu)。高架站作為無砟軌道、無縫道岔和橋梁的有機(jī)結(jié)合體，其服役狀態(tài)難以通過常規(guī)的理論分析手段所掌握。因此，建立長期監(jiān)測系統(tǒng)，對關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行必要的監(jiān)測、分析和預(yù)測、預(yù)警，及時(shí)乃至及早掌握高架站軌道系統(tǒng)的服役狀態(tài)，對推進(jìn)軌道系統(tǒng)的狀態(tài)修、保障高速鐵路的安全運(yùn)營具有重要意義。
　　基于以上目的，本文以

2、超過兩年的京滬高速鐵路某高架站軌道系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)作為研究對象，系統(tǒng)地進(jìn)行監(jiān)測傳感器的選型與優(yōu)化、狀態(tài)預(yù)測、報(bào)警預(yù)警方法的研究，并建立了報(bào)警預(yù)警可視化平臺，實(shí)現(xiàn)了對軌道狀態(tài)的自動(dòng)報(bào)警、預(yù)測和預(yù)警。主要工作和成果如下:
　　(1)為從監(jiān)測數(shù)據(jù)源頭保障分析和預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性，本文根據(jù)軌道安全運(yùn)營的需求，選取包括軌溫、鋼軌縱向應(yīng)力、尖軌位移等與運(yùn)行安全密切相關(guān)的指標(biāo)作為分析和預(yù)測的對象。為保障監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，本文采用有限元方法建立其軌道部

3、件和光纖光柵傳感器的仿真模型，比較傳感器形狀、尺寸、材質(zhì)以及安裝方式對監(jiān)測結(jié)果的影響，選取較為合適的光纖光柵應(yīng)變傳感器，并利用試驗(yàn)驗(yàn)證優(yōu)選結(jié)果;通過對尖軌位移的圖像采集方案的修正，得到不同通過狀態(tài)下尖軌的準(zhǔn)確縱向位移值。
　　(2)為保障數(shù)據(jù)預(yù)測結(jié)果的可靠性，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，對監(jiān)測數(shù)據(jù)的可信性進(jìn)行驗(yàn)證;分析數(shù)據(jù)樣本的分布規(guī)律、周期性等基本特征，初步明確了軌道力學(xué)狀態(tài)變化與溫度的滯后關(guān)系。對異常數(shù)據(jù)進(jìn)行判別、采用快速傅立葉插值處理少

4、量異常數(shù)據(jù)，并建立了監(jiān)測系統(tǒng)自身故障排查機(jī)制。對不同監(jiān)測指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，利用監(jiān)測數(shù)據(jù)的時(shí)間序列改良回歸模型，得到鋼軌縱向應(yīng)力、軌道板溫度、尖軌位移等各項(xiàng)指標(biāo)與氣溫、軌溫之間的關(guān)系，為減少測點(diǎn)、降低監(jiān)測成本提供依據(jù)。
　　(3)建立回歸預(yù)測模型、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型和徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型對軌溫、鋼軌應(yīng)力、尖軌位移等指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測分析。利用寒潮期間的樣本驗(yàn)證、優(yōu)化預(yù)測模型，形成較為可靠的高架站軌道力學(xué)狀態(tài)預(yù)測模型。根據(jù)不同條件下的