地铁列车振动环境影响预测方法及其不确定性

目录前言第1章绪论11.1轨道交通振动环境影响及预测的基本概念11.1.1轨道交通振动环境影响简述11.1.2预测、评估与控制的概念21.1.3预测体系与方法41.2三类预测方法的研究进展61.2.1初步预测61.2.2确认预测71.2.3精准预测121.3预测不确定性问题141.3.1预测结果精准度与方法可靠性评价141.3.2预测不确定性来源161.4振动预测现状22第2章地铁列车振动初步预测方法242.1解析传递函数快速预测方法242.1.1预测原理与实现流程242.1.2算例分析272.2机器学习法预测地表振动342.2.1人工神经网络的基本原理342.2.2人工神经网络的应用362.3机器学习法预测源强402.3.1参数与样本402.3.2数据处理与验证方法452.3.3模型构建和优化462.3.4不同算法预测结果评估对比492.3.5BP神经网络的迁移学习522.4响应面预测方法542.4.1响应面预测模型542.4.2响应面预测模型的应用56第3章地铁列车振动确认预测方法603.1周期性隧道-地层系统解析模型603.1.1基本原理603.1.2模型验证653.1.3算例分析693.2周期性有限元-无限元数值模型723.2.1基本原理723.2.2案例分析763.3波有限元数值模型813.3.1波有限元法的基本原理823.3.2地层性质变化对响应的影响85第4章地铁列车传递函数预测方法924.1深孔激振传递函数预测方法924.1.1预测原理与实现流程924.1.2深孔激振试验964.1.3预测算例1064.2隧道内激振传递函数预测方法1094.2.1预测原理与实现流程1094.2.2案例研究1114.3地表逆向激振传递函数预测方法1194.3.1试验目的与原理1194.3.2试验介绍1194.3.3试验结果125第5章基于FTA框架的地铁振动混合预测方法1315.1FDL+LSTML预测模式的力学机理及混合预测模型1315.1.1FDL+LSTML预测模式的力学机理1345.1.2混合预测模型1415.2不同地铁列车激励作用下振动响应对比分析1445.3线传递率级计算原理及影响因素分析1475.3.1多点激励等效线振源激励模式振动传递特征的数学机理分析1485.3.2均匀弹性半无限空间线传递率级计算精度影响因素分析1505.3.3水平成层弹性半无限空间线传递率级计算精度影响因素分析1625.3.4等效误差分析172第6章列车振动源强的全系统跟踪试验研究1806.1全系统跟踪试验方案1806.2测试内容与测试设备1826.2.1振源加速度测试1826.2.2轮、轨表面粗糙度测试1826.3跟踪试验分析1856.3.1车轮踏面粗糙度测试结果1866.3.2钢轨表面粗糙度测试与区间动态高低不平顺1916.3.3隧道壁振动加速度分析1936.3.4隧道壁加速度跟踪对比分析1966.3.5隧道壁测点Z振级与列车运营里程的对应关系2016.4轮、轨养护维修对源强的影响2036.4.1钢轨打磨对振源加速度的影响2036.4.2车轮镟修对振源加速度的影响205第7章车轮不圆顺谱与轨道不平顺谱随机耦合激励模型2077.1振源分析模型中的轮、轨动态激励信息2077.2轮、轨联合激励模型2087.2.1简化的轮轨相互作用模型2087.2.2线性时不变系统的“激励-响应”关系2107.2.3输出响应的自相关函数2137.2.4轮轨耦合粗糙度谱2157.3频域车辆-轨道耦合解析模型2217.3.1车辆模型2227.3.2轨道模型2247.4车辆-轨道的耦合关系及系统响应的求解2257.4.1车辆-轨道的耦合关系2257.4.2轮轨耦合不平顺谱拟合方法2257.4.3轮轨力的求解2267.4.4轨道动力响应的求解2277.5轮、轨联合激励模型的案例计算及试验分析2277.5.1理论算例分析2287.5.2现场试验案例分析232第8章多随机因素联合作用下列车振源不确定性分析2368.1轨道钢轨表面粗糙度谱及车轮不圆顺谱的随机模型2368.1.1随机钢轨表面粗糙度谱2378.1.2随机车轮不圆顺谱2438.2随机车辆参数及随机激励对振源频域振动响应的影响2478.2.1随机车辆参数对振源频域振动响应的影响2498.2.2随机车辆参数及随机车轮不圆顺谱对振源频域振动响应的影响2608.2.3随机车辆参数及轮轨耦合不平顺谱对振源频域振动响应的影响268第9章考虑随机振动源强的地铁列车振动环境影响概率预测方法2769.1考虑地下线路特征及随机振动源强的混合预测模型2769.1.1力密度级计算方法对比分析2769.1.2考虑随机振动源强力密度级的混合预测模型2819.2预测方法2859.3预测案例工程背景及类比断面现况测试2899.3.1工程背景2899.3.2类比断面振动源强及地表振动现况测试2899.4考虑实测随机振动源强的地铁列车振动环境影响概率预测2949.4.1数值模型建立与校核2949.4.2概率预测结果分析2979.5考虑多随机因素的地铁列车振动环境影响概率预测298第10章地层参数不确定性对振动预测的影响30110.1贝叶斯理论30210.2地基土层剪切模量的概率分布模型30310.2.1MASW现场测试提取频散曲线30310.2.2剪切模量先验概率分布模型30710.2.3构建似然函数30910.2.4剪切模量后验概率分布模型31110.3地基土层材料阻尼比的概率分布模型31410.3.1阻尼比先验概率分布模型31410.3.2构建似然函数31810.3.3阻尼比后验概率分布模型31910.3.4收敛性和独立性检验32110.4剪切模量不确定性对地面振动预测的影响32210.5材料阻尼比不确定性对地面振动预测的影响32510.6土参数双随机变量对地面振动预测的影响328参考文献331