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

1、我國幅員遼闊，地形地貌和地質(zhì)構造復雜，再加上高速鐵路高平順性對基礎變形的要求極高，許多的車站和道岔被鋪設在高架橋梁上，形成了一定數(shù)量的高架站結構。高架站作為無砟軌道、無縫道岔和橋梁的有機結合體，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)，對關鍵指標進行必要的監(jiān)測、分析和預測、預警，及時乃至及早掌握高架站軌道系統(tǒng)的服役狀態(tài)，對推進軌道系統(tǒng)的狀態(tài)修、保障高速鐵路的安全運營具有重要意義。
　　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)地進行監(jiān)測傳感器的選型與優(yōu)化、狀態(tài)預測、報警預警方法的研究，并建立了報警預警可視化平臺，實現(xiàn)了對軌道狀態(tài)的自動報警、預測和預警。主要工作和成果如下:
　　(1)為從監(jiān)測數(shù)據(jù)源頭保障分析和預測結果的準確性，本文根據(jù)軌道安全運營的需求，選取包括軌溫、鋼軌縱向應力、尖軌位移等與運行安全密切相關的指標作為分析和預測的對象。為保障監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性，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)測結果的影響，選取較為合適的光纖光柵應變傳感器，并利用試驗驗證優(yōu)選結果;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)下尖軌的準確縱向位移值。
　　(2)為保障數(shù)據(jù)預測結果的可靠性，采用統(tǒng)計學方法，對監(jiān)測數(shù)據(jù)的可信性進行驗證;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狀態(tài)變化與溫度的滯后關系。對異常數(shù)據(jù)進行判別、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)自身故障排查機制。對不同監(jiān)測指標進行相關性分析，利用監(jiān)測數(shù)據(jù)的時間序列改良回歸模型，得到鋼軌縱向應力、軌道板溫度、尖軌位移等各項指標與氣溫、軌溫之間的關系，為減少測點、降低監(jiān)測成本提供依據(jù)。
　　(3)建立回歸預測模型、BP神經(jīng)網(wǎng)絡預測模型和徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡預測模型對軌溫、鋼軌應力、尖軌位移等指標進行預測分析。利用寒潮期間的樣本驗證、優(yōu)化預測模型，形成較為可靠的高架站軌道力學狀態(tài)預測模型。根據(jù)不同條件下的