(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111301298.6 (22)申请日 2021.11.04 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114021236 A (43)申请公布日 2022.02.08 (73)专利权人 哈尔滨工业大 学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西 大直街92号 (72)发明人 温卫平　胡杰　翟长海　 (74)专利代理 机构 哈尔滨华夏松花江知识产权 代理有限公司 23213 专利代理师 时起磊 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06F 119/14(2020.01) G06F 111/08(2020.01)G06N 7/00(2006.01) (56)对比文件 CN 112329376 A,2021.02.0 5 CN 110334458 A,2019.10.15 CN 10825 6141 A,2018.07.0 6 CN 112101685 A,2020.12.18 KR 20200142719 A,2020.12.23 CN 111339602 A,2020.0 6.26 黄海洋.基于Pushover法地铁车站结构地震 易损性分析. 《中国优秀博硕士学位 论文全文数 据库(硕士) 工程科技 Ⅱ辑》 .2020,(第3期), xinyue wang 等.Vul nerability assessment of a high -rise bui lding subjected to mai nshock-aftershock sequences. 《The Structural Design of Tal l and Special Bui ldings 》 .2020,第2 9卷(第15 期), 审查员 郑晓云 (54)发明名称 考虑子系统关联的城市地铁地下车站抗震 韧性评估方法及设备 (57)摘要 考虑子系统关联的城市地铁地下车站抗震 韧性评估 方法及设备， 涉及地下结构抗震韧性评 价领域。 为了解决 目前还没有一种考虑子系统关 联的地下车站功能损失和恢复的震后评估方法 的问题。 本发明利用故障树分析和/或贝叶斯网 络表示地下车站各子系统之间的关联机制， 针对 某一次具体地震情况， 根据构 件震后状态及关联 机制确定结构系统、 通过型设备设施、 机电设备 系统和列车系统的状态， 获得地铁车站不同状态 下的服务乘 客数量， 进一步绘制功能随时间变化 曲线， 进而得到地铁地下车站的抗震韧性评估指 标； 根据地铁地下车站的抗震韧性评估指标对城 市地铁地下车站抗震韧性进行评估。 主要用于地 铁地下车站抗震韧性评估。 权利要求书3页 说明书8页 附图6页 CN 114021236 B 2022.07.01 CN 114021236 B 1.考虑子系统关联的城市地铁地下车站抗震韧性评估方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： 步骤一、 通过服 务乘客数量 来表征地铁地下 车站功能： 服务乘客数量定义为给定车站设备设施及一定运营组织条件下， 单位 时间内车站所能 完成服务的乘客数量 Ns： Ns＝Ne+No 其中， Ne为完成上 车并离开车站的乘客数， No为下车并离开车站的乘客数； 步骤二、 建立 地震易损性数据库： 以地震动强度、 震中距大小和场地条件 为选取指标， 从各 强震记录数据库选 取WN条地震 动， 对地铁地下车站进行有限元分析， 利用增 量动力分析方法获得地铁地下车站主体结构 的地震易损性函数和概率地震需求模型； 通过仿真或试验或资料收集获得非结构构件的地 震易损性 函数； 所述的地震易损性函数F(x)为地震动强度参数IM为x时结构或非结构构件达到或超过 某一损伤状态D Si的条件概 率： F(x)＝P(D S＞DSi|IM＝x) 步骤三、 利用故障树分析和/或贝叶斯网络表示地下车站各子系统之间的关联机制； 所 述的地下车站各子系统包括结构系统、 通过型设备设施、 机电设备系统和列车系统； 四个子 系统只要 有一个子系统丧失功能， 则地铁车站丧失功能， 不能运营； 所述结构系统指的是 车站主体结构； 所述通过型设备设施包括乘客能接触到的辅助进出站的设备设施； 所述机电设备系统包括维持车站 功能的机电设备设施； 列车系统包括 地铁列车和影响其 运行的设备； 步骤四、 确定地下 车站震后修复方案： 根据先结构构件再非结构构件的基本原则， 先修复结构系统， 再修复通过型设备设施、 机电设备系统和列车系统， 结合车站的资源限值， 确定地铁地下 车站的修复方案； 步骤五、 计算 地铁车站 功能： 针对某一次具体地震情况， 通过生成服从[0,1]上的均匀分布的随机 数xr来确定结构和 非结构构件震后状态； 确定了所有基本构件的状态后， 通过步骤三中得到的地铁地下车站子系统内的关联机 制， 确定结构系统、 通过型设备设施、 机电设备系统和列车系统的状态， 获得地铁车站不同 状态下的服 务乘客数量； 根据地震发生后那个时刻和经过若干个一段时间修复所对应的服务乘客数量得到多 个服务乘客数量； 步骤六、 地铁地下 车站抗震韧性评价： 利用蒙特卡洛模拟法， 重复n次步骤五的过程， 取n次模拟的均值作为某一IM时车站功 能的代表值， 进而绘制功能 随时间变化曲线， 即为地铁地下车站的抗震韧性曲线， 进而得到 地铁地下 车站的抗震韧性评估指标：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114021236 B 2其中， R代表地铁地下车站的抗震韧性指标， Ns0代表正常状态 下地铁地下车站的服务乘 客数量， Ns(t)代表t时刻地铁地下车站的服务乘客数量， t0为地震发生的时刻， t1为地铁车 站震后修复结束的时刻； 根据地铁地下 车站的抗震韧性评估指标对 城市地铁地下 车站抗震韧性进行评估。 2.根据权利要求1所述的考虑子系统关联的城市地铁地下车站抗震韧性评估方法， 其 特征在于， 所述地震易损性函数F(x)通过服从中值为μ、 对数标准差为β 的对数正态分布来 描述： 其中， Φ(·)为标准正态累计分布函数。 3.根据权利要求2所述的考虑子系统关联的城市地铁地下车站抗震韧性评估方法， 其 特征在于， 所述 地震动强度参数IM 选取地面峰值加速度PGA。 4.根据权利要求1、 2或3所述的考虑子系统关联的城市地铁地下车站抗震韧性评估方 法， 其特征在于， 所述利用故障树分析和/或贝叶斯网络表 示地下车站各子系统之间的关联 机制的过程中， 首先根据各基本构件对各子系统功 能运行的影响关系， 通过演绎法确定每 个子系统内构件的关联机制， 再通过各子系统之间以及各子系统对地铁地下车站运行的影 响关系， 确定地铁地下 车站各子系统之间的关联机制， 通过故障树或贝叶斯网络表达出来。 5.根据权利要求4所述的考虑子系统关联的城市地铁地下车站抗震韧性评估方法， 其 特征在于， 通过演绎法确定每 个子系统内构件的关联机制的过程包括以下步骤： 通过演绎法确定 机电设备系统的关联机制： 机电设备系统包括低压配电系统、 环控系统、 消防系统和给排水系统； 其中： 低压配电 系统通过影响环控系统和消防系统来影响地铁车站机电设备系统功能； 给排水系统通过影 响消防系统来影响地铁车站机电设备系统功能； 环控系统和消防系统直接影响地铁车站机 电设备系统功能； 通过演绎法确定环控系统关联机制， 环控供电功能由环控电控柜、 电源、 低压开关柜和 变压设备的运行情况直接影响， 只要其中一个损坏， 则环控供电的功能无法实现； 而环控供 电的电源由车站外部接入， 一共有两路电源， 互为备份， 只有当两路外部电源都损坏时， 电 源才丧失供电功能； 变压器一共有两个， 只有当两个变压器都损坏时， 变压 设备才完全丧 失 功能； 根据上述 运行和相互影响关系建立故障树或贝叶斯网络； 同样， 基于低压配电系统、 给排水系统， 通过演绎法确定消防系统关联机制； 然后通过演绎法确定其 他子系统的关联机制； 最终确定结构系统和机电设备系统的功能状态为两状态： 结构系统功能状态为 “可立 即进入”和“不可立即进入 ”， 机电设备系统功能状态为 “可用”和“不可用”； 通过型设备设施和列 车系统的功能状态为多状态： 通过型设备设施功能通过可容纳的 人数来表示， 列车系统的功能通过列车的运营参数表示， 不同地震情况 下功能参数不同。 6.根据权利要求5所述的考虑子系统关联的城市地铁地下车站抗震韧性评估方法， 其权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114021236 B 3