(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111363908.5 (22)申请日 2021.11.17 (71)申请人 华东交通大 学 地址 330000 江西省南昌市经济技 术开发 区双港东大街808号 申请人 中铁电气化局集团有限公司 (72)发明人 罗文俊　朱顺顺　吴宝游　王秋平　 刘焕强　韩亚旭　刘天宇　徐鑫洋　 江学辉　 (74)专利代理 机构 西安正华恒远知识产权代理 事务所(普通 合伙) 61271 代理人 陈选中 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/13(2020.01)G06F 119/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种地铁车致环境振动衰减规律的确定方 法 (57)摘要 本发明公开了一种地铁车致环境振动衰减 规律的确定方法， 属于地铁运营安全技术领域， 所述方法为： 通过若干次地铁列车通过隧道试 验， 得到地铁列车通过隧道数据集； 建立轨道 ‑隧 道‑大地有限元模型； 根据地铁列车通过隧道数 据集向轨道 ‑隧道‑大地有限元模型加载不同速 度下的列车激励数据， 计算振动响应， 得到若干 组环境振动衰减 数据； 分析处理各组振动衰减数 据， 得到地铁车致环境振动衰减规律， 完成对地 铁车致环 境振动衰减规律的确定； 解决了现有技 术确定地铁环境中车致振动衰减规律确定不准 确的问题， 为地铁运营环境和上部建筑的安全提 供更可靠的振动衰减规 律确定方法。 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 CN 113987890 A 2022.01.28 CN 113987890 A 1.一种地铁车致环境振动衰减规 律的确定方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1、 通过若干次地铁列车通过隧道试验， 得到地铁列车通过隧道数据集； S2、 建立轨道 ‑隧道‑大地有限元模型； S3、 根据地铁列车通过隧道数据集向轨道 ‑隧道‑大地有限元模型加载不同速度下的列 车激励数据， 计算振动响应， 得到若干组环境振动衰减数据； S4、 分析处理各组环境振动衰减数据， 得到地铁车致环境振动衰减规律， 完成对地铁车 致环境振动衰减规 律的确定 。 2.根据权利要求1所述的地铁车致环境振动衰减规律的确定方法， 其特征在于， 所述步 骤S1中地铁列车通过隧道试验在隧道内设有 若干组四点测量组； 所述四点测量组 的第一测量点与第 二测量点相对设于隧道水平直径方向的内壁两端， 且第三测量 点与第四测量 点相对设于隧道 底部铁轨两端对应位置处。 3.根据权利要求2所述的地铁车致环境振动衰减规律的确定方法， 其特征在于， 所述步 骤S1中地铁列车通过隧道数据集包括若干组四点测 量组处测量得到的地铁列车对铁轨水 平方向应力、 对铁轨竖直方向应力、 振动加速度峰值、 振动加速度级和有效振动频率信号y` (t)。 4.根据权利要求3所述的地铁车致环境振动衰减规律的确定方法， 其特征在于， 所述步 骤S1包括如下步骤： S11、 利用地铁列车分别采用60km/h、 80km/h、 100km/h、 120km/h、 140km/h和160km/h的 速度通过隧道， 进行若干次地铁列车通过隧道试验； S12、 通过地铁列车通过隧道试验， 得到各速度下对应地铁列车对铁轨水平方向应力、 对铁轨竖直方向应力、 振动加速度峰值、 振动加速度级和振动频率信号y(t)； S13、 通过海宁窗减少振动频率信号y(t)截断的泄 露， 得到有效振动频率信号y`(t)。 5.根据权利要求1所述的地铁车致环境振动衰减规律的确定方法， 其特征在于， 所述步 骤S13中海宁窗w(t)计算表达式如下： 其中， w(t)表示海宁窗， T表示振动频率信号周期， t 表示时间。 6.根据权利要求1所述的地铁车致环境振动衰减规律的确定方法， 其特征在于， 所述步 骤S2包括如下步骤： S21、 定义单元类型： 根据模型中轨道、 隧道和大地分别指定结构单元库中的单元， 并创 建对应的单 元类型， 得到 轨道单元类型、 隧道单 元类型和大地单 元类型； S22、 定义单元实用常数： 根据定义的单元类型分别设置单元实常数， 得到设置好单元 实常数的轨道单 元类型、 隧道单 元类型和大地单 元类型； S23、 定义材料属性： 对设置好单元实常数的轨道单元类型、 隧道单元类型和大地单元 类型根据其力学行为特征分别对应设置其材料属 性， 得到设置好材料属 性的轨道单元、 隧 道单元和大地单 元； S24、 创建节点： 分别为设置好材料属性的轨道单元、 隧道单元和大地单元， 按轨道板、 隧道壁、 地 面上的建筑物 距轨道中心线不同距离创建节点； S25、 设置单元属性： 分别对轨道单元、 隧道单元和大地单元的壳体厚度、 梁高度、 惯性权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113987890 A 2矩、 杆和梁的截面积定义单 元实常数； S26、 修改网络模型： 控制轨道单元、 隧道单元和大地单元的单元密度， 并控制轨道单 元、 隧道单元和大地单元的节点、 线、 面和 体对象的网格密度， 完成轨道 ‑隧道‑大地有限元 模型的建立。 7.根据权利要求6所述的地铁车致环境振动衰减规律的确定方法， 其特征在于， 所述步 骤S3包括如下步骤： S31、 根据地铁列车通过隧道数据集分别向轨道单元对应节点输入60km/h、 80km/h、 100km/h、 120km/h、 140km/h和160km/h的速度下地铁列 车对铁轨水平方向力和对铁轨竖直 方向力， 计算振动响应， 得到对应速度下轨道单元、 隧道单元和大地单元各节 点处环境振动 数据； S32、 按振动时间分别划分轨道单元、 隧道单元和大地单元在60km/h、 80km/h、 100km/h、 120km/h、 140km/h和160km/h的速度下的各节 点处环境振动数据， 得到若干组环境振动衰减 测试数据。 8.根据权利要求7所述的地铁车致环境振动衰减规律的确定方法， 其特征在于， 所述步 骤S31中各节点处环境振动数据包括竖直方向、 水平方向和纵向的振动频率、 峰值和相位。 9.根据权利要求7所述的地铁车致环境振动衰减规律的确定方法， 其特征在于， 所述步 骤S31中对铁 轨水平方向应力和对铁 轨竖直方向应力表达式如下： 其中， m表示第m个节点， 表示第m个节点的第j个对铁轨水平方向应力或对铁轨竖直 方向应力， a0表示常数， ai表示第i个回归系数， 表示地铁列车通过隧道数据集中第m个节 点的对铁轨水平方向应力或对铁轨竖直 方向应力， φjm表示第m个节点的随机误差， n表示回 归系数总个数。 10.根据权利要求7所述的地铁车致环境振动衰减规律的确定方法， 其特征在于， 所述 步骤S4包括如下步骤： S41、 根据若干组环境振动衰减数据 得到轨道板、 隧道壁和地面上的建筑物距轨道中心 线不同距离各节点处环境振动衰减数据， 得到地铁环境车致振动衰减数据； S42、 根据地铁环境车致振动衰减数据， 得到地铁车致环境振动衰减规律， 完成对地铁 车致环境振动衰减规 律的确定 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 113987890 A 3