[发明专利]一种高速铁路隧道结构状态评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及高速铁路隧道健康状态评价技术领域，具体涉及一种用于评价调整铁路隧道健康状态的三级模糊综合评价模型。

背景技术

中国已经成为世界上高速铁路运营里程最长、运行速度最高、在建规模最大的国家。截止2015年底，高速铁路运营里程达到1.9万公里，位居世界第一，其中隧道2000余公里。

隧道作为高铁运输中重要的基础设施，其使用性能和服役状态直接决定着整条线路的运营能力和安全。对于普速铁路或重载铁路隧道较小的隧道缺陷或病害，在高速铁路隧道中可能会造成影响行车安全的遭难性后果。快速、高平顺性、高稳定性的特点使得高铁隧道结构状态的安全等级划分标准较普速铁路与重载铁路隧道严格。

目前，《铁路桥隧建筑物劣化评定标准—隧道》(TB/T2820.2-1997)、《铁路隧道衬砌质量无损检测规程》(TB10223-2004)、《铁路运营隧道衬砌安全等级评定暂行规定》(铁运函[2004]174号)等标准或规程，将铁路隧道病害进行了分类分级，并给出了病害劣化标准、等级评定方法和判定标准，它仅适用于时速160km以下的单线运营铁路隧道，而目前高速铁路尚无隧道状态的评估体系和结构安全评价标准。随着运营期高铁隧道里程增加，亟需建立适用于高速铁路隧道结构状态的安全等级标准。由于高铁隧道结构病害类型及对病害的响应异于普速与重载铁路隧道，因此，研究定性与定量评价相结合，科学性与可靠性兼备且适用性强的分类分级方法十分必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种高速铁路隧道结构状态评价方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)建立高速铁路质量的三级评价因素集并为各因素编号；

2)通过层次分析法和物元分析理论相结合，确定各评价因素的权重；

3)采用三级模糊综合评价法确定高速铁路隧道结构受各因素综合影响结果。

优选的，所述高速铁路质量的三级评价因素集及各因为素的编号如表1：

表1：三级评价因素表

优选的，所述各评价因素的权重确定方法为：

1)同层次两指标因素两两比较得可拓区间数矩阵，并表示为左右矩阵的形式，如A＝<A^-,A⁺>，其中A^-、A⁺分别为区间下端点与上端点构成的矩阵；

2)分别计算A^-、A⁺的最大特征值，组成矩阵λ＝[λ^-,λ⁺]，由此计算对应的特征向量，归一化得特征矢量x^-,x⁺；

3)由其中a_ij为因素i与因素j的重要性之比，分别计算k和m的值以判断可拓区间一致性，若0≤k≤1≤m，则一致性较好。其中，

4)求出A关于区间特征值λ＝[λ^-,λ⁺]的特征向量S＝<kx^-,mx⁺>；

5)计算区间数比的重要程度

6)寻求j，使得满足都能满足成立，并取且由此确定所有元素对上层元素的权重向量归一化处理得

优选的，所述三级模糊综合评价法包括如下步骤：

(1)确定评价对象因素集

设U＝(u₁,u₂,…u_m)为刻画被评价对象的m种评价因素，由所述表1划分为三级因素；

(2)确定评价对象的评判集

设V＝(v₁,v₂,…v_n)是评价者对被评价对象可能做出的各种总的评价结果组成的评语等级的集合，v_j代表第j个评价结果，确定评判集为V＝[v1(完好),v2(轻微),v3(较严重),v4(严重),v5(极严重)]。

(3)确定评价因素的权重向量

设W＝(w₁,w₂,…w_m)为权重分配模糊矢量，其中w_i表示第i个因素的权重，根据所述各评价因素的权重确定方法，计算各级因素权重；

(4)进行单因素模糊评价，确立隶属度模糊关系矩阵R