[发明专利]一种无砟轨道弹性扣件损伤识别方法

权利要求书

1.一种无砟轨道弹性扣件损伤识别方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S1针对无损状态下的无砟轨道建立无损有限元模型并优化，然后确定弹性扣件的无损刚度系数；

S2对待测无砟轨道施加激励，测得实际激励力数据和各数据采集点的实际加速度时程数据；

S3将所述实际激励力数据代入所述无损有限元模型中，获得模拟加速度时程数据；

S4根据所述步骤S2获得的实际加速度时程数据和所述步骤S3获得的模拟加速度时程数据，利用MCMC方法计算各个所述弹性扣件的实际刚度系数；

S5判断各个所述弹性扣件的实际刚度系数与无损刚度系数的比值是否为1，若是，则该弹性扣件没有损坏，若否，则该弹性扣件发生损坏；

其中，所述步骤S4包括如下子步骤：

S41利用下式计算第一次取样即g＝1时的核密度函数κ_g：

式中，g为取样次数，N_ss为样本总数，W^(j)为第j个样本的权重，N(θ^j(i),σ^(j))为高斯函数，θ^j(i)为第j个样本，σ^(j)为第j个样本高斯函数的方差；

S42根据下式对核密度函数κ_g进行更新，获得g＝g_r时的核密度函数κ_gr：

A为计算核密度函数时的系数，g_r为迭代次数；

S43利用下式计算目标拟合函数J(θ)：

式中，J(θ)为目标拟合函数，N₀为总的数据点，k为数据采集点的编号，N_d为数据采集点的总数，m为数据中的序列号，N_S为序列号的最大值，n为敲击的编号，N_f为敲击的总次数，为第k个数据采集点的第m时间步长的实际加速度时程数据，为第k个数据采集点的第m时间步长的模拟加速度时程数据，θ为弹性扣件的刚度系数，|| ||表示范数；

S44根据所述步骤S42获得的κ_gr和所述步骤S43获得的J(θ)，利用下式计算g＝g_r时的边缘概率密度p(θ|D)：

式中，θ为各弹性扣件的刚度系数，D为实际加速度时程数据，c为归一化常数；

S45根据所述步骤S44获得的p(θ|D)反算所述弹性扣件的实际刚度系数。

2.如权利要求1所述的无砟轨道弹性扣件损伤识别方法，其特征在于，所述步骤S1包括如下子步骤：

S11在无损状态下对无砟轨道施加激励，获得无损激励力数据和各数据采集点的无损加速度时程数据；

S12针对无损状态下的无砟轨道建立无损有限元模型；

S13将所述步骤S11获得的无损激励力数据代入所述无损有限元模型中获得模拟加速度时程数据；

S14将所述模拟加速度时程数据与所述子步骤S11获得的无损加速度时程数据进行比较，判断误差是否在预设范围内，若是，则直接转入所述子步骤S15，若否，则修正所述无损有限元模型，直至所述模拟加速度时程数据与所述无损加速度时程数据的误差在预设范围内，然后转入所述步骤S15；

S15根据所述步骤S11获得的无损加速度时程数据确定所述弹性扣件的无损刚度系数。

3.如权利要求2所述的无砟轨道弹性扣件损伤识别方法，其特征在于，所述子步骤S11的具体过程为：在无砟轨道上确定数据采集点的位置，并在相应位置安装传感器，在无损状态下选取任意一个数据采集点施加激励，通过所述传感器获得无损激励力数据和各数据采集点的无损加速度时程数据。

4.如权利要求3所述的无砟轨道弹性扣件损伤识别方法，其特征在于，所述子步骤S11中传感器安装在钢轨和轨道板上。