[发明专利]一种极端环境下铁路桥上列车脱轨控制方法、系统、终端设备及可读存储介质

权利要求书

1.一种极端环境下铁路桥上列车脱轨控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1：获取极端环境下列车车轮最大悬浮量ΔZ_wt达到车轮脱轨几何准则时，车轮脱轨瞬间的转向架与钢轨横向相对位移Y_tt；

其中，引入极端环境的外力作用至列车-轨道-桥梁系统的空间振动矩阵方程得到极端环境下铁路桥上列车脱轨全过程的系统空间振动矩阵方程；再基于求解所述系统空间振动矩阵方程得到的车轮悬浮量ΔZ_wt监测是否达到车轮脱轨几何准则，若达到了，基于车轮悬浮量ΔZ_wt计算出转向架与钢轨横向相对位移Y_tt；

S2：实时判断转向架与钢轨的实际横向相对位置Y_tt是否大于或等于Y_tt/σ，若是，列车存在脱轨信息，对列车进行安全控制，σ为安全系数；

其中，所述列车-轨道-桥梁系统的空间振动矩阵方程是基于列车空间振动计算模型和轨道-桥梁系统空间振动计算模型推导得到；

其中，所述轨道-桥梁系统空间振动计算模型构建过程为：

首先，设置边界条件；

其次，根据边界条件建立轨道-桥梁系统空间振动位移模式；

{δ}_BP为轨道-桥梁系统位移矩阵；{δ}₁、{δ}₂分别表示梁段单元左端节点和右端节点的振动位移模式，下标1、2分别表示梁段单元左端节点和右端节点；

式中：上标T表示钢轨的位移，上标S表示轨枕的位移，上标B表示主梁的位移；下标R表示梁段单元的右侧钢轨，下标L表示梁段单元的左侧钢轨；下标U、D分别表示T梁的上翼缘和下翼缘；U、V、W分别表示梁段单元沿X、Y、Z三个方向的线位移，θ表示梁段单元的转角位移；

分别表示针对梁段单元左端节点、右端节点时梁段单元右侧钢轨沿X、Y、Z三个方向的线位移，分别表示针对梁段单元左端节点、右端节点时梁段单元左侧钢轨沿X、Y、Z三个方向的线位移，分别表示针对梁段单元左端节点、右端节点时梁段单元右侧钢轨沿X、Y、Z三个方向的转角位移，分别表示针对梁段单元左端节点、右端节点时梁段单元左侧钢轨沿X、Y、Z三个方向的转角位移；V₁^S,分别为第1根轨枕在Y方向上的线位移、以及第1根轨枕在右边、左边与钢轨联接点在Z方向上的线位移；分别为梁段单元左侧节点主梁上翼缘在Y方向上的线位移及其绕Z方向的转角位移，分别为梁段单元左侧节点主梁下翼缘在Y方向上的线位移及其绕Z方向的转角位移；分别为梁段单元左侧节点主梁右侧在Z方向上的线位移及其绕Y方向的转角位移，分别为梁段单元左侧节点主梁左侧在Z方向上的线位移及其绕Y方向的转角位移；

分别为第N₁根轨枕在Y方向上的线位移，以及第N₁根轨枕在右边、左边与钢轨联接点在Z方向上的线位移，N₁为轨枕根数；分别为梁段单元左端节点上右侧、左侧钢轨沿X方向的翘曲变形，分别为梁段单元右端节点上右侧、左侧钢轨沿X方向的翘曲变形；分别为梁段单元右侧节点主梁上翼缘在Y方向上的线位移及其绕Z方向的转角位移，分别为梁段单元右侧节点主梁下翼缘在Y方向上的线位移及其绕Z方向的转角位移；分别为梁段单元右侧节点主梁右侧在Z方向上的线位移及其绕Y方向的转角位移，分别为梁段单元右侧节点主梁左侧在Z方向上的线位移及其绕Y方向的转角位移；

最后，根据轨道-桥梁空间振动位移模式，建立相应的空间振动势能Π_BP：

Π_Tj—第j个梁段单元中轨道结构空间振动势能；

—第j个梁段单元中主梁结构的弹性应变能；

—第j个梁段单元中主梁结构的惯性力势能；

—第j个梁段单元中主梁结构的阻尼力势能；

Π_SBj—第j个梁段单元中轨枕与主梁间的弹簧变形能与阻尼力势能之和；

—桥墩的弹性应变能、惯性力势能、阻尼力势能之和；

Π_BD—主梁梁端与墩顶间的弹簧变形能与阻尼力势能之和；

Π_PD—墩底与地基间的弹簧变形能之和；

N-梁段单位的个数。