[发明专利]一种高寒区路基物理力学状态智能感知与预报系统

说明书

本发明公开了一种高寒区路基物理力学状态智能感知与预报系统，所述系统包括路基灾变信息库、数据传输与分析系统、灾变预报预警系统三部分，其中：所述路基灾变信息库由静态信息数据库和动态信息库组成；所述静态信息数据库用于提供路基建设服役期的基础数据信息；所述动态信息库用于提供物理状态指标和力学状态指标；所述数据传输与分析系统用于对传感器数据进行近距离整合和远距离无线传输，基于路基物理力学感知数据进行路基稳定服役指标预测；所述灾变预报预警系统用于对未来不同时间的路基服役状态进行预报。本发明可为寒区高速铁路正常安全运营提供可靠保障。

技术领域

本发明属于路基病害智能监测预警领域，涉及一种高寒区路基物理力学状态智能感知与预报系统。

背景技术

近年来，高速铁路在我国得到了迅速发展，尤以其快速、安全、高效等优点著称。预计截止到2021年底，全国高铁总里程将接近4万公里，运营总里程居世界第一。

铁路路基是为满足轨道铺设和运营条件而建筑的土工构筑物，是承受并传递轨道重力及列车动力作用的结构，它承受着本身土体的自重和路面结构的重量，同时还承受由路面传递下来的行车荷载。路基在行车荷载及环境因素影响下，会出现不均匀沉降、翻浆、冒泥等病害。此外，由于在寒区高速铁路的建设里程也日益增多，寒区高铁路基冻胀融沉问题严重影响行车安全，基床标称强度、刚度不匹配等问题影响行车舒适性。随着重载铁路无缝线路进入快速发展时期，路基冻害引起的基础变形成为寒区重载铁路建设和运营管理中急需解决的重大工程问题。路基冻害一方面会引起钢轨整体的不平顺，威胁行车的安全，另一方面会加剧线路结构自身的损伤，影响无缝线路的安全性，降低轨道结构的服役寿命。

目前，铁路路基病害监测采用轻型动力触探、地质雷达、瞬态面波法和取土试验等多种手段对路基进行试验，从而获取路基的病害信息，但是这种监测方法工作量大且监测效率低，不能对监测所得数据进行智能处理，滞后于铁路高速发展的需求。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高寒区路基物理力学状态智能感知与预报系统。本发明构建路基灾害应急抢险信息化平台，通过传感器组网实时监测路基隐患点，智能传输、处理与分析，评价当前的预警级别，及时发动相关管理人员进行实时抢险，修复路基的损伤，为寒区高速铁路正常安全运营提供可靠保障。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高寒区路基物理力学状态智能感知与预报系统，包括路基灾变信息库、数据传输与分析系统、灾变预报预警系统三部分，其中：

所述路基灾变信息库由静态信息数据库和动态信息库组成；

所述静态信息数据库用于提供路基建设服役期的基础数据信息，基础数据信息包括：运营期的车况信息、地理信息、工程地质信息、历史病害信息、室内外试验信息；

所述动态信息库用于提供物理状态指标和力学状态指标，物理状态指标包括：路基物理状态的电场、水分场、温度场数据，力学状态指标包括：路基力学状态的加速度、动应变、动应力数据；

所述数据传输与分析系统具备两方面功能：一方面，具备传感器数据的近距离整合和远距离无线传输功能，另一方面，具备基于路基物理力学感知数据进行路基稳定服役指标预测的功能，具体而言，即基于相关数据分析方法，建立物理力学指标之间关系模型的功能；

所述灾变预报预警系统用于对未来不同时间的路基服役状态进行预报，该预报预警系统重点涉及时变过程的路基服役状态评估；

所述路基灾变信息库和数据传输与分析系统为灾变预报预警系统提供预报与预警的指标和各指标的阈值，路基灾变信息库对数据传输与分析系统中预报预警模型的建立提供基础，灾变预报预警系统对预报预警模型结果进行判别，即与阈值相比，是否达到预报或预警值。

本发明中，所述静态信息数据库包括车况信息库、地理信息库、工程地质信息库、历史病害信息库、室内外试验信息库，其中：