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专利号: 2020115450459
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种轨道交通减振设备布置和参数优化的方法,其特征在于:所述布置和参数优化的方法包括:

S1、根据现场条件确定是否需要组合使用减振设备和减振后目标点的振动水平位置,获取隔振参数的优化范围带入到计算参数中,确定目标函数和约束条件;

S2、采用无导数优化方法对目标函数进行非连续优化,选择所需优化的参数以及定义土层参数和优化参数初值;

其中,对于目标函数非连续的优化问题,采用无导数优化方法Nelder‑mead算法;

首先根据现场条件,确定模型宽度,主要指隧道埋深和隧道中心线距振动评价位置的水平距离;之后根据资料调查获取隧道参数和土层分层情况及各土层的参数,包括地层厚度、地层土动弹性模量、密度和泊松比;按照几何参数进行有限元建模而将材料参数赋予相应几何单元,然后对土层底部和远离隧道方向划分完美匹配层区域,并于边界上施加低反射边界条件,而后剖分网格;

输入希望优化的参数的初始条件,包括:模拟隔振垫、钢弹簧浮置板的轨道系统隔振装置的弹性模量和阻尼系数,隔振桩距离轨道中心线距离、直径、深度,以及材料参数,以及输入这些被优化参数的范围;

优化过程采用的是Nelder‑mead算法,根据上一步已确定的参数范围,生成多个测试点,形成一个样本群,而后进入以下优化步骤:优化步骤一:将此样本群中的各个向量的参数值赋予有限元模型中后计算各测试点的目标函数并排序,记为:f(X1)≤f(X2)...≤f(Xn+1),并计算样本群质心X0,等于前n个X的平均值;

优化步骤二:计算反射点Xr=X0+α(X0‑Xn+1),并计算测试点Xr目标函数值f(Xr);

(a)若此情况下的目标函数优于样本群第二差的测试点,但劣于最好的测试点,则将用测试点Xr替换Xn+1形成新的样本群,回到优化步骤一进行计算f(X1)≤f(Xr)≤f(Xn);

(b)若此情况下的目标函数优于样本群最好的测试点,那么在这一方向上延伸寻找,计算扩展点:Xe=X0+γ(Xr‑X0);

若f(Xe)

(c)若此情况下的Xr的目标函数值劣于样本群第二差的测试点Xn,则计算收缩点Xc=X0+ρ(Xn+1‑X0);如果f(Xc)

(d)若上述三种情况都不满足,则将除将X1以外的点全部按Xi=X1+σ(Xi‑X1)的方式替换,然后返回优化步骤一;

所 述优化参数初值包括定义隧道直径初值、定义隧道深度初值、定义隔振桩距离轨道中心线初值、定义隔振桩中心距初值、定义隔振垫刚度初值和定义隔振垫面积初值;

S3、设置最大迭代次数,输入上述的参数并调用有限元模型进行求解得到参数优化的结果。

2.根据权利要求1所述的一种轨道交通减振设备布置和参数优化的方法,其特征在于:所述选择所需优化的参数包括弹簧刚度、隔振桩直径、间距和深度;所述隔振参数的优化范围包括隔振桩距离轨道中心线距离优化范围、隔振桩直径优化范围、隔振桩深度优化范围、隔振垫弹性优化范围和隔振垫面积优化范围。

3.根据权利要求1所述的一种轨道交通减振设备布置和参数优化的方法,其特征在于:所述定义土层参数包括定义模型宽度,定义第一层、第二层、第三层以及第四层土层厚度、弹性模量、密度和泊松比,定义隧道直径和深度。

4.根据权利要求1所述的一种轨道交通减振设备布置和参数优化的方法,其特征在于:所述组合使用减振设备主要指在隧道内采用隔振垫或者钢弹簧浮置板与隔振桩的同时使用,当使用低频振动敏感的仪器设备或在建的建筑物距离轨道小于阈值时,则需要组合使用减振设备;当对已经完成建设的建筑物或没有施工条件的地区施工时,则不需要组合使用减振设备。