地铁列车振动环境响应预测的人工单点列脉冲激励方法研究

【摘要】摘要：城市轨道交通正处于一个高速发展期,为了顺应快速到来的城市化进程,各主要大城市均大力发展新型、快速、高效的城市轨道交通网络体系。同时,地铁列车运行引起的环境振动问题也越来越受到人们的关注,已经出现了大量的沿线居民集体投诉的情况,一些精密仪器使用单位及古建筑保护单位也提出了严苛的要求。然而,现有的地铁列车振动环境影响预测与评价工作尚不能满足实际工程的需要,尤其是预测的精度,凡涉及到评价受振敏感目标的影响频率及强度时,现行方法基本无法满足高精度的预测要求,这导致了许多轨道减振措施失败的案例。因此,作者所在的课题组于2011年,提出了基于现场脉冲激励的传递函数预测方法,以此满足对受振敏感目标进行高精度振动预测的要求。本文针对这一预测方法,进行了全面、系统的研究。本文依托国家自然科学基金项目“地下列车运行引起环境振动预测模型研究(No.51008017)”和“基于现场脉冲激励的地铁列车振动环境影响预测模型研究(No.51278043)”,采用实验室试验、理论分析、数值模拟和现场测试相结合的研究手段,提出了地铁列车振动环境响应预测的人工单点列脉冲激励方法,对其理论依据和操作流程进行了深入而系统的研究。论文的主要研究工作和取得的成果如下：(1)针对我国地铁交通的高速发展引起振动环境影响的若干问题,本文进行了详细地收集；并细致地总结了国内外地铁列车振动预测评价手段及敏感受振体振动控制标准。(2)在我校地下实验室内,通过脉冲激励锤击试验的方式,本文对自隧道壁拾振点至地表拾振点的振动传递特性进行了系统的试验。试验结果表明,当人工脉冲激励产生的隧道结构振动幅值与地铁列车运行引起的振动幅值处于相同量值范围内时,且在振源激励点与隧道壁拾振点位于同一横截面内时,“隧道-地层”振动传递特性与脉冲激励振源的频谱特性无关。(3)采用理论分析手段,本文针对隧道内不同类型的振源引起“隧道-地层”振动传递特性之间的关系,进行了推导分析。本文得到了一组振动传递特性的预测公式,以此,应用人工单点列脉冲激励方式,可获得“隧道-地层”振动传递特性,作为地铁列车运行时的“隧道-地层”振动传递特性。经数值试验分析及实际案例预测,基于这组预测公式的人工单点列脉冲激励方法可以实现对受振敏感目标,进行包含频响及强度在内的高精度预测。(4)本文针对不同的轨道型式、隧道结构、土层组成、埋置深度和水平距离条件,进行了多因素影响分析,得到了振动传递特性预测公式中的校准函数和隧道修建前后的振动传递特性修正函数,以此确保人工单点列脉冲激励预测方法的预测精度。(5)针对某工程实例,本文应用人工单点列脉冲激励方法,进行了地铁列车运行引起地面振动响应的预测。结果表明,人工单点列脉冲激励预测方法准确度较高,可以同时预测受振敏感目标的频响及强度等物理指标；体现出这种预测方法可以在时间域、频率域内,实现多点同步、精确定量的振动预测。
【作者】袁扬；
【导师】刘维宁；
【作者基本信息】北京交通大学，桥梁与隧道工程，2014，博士
【关键词】地铁；振动传递特性；振动预测；人工单点列脉冲激励；预测公式；校准函数；修正函数；现场测试；

【参考文献】
[1]杨娟.中小企业技术创新发展研究[D].武汉科技大学,管理科学与工程,2003,硕士.
[2]马丛丛.中日制成成品贸易竞争性与互补性研究[D].山西财经大学,世界经济,2013,硕士.
[3]姚宝刚.现代农业与农业机械化发展[J].农业机械学报.2006(01)
[4]刘晶.Ni和Ni_3Al力学性能与掺杂效应的分子动力学模拟研究[D].湖南大学,2012.
[5]郭艳芳.由传统社会工作机构向社会企业转型初探[D].华中师范大学,社会工作,2014,硕士.
[6]高铭凯.我国故意杀人罪死刑适用问题的研究[D].东北师范大学,刑法学,2012,硕士.
[7]廖庆伟.支持IPv6的在线代理技术的研究与实现[D].哈尔滨工业大学,计算机科学与技术,2013,硕士.
[8]李素英1,孙继峰2.常规X射线胸透检查对外周血细胞检测的影响研究[J].海南医学院学报.
[9]金爱顺.氧化铝生产过程制造执行系统应用研究[D].东北大学,电气工程,2010,硕士.
[10]李芳.利拉鲁肽与甘精胰岛素治疗单用二甲双胍血糖控制不佳2型糖尿病患者的比较[D].福建医科大学,内科学,2014,硕士.
[11]王玉龙.网络游戏外挂的刑法问题研究[D].中国社会科学院研究生院,刑法学（专业学位）,2014,硕士.
[12]李胜臻.生态纺织品基本安全性检验方法影响因素及不确定度的研究[D].东华大学,纺织工程（专业学位）,2014,硕士.
[13]李乐钦.行政强制执行和解制度之探析[D].上海大学,宪法学与行政法学,2014,硕士.
[14]姜兆敏.有关风暴潮近似解的研究[D].河海大学,应用数学,2004,硕士.
[15]王钰宁.钛硅分子筛/双氧水催化体系溶剂效应探索[D].华东师范大学,应用化学,2013,硕士.
[16]刘岩.中粮（肇东）公司蒸馏系统优化方案研究[D].吉林大学,工业工程,2014,硕士.
[17]于翔.家庭情境下小学高年级学生语文自主学习能力培养策略研究[D].辽宁师范大学,教育学原理,2011,硕士.
[18]王超,张东来,张斌,沈毅,王立国.电力系统周期性数据大比率压缩算法[J].电力系统自动化,2009,24:34-37.
[19]田松鹏.基于Qplus技术扫描探针显微镜扫描头的研制[D].华中科技大学,无线电物理,2013,硕士.
[20]刘先茹.高中数学问题解决及其教学研究[D].东北师范大学,教育,2012,硕士.
[21]邓晖.网络个性化学习学生特征分析系统的分析与设计[J].远程教育杂志,2003,01:11-13.
[22]李为,李一平,封锡盛.基于卡尔曼滤波预测的无偏量测转换方法[J].控制与决策,2015,02:229-234.
[23]吴永强.基于ADAMS/CAR的某汽车麦弗逊悬架和整车操纵稳定性仿真试验研究[D].长安大学,车辆工程（专业学位）,2014,硕士.
[24]贾建芳.护士领导力及影响因素研究[D].杭州师范大学,护理学,2013,硕士.
[25]张诗卓.社交网站中的青年亚文化群体及其文化重构[D].西南大学,新闻传播,2014,硕士.
[26]尤肖虎,潘志文,高西奇,曹淑敏,邬贺铨.5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J].中国科学:信息科学,2014,05:551-563.
[27]严恭敏.车载自主定位定向系统研究[D].西北工业大学,2006.
[28]马世民.基于可信规则库的汽轮发电机组故障诊断专家系统[D].兰州理工大学,机械设计及理论,2013,硕士.
[29]董会.新型含Cu抗菌钛合金体内抗菌性与骨相容性初步研究[D].佳木斯大学,口腔医学（专业学位）,2014,硕士.
[30]李雷.大学生情绪智力、职业决策自我效能感和即时情绪对职业决策风险偏好的影响[D].吉林大学,基础心理学,2014,硕士.
[31]王浩.基于Petri网的柔性制造系统死锁预防策略[D].西安电子科技大学,机械电子工程,2004,硕士.
[32]傅小利.永磁同步电机伺服系统参数辨识及控制技术的研究[D].华东理工大学,控制科学与工程,2013,硕士.
[33]李雯娟.马克思社会正义思想及其当代价值研究[D].西北师范大学,思想政治教育,2013,硕士.
[34]吴可.遥感图像数据分析处理平台的设计与实现[D].湖南大学,软件工程,2012,硕士.
[35]黄晶晶.关于《麓山遗韵》创作报告[D].湖南师范大学,美术（专业学位）,2014,硕士.
[36]余贻鑫,王成山.大电力系统鲁棒稳定性检验[J].自动化学报,1992,02:223-227.
[37]刘银.基于HLA的空空导弹分布式协同设计[D].河南科技大学,控制理论与控制工程,2014,硕士.
[38]蔡艳宁,胡昌华.辨识非线性MIMO系统的多输出ε-SVR模型研究[J].控制与决策,2008,07:813-816+822.
[39]罗敏霞.数据挖掘与知识发现的技术方法及应用(上)[J].运城学院学报,2005,02:1-5.
[40]郭振超.穿越富水饱和粉细砂地层双线客专隧道综合施工技术研究[D].西安建筑科技大学,建筑与土木工程,2013,硕士.
[41]沈佳敏.空间性视角下看户外电子媒介对都市空间的重构[D].复旦大学,广播电视艺术学,2012,硕士.
[42]杨亚洁.论福柯的修身理论[D].西北大学,美学,2014,硕士.
[43]刘培峰.湖北邮政速递物流公司发展战略研究[D].华中科技大学,工商管理,2013,硕士.
[44]韩晓瑜.武汉市停车问题与对策研究[D].长安大学,载运工具运用工程,2013,硕士.
[45]刘保延,胡镜清,谢雁鸣,何丽云.中医药学现代个体诊疗体系建立的构想与研究[J].世界科学技术,2003,01:1-5+80.
[46]刘洋,董敏煜.各向异性介质中的方位AVO[J].石油地球物理勘探,1999,03:260-267+362.
[47]俞燕.唐人咏物诗的生命意识[D].新疆师范大学,中国古代文学,2004,硕士.
[48]吴立杰.基于线平衡理论的锻钢活塞生产线设计[D].齐鲁工业大学,机械工程,2013,硕士.
[49]刘宏宇.尾端烷基链数目不同的联酰胺衍生物的液晶性与凝胶行为研究[D].吉林大学,材料物理与化学,2013,硕士.
[50]朱耕宇.PTFE胶乳与无机粒子共凝聚过程研究[D].浙江大学,化学工艺,2004,硕士.