(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210366148.1 (22)申请日 2022.04.08 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114491781 A (43)申请公布日 2022.05.13 (73)专利权人 西南交通大 学 地址 610031 四川省成 都市金牛区二环路 北一段111号 (72)发明人 刘凯文　邱睿哲　严腾飞　武博文　 苏谦　裴彦飞　罗宁　倪芃芃　 黄俊杰　汪世玉　陈佳鑫　 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/23(2020.01) (56)对比文件 CN 112364553 A,2021.02.12 CN 10961025 3 A,2019.04.12 CN 10962 9347 A,2019.04.16CN 108447377 A,2018.08.24 CN 113657041 A,2021.1 1.16 CN 110390176 A,2019.10.2 9 CN 110781628 A,2020.02.1 1 朱胜阳.“高速铁路无砟轨道结构伤损行为 及其对动态性能的影响 ”. 《中国优秀博硕士学位 论文全文数据库(博士)工程科技 Ⅱ辑》 .2017, (第04期),第C 033-14页. PHAM Duc Pho ng.“高速铁路无砟轨道基床 表层级配碎石翻浆机理与加固效果研究 ”. 《中国 优秀博硕士学位 论文全文数据库(博士)工程科 技Ⅱ辑》 .2017,(第04期),第C 033-9页. XinwenYang.“The nonlinear dynamical analysis of dama ged concrete slab of high speed railway track usi ng the revised Fourier pseudo-spectral method ”. 《Constructi on and Bui lding Materials》 .2020,第24 4卷(第30期), 审查员 王超 (54)发明名称 一种考虑不确定性的无砟轨道基床损伤预 警方法及系统 (57)摘要 本发明提供一种考虑不确定性的无砟轨道 基床损伤预警方法及系统， 包括以下步骤： 步骤 1： 统计基床材料参数以及一段时间内降水量； 步 骤2： 建立FLA C‑PFC无砟轨道 基床模型， 标定基床 表层细观参数； 步骤3： 生成颗粒接触摩擦系数的 对数正态随机场并赋予基床表层颗粒接触节点； 步骤4： 对降水量进行抽样， 并调整相应基床表层 流体域； 步骤5： 确定随机场最不利空间相关距 离； 步骤6： 在最不利空间相关距离下计算基床表 层发生损伤概率pf， 当pf超过报警阈值p时， 则输 出报警信息； 若否则退出。 本发明考虑降水和基 床表层材料不确定性， 对动 荷载下基床表层损伤 进行监测及超前 预警， 保障行 车安全。 权利要求书2页 说明书4页 附图1页 CN 114491781 B 2022.07.01 CN 114491781 B 1.一种考虑不确定性的无砟轨道基床损伤预警方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1： 统计 基床材料参数以及一段时间内降水量； 步骤2： 建立FLAC ‑PFC无砟轨道基床模型， 根据 步骤1得到的基床材料参数， 对基床表层 颗粒材料进 行标定， 获取颗粒细观参数； FLAC为一种连续介质力力学分析软件， 用于 建立底 座板和基床底层 有限差分模型， PFC为FLAC软件中内置的颗粒流的程序， 用于建立基床表层 离散元模 型， FLAC‑PFC模型为通过FLAC软件内置接口调用PFC程序， 实现对FLAC建立的底座 板和基床底层有限差分模型与PFC建立的基床表层离 散元模型的耦合分析； 步骤3： 生成颗粒接触摩擦系数的对数正态随机场， 赋予步骤2  FLAC‑PFC模型中基床表 层颗粒接触节点； 步骤4： 根据步骤1统计的一段时间内降水量按照其概率密度函数进行蒙特卡洛抽样， 并根据降水量调整相应 基床表层流体域； 步骤5： 逐级增加空间相关距离θ， 计算底座板动力响应， 确定最不利空间相关距离 θworst； 步骤6： 在步骤5的θworst条件下， 计算基床表层发生损伤概率pf， 当pf超过报警阈值p时， 则输出报警信息； 若否则退 出。 2.如权利要求1所述的一种考虑不确定性的无砟 轨道基床损伤预警方法， 其特征在于， 所述步骤1中基床材料参数包括： 底座板参数： 密度、 弹性模量； 基床表层和基床底层材料参 数： 密度、 级配、 弹性模量、 粘聚力、 摩擦角。 3.如权利要求1所述的一种考虑不确定性的无砟 轨道基床损伤预警方法， 其特征在于， 所述步骤3中颗粒接触摩擦系数的对数正态随机场获取 方法如下： 提取基床表层离 散元模型颗粒接触节点空间位置及 摩擦系数， 并导入Matlab脚本； 在Matlab脚本中设置基床表层颗粒接触摩擦系数空间相 关距离θ， 采用马尔科夫空间 相关函数计算任意两坐标点位置处摩擦系 数间的相关系 数ρ， 并生成颗粒间接触摩擦系 数 的对数正态随机场。 4.如权利要求3所述的一种考虑不确定性的无砟轨道基床损伤预警方法， 其特 征在于： 所述Matlab脚本中马尔科 夫空间相关函数公式为： 式中ρ 为基床表层 两点间的相关系数， τx， τy对应于两点间水平和竖直方向的绝对距离， θ 为空间相关长度。 5.如权利要求1所述的一种考虑不确定性的无砟 轨道基床损伤预警方法， 其特征在于， 所述步骤5中最 不利空间相关距离θworst获取方法如下： 逐级增加 θ， 在每个θi下， 重复对基床表层颗 粒接触摩擦系数进行N次随机场的生成 并对 降水量进 行N次抽样， 施加高铁列车荷载并带入模 型计算， 获得N组底座板动力响应结果， 将 N组动力响应的平均值作为θi下的底座板动力响应代 表值； 对比不同θi下的底座板动力响应代表值， 最大动力响应代表值所对应的空间相关距离 为最不利空间相关距离θworst。 6.如权利要求1所述的一种考虑不确定性的无砟 轨道基床损伤预警方法， 其特征在于，权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114491781 B 2所述步骤6中基床表层发生损伤概 率pf获取 方法如下： 在θworst条件下， 对基床表层 颗粒接触摩擦系数进行m次随机场生成并对降水量进行m次 抽样， 获取m组样本， 施加高铁列车荷载， 计算每组样本中底座板动力响应结果； 当底座板任一动力响应超出规定的安全阈值判定基床表层发生损伤危及上部结构， 统 计发生损伤的样本个数i， 损伤概 率pf=i/m。 7.采用权利要求1~6任一所述考虑不确定性的无砟轨道基床损伤预警方法的预警系 统， 其特征在于， 包括信息采集模块、 处 理模块和预警模块； 信息采集模块用于采集无砟轨道基床材 料参数和实时降水量信息； 处理模块用于加载FLAC ‑PFC模型， 根据信息采集模块采集的信息， 标定细观参数； 加载 Matlab脚本， 生成随机场将随机场赋予接触节点； 计算最不利空间相关距离θworst并计算损 伤概率pf； 预警模块用于判断损伤概率是否超过设定阈值， 若超过设定阈值则输出预警信息， 若 否则退出。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114491781 B 3