(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211082103.8 (22)申请日 2022.09.06 (71)申请人 大连理工大 学 地址 116024 辽宁省大连市甘井 子区凌工 路2号 (72)发明人 伊廷华　魏云涛　杨东辉　李宏男　 (74)专利代理 机构 辽宁鸿文知识产权代理有限 公司 21102 专利代理师 许明章　王海波 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G01M 7/02(2006.01) G01M 99/00(2011.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 一种基于高速列车激励动力响应的桥梁影 响线识别方法 (57)摘要 本发明属于结构安全性检测领域， 公开了一 种基于高速列车激励动力响应的桥梁影响线识 别方法。 方法包括： (1)采 集高铁列车单独行驶过 桥梁时包含动态成分的桥梁响应数据并获取列 车参数和桥梁参数信息； (2)计算响应静动态成 分最佳分离频率范围并设计低通滤波器对动力 响应进行滤波； (3)运用经典的最小二乘正则化 方法将桥梁准静态响应 反演为桥梁影 响线。 本发 明可以有效地消除运营状态高速列车作用下桥 梁响应中的动力效应， 进而反演得到桥梁准静态 影响线， 方法操作 简单， 鲁棒性较高， 可以适用于 运营状态下的任意车速激励响应的桥梁影响线 识别， 具备良好的工程应用前 景。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 115358088 A 2022.11.18 CN 115358088 A 1.一种基于高速列车激励动力响应的桥梁影响线识别方法， 其特 征在于， 步骤如下： 步骤1， 采集高铁列车单独行驶过桥梁时包含动态成分的桥梁响应数据， 并获取列车参 数和桥梁参数信息 (1)利用布设在桥梁上的传感器采集单辆高铁列车经过桥梁时的监测响应数据， 依据 桥梁长度l和测速雷达获取 的列车速度v截取出列车开始上桥和完全下桥的监测响应数据 区间并对其进行时空转换， 使得响应各采样点和列车第一轴在桥梁上的位置相对应； (2)获取列车的轴数、 轴距和轴重信 息， 并利用监测数据计算或通过历史模态试验结果 获取桥梁的一阶自振圆频率ω1和一阶阻尼比ξ1； 步骤2， 计算响应静动态成分最佳分离频率范围， 并设计低 通滤波器对动力响应进行滤 波 (3)根据列车和桥梁参数计算 桥梁响应准静态和动态成分的理论频谱解析解； 当只考虑贡献最大的一阶模态时， 移动荷载列作用下桥梁响应准静态和动态成分的解 析解分别如下式所示： 其中， y静(t)和y动(t)分别表示桥梁响应准静态和动态成分的解析解， t表示时刻值； G1、 G2、 A和B是与桥梁模态参数和移动荷载列信息有关的参数， 通过传统的动力分析计算； 为一阶荷 载激励圆频率； 为考虑阻尼影响的一阶桥梁自振圆频 率； 对上式在[0， l/v]的时间范围内进行傅里叶变换， 得到移动荷载列作用下桥梁响应准 静态和动态成分频谱的解析解： 其中， X(ω)为桥梁响应准静态或动态成分频谱的解析解， ω表示傅里叶变换后信号的 频率值， 其取值范围为[0,Fs/2]， Fs为桥梁响应的采样频率； (4)基于桥梁响应静动态成分的能量差值求解最佳分离频率范围， 桥梁响应准静态或 动态成分的能量 通过下式计算： 其中， E(ω)为频率小于 ω的响应准静态或动态成分的能量； 在计算得到静动态成分能量随频率的分布后， 通过寻找准静态和动态能量的最大差值 来计算最佳分离频率； 将响应静动态成分能量混叠部分全部视为准静态或者动态成分后， 从而给出真实静动态成分能量差值的取值范围： 其中， 为不考虑能量混叠时静动态权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115358088 A 2成分能量的直接 差值； ΔE(ω)是考虑能量混叠的静动态成分能量的真实差值； 根据上式绘制响应静动态成分能量差值的包络区域， 当包络区域的上边界ΔEU(ω)大 于包络区域的下边界Δ EL(ω)的最大值时， 相应频率范围即为 最佳分离频率范围： (5)将此最佳分离频率范围作为低通滤波器的过渡带范围， 低通滤波器的阻带最小衰 减αs通过下式大致确定： 其中， 和 分别表示动力响应频谱幅值的最小值和最大值， 两者仅考虑 的频率区间； 根据计算的过渡带范围和阻带最小衰减设计低通滤波器对桥梁动力响应进行滤波即 得到桥梁的准静态响应； 步骤3， 运用经典的最小二乘正则化方法将桥梁准静态响应反演为桥梁影响线， 在得到 桥梁的准静态响应后， 即采用Ti khonov正则化的方法 反演得到桥梁影响线： 其中， Φ是桥梁影响线向量； R是桥梁准静态响应向量； W是车辆信息矩阵， 采用经典的 准静态影响线识别模型进行计算； λ是正则化系数， 通过L曲线法选取； T是正则化矩阵。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115358088 A 3