基于静力的智能桥梁结构智能计算方案的研究

智能土木 桥梁结构在线监测环境下的智能计算是结构智能化的必要条件。通过对该环境下两种基于静力的计算路线的分析比较,给出了一个集神经网络力学反问题解法和有限元力学正问题解法为一体的智能计算方案。方案通过对荷载(被定义为结构工作状态指标)的实时识别和实时分检,以及分检状态流的有限元分析,建立实时、在线的结构健康监测机制和准实时、在线的结构健康诊断机制。结合模型试验,对方案予以初步实现并进行了仿真验证,其仿真计算结果表明该方案是可行的,有必要对其加以研究和完善。     

梁体结构损伤识别的样条函数方法

针对样条函数方法在梁体结构分析中具有未知量少、求解规模小,精度较高等特点,在梁体结构参数识别过程中引入样条函数方法,避免了传统有限元方法带来的庞大刚度矩阵的负面影响,从而提高了识别过程的计算稳定性及计算效率。算例表明识别结果能够应用于结构损伤部位及程度的判别。     

基于人工神经网络的混合梁斜拉桥智能诊断方法研究

研究目的:本文以天津市河北大街混合梁斜拉桥为工程背景,基于人工神经网络模型,提出适用于混合梁斜拉桥的分步识别方法,分别采用概率和径向基函数神经网络对子结构和钢主梁子结构局部构件进行损伤识别.此外还提出适用于钢主梁局部构件识别的动-静组合损伤指标,并建立相应的径向基函数网络模型,分别针对单损伤、双损伤和三损伤的不同损伤情况进行数值模拟.研究结论:识别结果表明:(1)本文所提出的分步识别方法具有较高的识别精度,网络识别速度快,适用于大型混合梁斜拉桥的智能诊断过程;(2)所提出的动-静组合损伤指标对混合梁斜拉桥的局部损伤识别也较为敏感;(3)单处损伤测试工况中,识别精度几乎高达100％;(4)在两处和三处损伤测试工况中,位置识别正确率分别达到82.61％和78.3％.     

大跨度铁路桥梁健康状态评估的统计对比诊断方法研究

利用桥梁结构长期健康监测系统获取的大量数据,结合大跨度铁路桥梁的结构受力特点,提出了一套基于静力识别的统计对比诊断桥梁结构整体性能的评估方法。其基本思路是:先根据桥梁结构完好状态下监测系统所采集到的环境变量(包括环境温度、湿度及荷载等)与结构响应变量的大量样本,采用统计分析的方法建立环境变量与结构响应变量之间的函数关系;在诊断和识别桥梁结构是否异常时,将实测环境变量代入以上函数,预测结构的响应量值,并计算出实测响应量与预测响应量的差值,再将这个差值与事先拟定的诊断标准进行比较,判别桥梁结构是否发生异常。这种方法可以综合考虑多种因素对结构响应量的影响,有望实现对桥梁结构健康状态的实时评估。     

结构状态的动态监测与诊断

本文论述用动力学方法研究大体积结构(如桥梁、海港、水坝、海洋工程)状态的变化和故障的诊断问题，为评估工程结构的寿命和维护管理提供参考依据。文中首先建立结构参数识别数学模型，其次论证结构状态监测与故障诊断的基本理论，最后给出一种反问题的解法，并建议一种用一组火箭激励的监测与诊断方法。     

基于试验设计的结构损伤概率诊断方法

基于结构损伤识别问题的求解特点,将试验设计引入损伤识别过程,提出基于均匀试验设计的结构参数识别及损伤概率诊断方法.首先通过响应面拟合获得结构响应和待识别参数之间的显式表达式,然后据此进行参数识别问题的求解,以提高参数识别问题的求解效率并降低其求解难度.在此基础上提出结构损伤的概率诊断方法.根据一斜拉桥结构的损伤识别算例对本文方法和传统损伤识别方法进行对比研究.研究结果表明,所提出的方法能够显著提高损伤识别的求解效率,并能够在观测噪声水平较高的条件下实现损伤的准确定位及损伤程度识别.本文的方法和思路可为结构损伤识别提供一种可行途径.     

改善桥梁结构损伤识别系统的分析与思考

在分析桥梁结构损伤的类型及近年来发展的典型结构损伤识别方法的基础上,总结了桥梁结构损伤识别系统面临的瓶颈问题,在此基础上提出了一个基于传统有限元模型修正方法及人工神经元网络方法的改进桥梁损伤识别系统。     

融合光纤传感与压电感知的列车结构健康监测方法

结构健康监测技术是提升列车运行可靠性、安全性,降低运营成本的变革性技术。针对列车转向架结构损伤诊断与寿命预测的需求,提出融合光纤传感与压电感知的转向架材料试样结构健康监测方法,并构建基于光纤传感的结构载荷识别方法,利用光纤测量的应变信息反演结构所受的外部载荷,识别结果可为结构寿命预测提供载荷输入。同时,研究压电感知Lamb波信号在不同裂纹长度下的变化规律,基于相关系数法建立用于表征裂纹长度的损伤指数模型,实现对结构裂纹损伤萌生、扩展全过程的损伤诊断。依据所提出的列车结构健康监测方法框架,对压电传感器实时诊断的结构裂纹损伤情况建立仿真模型,使用光纤传感器反演得到的外部载荷对仿真模型进行加载。最后,开展列车转向架构架材料试样的疲劳试验,结果表明：基于光纤传感的反演载荷与真实载荷间的相对误差为1.30%,损伤因子与裂纹长度相关系数达到0.97。研究成果可推进结构健康监测方法在高速列车上的工程化应用。     

轨道交通车辆健康诊断及智能维护系统

介绍轨道交通健康诊断系统的组成结构,主要包括车载检测系统、轨旁检测系统、数据分析中心及资产管理系统;介绍主要采用的算法、系统的技术要求及采用的平台软件;介绍系统能够实现的功能:主要有实时支持、离线支持和长期维护支持3种不同模式,用以解决不同迫切程度的故障。该系统不仅实现数据自动下载和自动分析,关键可以实现故障预测维护,避免故障影响运营。该系统应用到轨道交通后,可提升车辆的可用性、管理效率和维修效率,并且能够节约成本、优化设计和提升服务质量。     

基于图形和状态推理的计算机联锁运维智能诊断方法研究

为了降低计算机联锁故障的影响和减少劳动强度,有必要提升计算机联锁系统监测和诊断的智能化水平。在研究国内外相关信号设备的基础上,建立联锁系统信息大数据,采用图形和状态推理的方法对计算机联锁故障给出诊断结论。对机柜设备硬件、系统通信、继电接口3个方面的典型故障进行实例研究,提出针对机柜硬件方面的基于三维模型的显示及故障诊断方法,针对系统通信方面的基于物理状态图的显示及故障诊断方法,针对继电接口方面的基于状态图的显示及故障诊断方法。图形和状态推理方法以及典型实例为技术开发提供了理论支撑,该智能诊断方法的应用和推广将在提高维护效率、降低故障处理难度方面发挥重要作用。     

基于小波包分解和集合经验模态分解的列车转向架轴承智能故障诊断方法

提取故障特征不理想、诊断速度慢等是目前现有列车转向架轴承故障诊断方法存在的主要不足。本文提出了一种列车转向架轴承故障的智能诊断方法。该方法将小波包分解和集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)结合在一起,充分提取信号故障特征,并利用能量判别法和故障识别搜索算法进行故障模式识别,进一步提高了故障诊断速度。为了验证该方法的有效性,构建了轴承实验台,测试分析了广州地铁列车3种故障状态的转向架轴承。实验结果表明,该方法能够充分提取故障特征,迅速锁定搜索频段,准确识别轴承故障,提高了列车转向架轴承故障的诊断速度和准确性。     

铁路信号智能分析与诊断系统

介绍了铁路信号智能分析与诊断系统的软件架构、设备管理、系统特点,给出了设备状态监视的具体内容。     

上海轨道交通智慧车站的架构设计探讨

梳理轨道交通车站的管理业务,分析车站的智能化需求,采用多维方法研究智慧车站的定义内涵与关键技术,提出车站全自动智能运行系统的设计方案。给出了智慧车站的总体架构,从而使得轨道交通管理体系与城市管理体系相适应和匹配,最大限度地发挥轨道交通的建设优势,为上海乃至全国轨道交通相关设计提供借鉴和指导。     

地铁车站结构健康监测研究

首次建立地铁车站结构健康监测系统。运用光纤光栅传感器和振弦传感器,对施工期间的北京地铁10号线国贸站的车站结构进行了一系列监测。光纤光栅传感器和振弦传感器的监测数据吻合良好,捕捉到车站结构上部路面塌陷时结构内部的应变变化,并且监测到地铁车站二衬结构的受力状态。基于水化热理论和混凝土早龄期徐变理论,通过有限元方法,计算了车站结构底板的温度和中层板混凝土早龄期徐变,计算结果和监测数据吻合较好,考虑混凝土早龄期徐变的结果与监测数据更加接近。此外,基于GIS技术,开发了地铁车站结构监测信息管理系统。     

电力机车电子柜智能诊断系统

通过分析机车电子柜的组成和故障形成机理,选择基于故障树的专家系统作为电子柜故障诊断的技术手段。利用故障树生成专家系统的知识库,实现了诊断知识获取的一致性和完备性,并利用CLIPS开发工具实现故障诊断系统的推理。     

机车状态实时监测与智能诊断及维护支持系统

在分析了目前国内铁路信息化建设工作的基础上,提出了一套以远程无线通信为载体,基于以太网的机车在线检测、故障诊断以及维护支持系统.阐述了该系统的通信方式、网络结构及功能模型,分析了该系统的应用现状及广阔的应用前景.     

地铁机电设备故障监测与智能诊断系统

阐述北京地铁线网建设加速后地铁机电设备安全运营和设备维护维修面临的相关问题。为提升机电设备养护水平,提高运营维修维护效率,规避设备运行安全风险,提出利用智能诊断技术和智能信息化技术建立地铁机电设备故障监测与智能诊断系统的思路,并针对目前需求和运营管理模式,对系统的逻辑架构和系统构成方案进行论述。     

桩基工程BIM智能化建模及数据提取方法

为解决桩基工程BIM(Building Information Modeling)技术应用常见的桩基建模、地质建模、模型整合方法问题,提出了一种通过BIM软件与可视化编程软件Dynamo相结合的桩基工程BIM技术应用方法。详细论述了此方法如何应用于桩基建模、地质建模、模型整合及数据提取,并将该方法的应用效果与其他方法进行了对比。分析结果表明,该方法可提升桩基工程模型搭建精度及效率,辅助确定桩长,能推动BIM技术在桩基工程中的应用。