高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及土木工程檢測技術(shù)領(lǐng)域，提供一種高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測方法，該方法通過獲取高速鐵路現(xiàn)場的檢測點的波形特征值的矩陣，將高速鐵路現(xiàn)場的檢測點的波形特征值的矩陣與不同的病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形特征值的矩陣進行對比，獲得對比結(jié)果，每個病害位置分布模型對應(yīng)一種高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害模式，根據(jù)對比結(jié)果，確定最小匹配誤差的病害位置分布模型，根據(jù)病害位置分布模型確定高速鐵路現(xiàn)場的病害位置分布。本發(fā)明提供的高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測方法，能夠快速、精確地檢測高速鐵路線下結(jié)構(gòu)存在的病害位置分布。
【專利說明】
高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及土木工程檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置 分布檢測方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，高速鐵路線下結(jié)構(gòu)存在的病害復(fù)雜多樣，主要的病害模式有:軌道板空洞、 開裂;CA砂漿層板間脫空、破損;支承層開裂;底座與基床頂面間翻漿;路基:凍脹、下沉、上 拱等。由于高速鐵路受到的荷載比較大，并且高速鐵路線下結(jié)構(gòu)有著嚴格的設(shè)計標準和運 營標準，即使面積很小的病害也會影響乘車的安全性，甚至是造成安全隱患。
[0003] 由于無損檢測對高速鐵路線下結(jié)構(gòu)不會造成破壞，因此無損檢測被大量的應(yīng)用于 高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害檢測中。高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害主要檢測方法有：回彈法、車載雷達 檢測方法、超聲檢測、人工目測等方法?；貜梼x是一種直射錘擊式儀器，通過對混凝土表面 固定能量的錘擊得到的回彈高度來判斷混凝土的強度，回彈儀回彈高度可以反映出混凝土 的強度，然而回彈儀只是檢測材料表面的強度，對于介質(zhì)內(nèi)部質(zhì)量缺陷不能檢測到，而高速 鐵路主要缺陷是發(fā)生在軌道板、支撐板內(nèi)，或者是層間結(jié)構(gòu)中。因此回彈儀檢測高速鐵路線 下結(jié)構(gòu)病害的適用性比較低;車載雷達是一種經(jīng)常使用的高速鐵路檢測方法總體來說，雷 達檢測是一種比較快速、非常直觀而且分辨率較高的無損檢測方法，然而雷達檢測只能反 映被檢測結(jié)構(gòu)病害的分布和大小，不能定量的反映出被檢測病害的關(guān)鍵物理力學性質(zhì)，因 此雷達檢測只能得到一個定性檢測結(jié)果，而且雷達檢測的精度受到檢測目標體內(nèi)的鋼筋或 者金屬物的信號屏蔽，通常來說，雷達波的穿透深度較低;超聲波法檢測速度較慢，并且易 受內(nèi)部骨料和鋼筋的影響，對于大型混凝土結(jié)構(gòu)的大面積檢測，不僅花費時間長，效果也不 佳;人工目測只適用于高鐵病害明顯處檢測，而且效果不佳。此外，上述檢測方法能夠檢測 的病害種類較少，可適用范圍小，對于某些特定的病害問題，具有良好的效果，而對于另外 一些病害，則非常的不適用。因此，針對于高速鐵路線下結(jié)構(gòu)中病害的檢測，這些方法由于 各自的缺陷及原理上的限制，很難滿足檢測要求。
[0004] 如何快速、精確地檢測高速鐵路線下結(jié)構(gòu)存在的病害位置分布，是本領(lǐng)域技術(shù)人 員亟需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明旨在提供一種高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測方法及裝置，能夠快 速、精確地檢測高速鐵路線下結(jié)構(gòu)存在的病害位置分布。
[0006] 第一方面，本發(fā)明提供一種高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測方法，其具體說 明如下：
[0007] 本發(fā)明提供一種高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測方法，包括：
[0008] 獲取高速鐵路現(xiàn)場的檢測點的波形特征值的矩陣；
[0009] 將高速鐵路現(xiàn)場的檢測點的波形特征值的矩陣與不同的病害位置分布模型仿真 的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形特征值的矩陣進行對比，獲得對比結(jié)果，每個病害位置分布模型對 應(yīng)一種高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害模式；
[0010] 根據(jù)對比結(jié)果，確定最小匹配誤差的病害位置分布模型，根據(jù)病害位置分布模型 確定高速鐵路現(xiàn)場的病害位置分布。
[0011] 進一步地，在將高速鐵路現(xiàn)場的檢測點的波形特征值的矩陣與不同的病害位置分 布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形特征值的矩陣進行對比之前，該方法還包括：
[0012] 針對各個高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害模式，分別建立相應(yīng)的病害位置分布模型，并對 病害位置分布模型進行網(wǎng)格化處理，產(chǎn)生網(wǎng)格單元節(jié)點；
[0013] 基于網(wǎng)格化處理后的各個病害位置分布模型，分別通過仿真，獲取病害位置分布 模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形特征值的矩陣。
[0014] 進一步地，在獲取病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形特征值的矩陣之 后，與高速鐵路現(xiàn)場的檢測點的波形特征值的矩陣進行對比之前，該方法還包括：
[0015] 根據(jù)病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形特征值的矩陣和病害位置分 布模型對應(yīng)的病害模式的病害分布位置，確定對病害位置分布的敏感程度最高的目標波形 特征值；
[0016] 將高速鐵路現(xiàn)場的檢測點的波形特征值的矩陣與病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格 單元節(jié)點的波形特征值的矩陣進行對比，具體包括:將高速鐵路現(xiàn)場的檢測點的目標波形 特征值的矩陣與病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的目標波形特征值的矩陣進行對 比。
[0017] 進一步地，獲取病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形特征值的矩陣，具 體包括:獲取病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形振幅的矩陣;根據(jù)病害位置分 布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形振幅的矩陣，獲得病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié) 點的平均響應(yīng)能量的矩陣;波形特征值包括平均響應(yīng)能量。
[0018] 基于上述任意高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測方法實施例，進一步地，獲取 病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形特征值的矩陣，具體包括：
[0019] 獲取病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形振幅的矩陣；
[0020] 對病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形振幅的矩陣進行頻譜分析，獲得 病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的頻譜峰值的矩陣;波形特征值包括頻譜峰值。
[0021] 基于上述任意高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測方法實施例，進一步地，獲取 病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形特征值的矩陣，具體包括:獲取病害位置分 布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形持續(xù)時間的矩陣;波形特征值包括波形持續(xù)時間。
[0022] 本發(fā)明高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害模式匹配檢測方法，通過在高速鐵路現(xiàn)場進行檢 測，獲取檢測點的波形特征值的矩陣，將實際獲取的檢測點的波形特征值的矩陣與預(yù)有的 不同病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形特征值的矩陣對比，以最小誤差的病害 位置分布模型確定高速鐵路現(xiàn)場的病害位置分布，檢測方法簡便、快捷，準確度高?；诟?速鐵路的類型和規(guī)格，該方法預(yù)先獲取各種不同的病害位置分布模型仿真的波形特征值的 矩陣，縮短工作人員現(xiàn)場操作時間，提高位置確定的準確度，且該檢測方法不受病害模式的 限制，應(yīng)用廣泛。
[0023]第二方面，本發(fā)明提供一種高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測裝置，其具體說 明如下：
[0024] 本發(fā)明提供一種高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測裝置，該裝置包括數(shù)據(jù)獲取 模塊、對比模塊和位置獲取模塊，數(shù)據(jù)獲取模塊用于獲取高速鐵路現(xiàn)場的檢測點的波形特 征值的矩陣，對比模塊用于將高速鐵路現(xiàn)場的檢測點的波形特征值的矩陣與不同的病害位 置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形特征值的矩陣進行對比，獲得對比結(jié)果，每個病害 位置分布模型對應(yīng)一種高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害模式，位置獲取模塊用于根據(jù)對比結(jié)果，確 定最小匹配誤差的病害位置分布模型，根據(jù)病害位置分布模型確定高速鐵路現(xiàn)場的病害位 置分布。
[0025] 進一步地，本實施例高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測裝置還包括病害仿真模 塊，病害仿真模塊用于針對各個高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害模式，分別建立相應(yīng)的病害位置分 布模型，并對病害位置分布模型進行網(wǎng)格化處理，產(chǎn)生網(wǎng)格單元節(jié)點；
[0026] 基于網(wǎng)格化處理后的各個病害位置分布模型，分別通過仿真獲取病害位置分布模 型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形特征值的矩陣。
[0027] 進一步地，病害仿真模塊還用于:根據(jù)病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的 波形特征值的矩陣和病害位置分布模型對應(yīng)的病害模式的病害分布位置，確定對病害位置 分布的敏感程度最高的目標波形特征值;對比模塊具體用于將高速鐵路現(xiàn)場的檢測點的目 標波形特征值的矩陣與病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的目標波形特征值的矩陣 進行對比。
[0028] 進一步地，在獲取病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形特征值的矩陣 時，病害仿真模塊具體用于:獲取病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形振幅的矩 陣;根據(jù)病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形振幅的矩陣，獲得病害位置分布模 型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的平均響應(yīng)能量的矩陣;波形特征值包括平均響應(yīng)能量。
[0029] 本發(fā)明高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害模式匹配檢測裝置，采用數(shù)據(jù)獲取模塊1獲取現(xiàn)場 檢測的矩陣，在對比模塊2中，將現(xiàn)場檢測的波形特征值的矩陣與病害位置分布模型仿真的 波形特征值的矩陣進行對比，獲得對比結(jié)果，再由位置獲取模塊3根據(jù)最小誤差的病害位置 分布模型的病害位置分布，確定現(xiàn)場檢測的病害位置分布。該裝置是基于高速鐵路的類型 和規(guī)格，預(yù)先獲取各個不同的病害位置分布模型仿真的波形特征值的矩陣，與現(xiàn)場獲得檢 測點的矩陣進行對比，檢測結(jié)果準確可靠，且能夠降低工作人員現(xiàn)場的操作時間，不受病害 類型的限制，應(yīng)用廣泛。
[0030] 因此，本發(fā)明提供的高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測方法及裝置，能夠快速、 精確地檢測高速鐵路線下結(jié)構(gòu)存在的病害位置分布。
【附圖說明】
[0031] 圖1是本發(fā)明提供的一個高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測方法流程圖；
[0032] 圖2是本發(fā)明提供的一個建立病害模式數(shù)據(jù)庫方法流程圖；
[0033] 圖3是本發(fā)明提供的另一個高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測方法流程圖；
[0034] 圖4是本發(fā)明提供的一個高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0035] 下面通過具體的實施例進一步說明本發(fā)明，但是，應(yīng)當理解為，這些實施例僅僅是 用于更詳細具體地說明之用，而不應(yīng)理解為用于以任何形式限制本發(fā)明。
[0036] 第一方面，本發(fā)明提供一種高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測方法，其具體說 明如下：
[0037] 本實施例提供一種高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測方法，結(jié)合圖1，具體步驟 如下：
[0038] 步驟S11，獲取高速鐵路現(xiàn)場的檢測點的波形特征值的矩陣；
[0039] 步驟S12,將高速鐵路現(xiàn)場的檢測點的波形特征值的矩陣與不同的病害位置分布 模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形特征值的矩陣進行對比，獲得對比結(jié)果，每個病害位置分 布模型對應(yīng)一種高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害模式；
[0040] 步驟S13,根據(jù)對比結(jié)果，確定最小匹配誤差的病害位置分布模型，根據(jù)病害位置 分布模型確定高速鐵路現(xiàn)場的病害位置分布。
[0041 ]本實施例高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害模式匹配檢測方法，通過在高速鐵路現(xiàn)場進行檢 測，獲取檢測點的波形特征值的矩陣，將實際獲取的檢測點的波形特征值的矩陣與預(yù)有的 不同病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形特征值的矩陣對比，以最小誤差的病害 位置分布模型確定高速鐵路現(xiàn)場的病害位置分布，檢測方法簡便、快捷，準確度高?；诟?速鐵路的類型和規(guī)格，該方法預(yù)先獲取各種不同的病害位置分布模型仿真的波形特征值的 矩陣，縮短工作人員現(xiàn)場操作時間，提高位置確定的準確度，且該檢測方法不受病害模式的 限制，應(yīng)用廣泛。因此，本實施例高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測方法，能夠快速、精確 地檢測高速鐵路線下結(jié)構(gòu)存在的病害位置分布。
[0042] 為了有效獲取病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形特征值的矩陣，提高 該高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測方法的準確性，優(yōu)選地，該方法采用有限元動力分 析方法，進行彈性波場模擬，具體步驟包括:針對各個高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害模式，分別建 立相應(yīng)的病害位置分布模型，并對病害位置分布模型進行網(wǎng)格化處理，產(chǎn)生網(wǎng)格單元節(jié)點； 基于網(wǎng)格化處理后的各個病害位置分布模型，分別通過仿真，獲取病害位置分布模型仿真 的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形特征值的矩陣。本實施例高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測方 法，針對每一種高速鐵路線下結(jié)構(gòu)的病害模式分布位置，建立相應(yīng)的病害位置分布模型，獲 取各個病害位置分布模型仿真的波形特征值的矩陣，采用有限元動力分析方法，能夠?qū)?fù) 雜的數(shù)學模型進行計算，在已建立好的模型上進行彈性波場模擬，方便建立與實際結(jié)構(gòu)和 彈性參數(shù)相同的模型，降低了仿真結(jié)果與實際測量結(jié)果的誤差。
[0043] 本實施例高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測方法，通過對波形特征值進行分 析，獲取對病害位置分布較為敏感的目標波形特征值，優(yōu)選地，在獲取病害位置分布模型仿 真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形特征值的矩陣之后，與高速鐵路現(xiàn)場的檢測點的波形特征值的矩 陣進行對比之前，該方法還包括根據(jù)病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形特征值 的矩陣和病害位置分布模型對應(yīng)的病害模式的病害分布位置，確定對病害位置分布的敏感 程度最高的目標波形特征值;將高速鐵路現(xiàn)場的檢測點的波形特征值的矩陣與病害位置分 布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形特征值的矩陣進行對比具體包括:將高速鐵路現(xiàn)場的檢 測點的目標波形特征值的矩陣與病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的目標波形特征 值的矩陣進行對比。在獲得目標波形特征值后，該方法僅根據(jù)目標波形特征值的對比結(jié)果， 即可獲得對比結(jié)果，降低計算復(fù)雜度，提高處理效率。
[0044] 本實施例高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測方法的波形特征值包括平均相應(yīng) 能量、頻譜峰值和波形持續(xù)時間。具體地，獲取波形特征值的過程如下：獲取病害位置分布 模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的平均響應(yīng)能量的矩陣，具體步驟包括:獲取病害位置分布模型 仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形振幅的矩陣;根據(jù)病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波 形振幅的矩陣，獲得病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的平均響應(yīng)能量的矩陣。獲取 病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的頻譜峰值的矩陣，具體步驟包括:獲取病害位置 分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形振幅的矩陣;對病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié) 點的波形振幅的矩陣進行頻譜分析，獲得病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的頻譜峰 值的矩陣。該方法還包括獲取病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形持續(xù)時間的矩 陣。在病害位置分布模型中，病害的分布位置會在波形特征值的數(shù)據(jù)中表征出來，采用平均 響應(yīng)能量、頻譜峰值和波形持續(xù)時間，能夠很好地反應(yīng)病害的位置分布，準確可靠。
[0045] 本實施例提供一種病害模式數(shù)據(jù)庫的建立方法，結(jié)合圖2,具體步驟如下：
[0046] 步驟S21，建立高速鐵路實際尺寸的病害位置分布模型，根據(jù)《高速鐵路設(shè)計規(guī)范》 建立高鐵線下結(jié)構(gòu)三維有限元模型，根據(jù)高速鐵路實際尺寸設(shè)置模型尺寸如下：軌道板 6 ·4mX 2 ·6mX0 · 2m，水泥浙青砂衆(zhòng)層6 ·4mX 2· 6mX 0 ·03m，支撐板6 · 4mX 3 · 2mX0 · 3m，路基 厚度0.6m、梯形凸臺坡度1:1。設(shè)置的病害模式為水泥瀝青砂漿層空洞和路基頂部脫空，設(shè) 置的水泥瀝青砂衆(zhòng)層空洞的尺寸為1. 〇m X 0.6m X 0.03m，路基頂部脫空缺陷0.8m X 0.8m X 0.3m〇
[0047] 步驟S22,病害位置分布模型網(wǎng)格化處理，產(chǎn)生網(wǎng)格單元節(jié)點，為了滿足波長在最 大頻率下的要求，通過計算分析來確定模擬六面體單元網(wǎng)格尺寸合理范圍，綜合考慮有限 單元網(wǎng)格大小對計算的速度、精度的影響，經(jīng)計算，將網(wǎng)格設(shè)置為0.1X0.1X0.1立方米的 正六面體單元。整個病害位置分布模型劃分了 774408個單元，89055個節(jié)點。同時，為了將高 速鐵路線下結(jié)構(gòu)簡化為半無限多層介質(zhì)模型，因此計算中除將模型上表面外，其他邊界均 采用無限元邊界。
[0048] 步驟S23,采用有限元動力分析法進行仿真，在有限元分析軟件中，采用有限元動 力分析方法進行彈性波波場模擬，在預(yù)定網(wǎng)格單元節(jié)點定義震源波形，模擬沖擊產(chǎn)生的彈 性波，在預(yù)定間隔距離的網(wǎng)格單元節(jié)點模擬檢測點處的彈性波的響應(yīng)波，獲取病害位置分 布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形特征值的矩陣。
[0049] 步驟S24,分析波形特征值，獲取目標特征值，在病害分布位置，彈性波的波形持續(xù) 時間長，平均相應(yīng)能量大，頻譜峰值出現(xiàn)的位置與病害分布的位置一致。在相同的仿真參數(shù) 下，設(shè)置相對激發(fā)位置和接收位置不同位置病害模式的工況，激發(fā)位置產(chǎn)生彈性波，在接收 位置獲取彈性波的響應(yīng)波，計算不同工況下，接收位置處的平均響應(yīng)能量放大倍率，其中平 均響應(yīng)能量放大倍率為各工況與工況一的平均響應(yīng)能量的比值。具體數(shù)值如表1所示，確定 平均響應(yīng)能量對病害位置分布最為敏感，作為目標波形特征值。
[0050]

[0051] 表 1
[0052] 步驟S25，針對目標特征值的矩陣，建立病害模式數(shù)據(jù)庫，根據(jù)病害位置分布模型 仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的平均響應(yīng)能量的矩陣，建立病害模式數(shù)據(jù)庫。
[0053]因為我國高速鐵路的類型、規(guī)格都是一樣的，完全可以通過建立模型，人為全面定 義病害模式，采用有限元數(shù)值模擬技術(shù)，實現(xiàn)高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害模式匹配數(shù)據(jù)庫的建 立，從而為病害位置分布的檢測提供便利。
[0054]本實施例提供另一種高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測方法，結(jié)合圖3,具體步 驟如下：
[0055] 步驟S31，建立不同病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的平均響應(yīng)能量的矩 陣，該病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的平均響應(yīng)能量的矩陣可以是上述病害模式 數(shù)據(jù)庫中的矩陣；
[0056] 步驟S32,獲取高速鐵路現(xiàn)場的檢測點的平均響應(yīng)能量的矩陣；
[0057] 步驟S33,將獲取高速鐵路現(xiàn)場的檢測點的平均響應(yīng)能量的矩陣與某一個病害位 置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的平均響應(yīng)能量的矩陣進行對比，獲取對比結(jié)果；
[0058]若對比結(jié)果有誤差，則執(zhí)行步驟S34,更換病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點 的平均響應(yīng)能量的矩陣，繼續(xù)對比，直至對比結(jié)果無誤差；
[0059] 若對比結(jié)果無誤差，則執(zhí)行步驟S35,確定無誤差的病害位置分布模型，根據(jù)該病 害位置分布模型確定高速鐵路現(xiàn)場的病害位置分布。
[0060] 若所有病害位置分布模型的對比結(jié)果均有誤差，則根據(jù)最小誤差的病害位置分布 模型確定高速鐵路現(xiàn)場的病害位置分布。
[0061] 基于預(yù)先獲得的不同病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的平均響應(yīng)能量的 矩陣，工作人員僅需要采集高速鐵路現(xiàn)場檢測的平均響應(yīng)能量的矩陣，根據(jù)對比結(jié)果，確定 病害位置的分布，縮短操作時間，實現(xiàn)一種自動、快速、精確且廣泛適應(yīng)的檢測技術(shù)手段。 [0062]第二方面，本發(fā)明提供一種高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測裝置，其具體說 明如下：
[0063]本實施例提供一種高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測裝置，結(jié)合圖4,該高速鐵 路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測裝置包括數(shù)據(jù)獲取模塊1、對比模塊2和位置獲取模塊3,數(shù)據(jù) 獲取模塊1用于獲取高速鐵路現(xiàn)場的檢測點的波形特征值的矩陣;對比模塊2用于將高速鐵 路現(xiàn)場的檢測點的波形特征值的矩陣與不同的病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的 波形特征值的矩陣進行對比，獲得對比結(jié)果，每個病害位置分布模型對應(yīng)一種高速鐵路線 下結(jié)構(gòu)病害模式;位置獲取模塊3用于根據(jù)對比結(jié)果，確定最小匹配誤差的病害位置分布模 型，根據(jù)病害位置分布模型確定高速鐵路現(xiàn)場的病害位置分布。
[0064] 本實施例高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害模式匹配檢測裝置，采用數(shù)據(jù)獲取模塊1獲取現(xiàn) 場檢測的矩陣，在對比模塊2中，將現(xiàn)場檢測的波形特征值的矩陣與病害位置分布模型仿真 的波形特征值的矩陣進行對比，獲得對比結(jié)果，再由位置獲取模塊3根據(jù)最小誤差的病害位 置分布模型的病害位置分布，確定現(xiàn)場檢測的病害位置分布。該裝置是基于高速鐵路的類 型和規(guī)格，預(yù)先獲取各個不同的病害位置分布模型仿真的波形特征值的矩陣，與現(xiàn)場獲得 檢測點的矩陣進行對比，檢測結(jié)果準確可靠，且能夠降低工作人員現(xiàn)場的操作時間，不受病 害類型的限制，應(yīng)用廣泛。因此，本實施例高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測裝置，能夠 快速、精確地檢測高速鐵路線下結(jié)構(gòu)存在的病害位置分布。
[0065] 為了有效獲取病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形特征值的矩陣，提高 該高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測方法的準確性，優(yōu)選地，本實施例高速鐵路線下結(jié) 構(gòu)病害位置分布檢測裝置還包括病害仿真模塊，病害仿真模塊用于針對各個高速鐵路線下 結(jié)構(gòu)病害模式，分別建立相應(yīng)的病害位置分布模型，并對病害位置分布模型進行網(wǎng)格化處 理，產(chǎn)生網(wǎng)格單元節(jié)點;基于網(wǎng)格化處理后的各個病害位置分布模型，分別通過仿真獲取病 害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形特征值的矩陣。本實施例高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病 害位置分布檢測裝置的病害仿真模塊，采用有限元動力分析方法，針對每一種高速鐵路的 病害位置分布模型，進行彈性波場模擬，獲得的仿真數(shù)據(jù)與實際測量的結(jié)果誤差小，提高對 比結(jié)果的準確度。病害仿真模塊還用于:根據(jù)病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波 形特征值的矩陣和病害位置分布模型對應(yīng)的病害模式的病害分布位置，確定對病害位置分 布的敏感程度最高的目標波形特征值;對比模塊2具體用于將高速鐵路現(xiàn)場的檢測點的目 標波形特征值的矩陣與病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的目標波形特征值的矩陣 進行對比。病害仿真模塊還能夠獲得對病害位置分布敏感的目標波形特征值，根據(jù)現(xiàn)場檢 測的各檢測點的目標波形特征值的矩陣與病害位置分布模型仿真的各網(wǎng)格單元節(jié)點的目 標波形特征值的矩陣進行對比，即可獲得準確的對比結(jié)果，對比模塊2的計算復(fù)雜度。
[0066] 本實施例高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測裝置檢測的波形特征值包括平均 相應(yīng)能量、頻譜峰值和波形持續(xù)時間。在獲取波形特征值時，數(shù)據(jù)獲取模塊1具體用于:獲取 病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形振幅的矩陣和波形持續(xù)時間的矩陣;根據(jù)病 害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形振幅的矩陣，獲得病害位置分布模型仿真的網(wǎng) 格單元節(jié)點的平均響應(yīng)能量的矩陣。對病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形振幅 的矩陣進行頻譜分析，獲得病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的頻譜峰值的矩陣。在 病害位置分布模型中，病害的分布位置會在波形特征值的數(shù)據(jù)中表征出來，采用平均響應(yīng) 能量、頻譜峰值和波形持續(xù)時間，能夠很好地反應(yīng)病害的位置分布，準確可靠。
[0067]盡管本發(fā)明已進行了一定程度的描述，明顯地，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的 條件下，可進行各個條件的適當變化?？梢岳斫猓景l(fā)明不限于實施方案，而歸于權(quán)利要求 的范圍，其包括每個因素的等同替換。
【主權(quán)項】
1. 一種高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測方法，其特征在于，包括： 獲取高速鐵路現(xiàn)場的檢測點的波形特征值的矩陣； 將所述高速鐵路現(xiàn)場的檢測點的波形特征值的矩陣與不同的病害位置分布模型仿真 的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形特征值的矩陣進行對比，獲得對比結(jié)果，每個病害位置分布模型對 應(yīng)一種高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害模式； 根據(jù)所述對比結(jié)果，確定最小匹配誤差的病害位置分布模型，根據(jù)所述病害位置分布 模型確定高速鐵路現(xiàn)場的病害位置分布。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測方法，其特征在于， 在將所述高速鐵路現(xiàn)場的檢測點的波形特征值的矩陣與不同的病害位置分布模型仿 真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形特征值的矩陣進行對比之前，該方法還包括： 針對各個高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害模式，分別建立相應(yīng)的病害位置分布模型，并對所述 病害位置分布模型進行網(wǎng)格化處理，產(chǎn)生網(wǎng)格單元節(jié)點； 基于網(wǎng)格化處理后的各個病害位置分布模型，分別通過仿真，獲取所述病害位置分布 模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形特征值的矩陣。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測方法，其特征在于， 在獲取所述病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形特征值的矩陣之后，與所述 高速鐵路現(xiàn)場的檢測點的波形特征值的矩陣進行對比之前，該方法還包括： 根據(jù)所述病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形特征值的矩陣和病害位置分 布模型對應(yīng)的病害模式的病害分布位置，確定對病害位置分布的敏感程度最高的目標波形 特征值； 所述將高速鐵路現(xiàn)場的檢測點的波形特征值的矩陣與病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格 單元節(jié)點的波形特征值的矩陣進行對比，具體包括： 將高速鐵路現(xiàn)場的檢測點的目標波形特征值的矩陣與病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格 單元節(jié)點的目標波形特征值的矩陣進行對比。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測方法，其特征在于， 所述獲取病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形特征值的矩陣，具體包括： 獲取所述病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形振幅的矩陣； 根據(jù)所述病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形振幅的矩陣，獲得所述病害位 置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的平均響應(yīng)能量的矩陣； 所述波形特征值包括所述平均響應(yīng)能量。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測方法，其特征在于， 所述獲取病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形特征值的矩陣，具體包括： 獲取所述病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形振幅的矩陣； 對所述病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形振幅的矩陣進行頻譜分析，獲得 所述病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的頻譜峰值的矩陣； 所述波形特征值包括所述頻譜峰值。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測方法，其特征在于， 所述獲取病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形特征值的矩陣，具體包括： 獲取所述病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形持續(xù)時間的矩陣； 所述波形特征值包括所述波形持續(xù)時間。7. -種高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測裝置，其特征在于，包括： 數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取高速鐵路現(xiàn)場的檢測點的波形特征值的矩陣； 對比模塊，用于將所述高速鐵路現(xiàn)場的檢測點的波形特征值的矩陣與不同的病害位置 分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形特征值的矩陣進行對比，獲得對比結(jié)果，每個病害位 置分布模型對應(yīng)一種高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害模式； 位置獲取模塊，用于根據(jù)所述對比結(jié)果，確定最小匹配誤差的病害位置分布模型，根據(jù) 所述病害位置分布模型確定高速鐵路現(xiàn)場的病害位置分布。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測裝置，其特征在于，還包 括： 病害仿真模塊，用于針對各個高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害模式，分別建立相應(yīng)的病害位置 分布模型，并對所述病害位置分布模型進行網(wǎng)格化處理，產(chǎn)生網(wǎng)格單元節(jié)點;基于網(wǎng)格化處 理后的各個病害位置分布模型，分別通過仿真獲取病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點 的波形特征值的矩陣。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測裝置，其特征在于， 所述病害仿真模塊還用于:根據(jù)所述病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形特 征值的矩陣和病害位置分布模型對應(yīng)的病害模式的病害分布位置，確定對病害位置分布的 敏感程度最高的目標波形特征值； 所述對比模塊具體用于:將高速鐵路現(xiàn)場的檢測點的目標波形特征值的矩陣與病害位 置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的目標波形特征值的矩陣進行對比。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述高速鐵路線下結(jié)構(gòu)病害位置分布檢測裝置，其特征在于， 在獲取病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形特征值的矩陣時，所述病害仿真 模塊具體用于:獲取所述病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形振幅的矩陣;根據(jù) 所述病害位置分布模型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的波形振幅的矩陣，獲得所述病害位置分布模 型仿真的網(wǎng)格單元節(jié)點的平均響應(yīng)能量的矩陣;所述波形特征值包括所述平均響應(yīng)能量。
【文檔編號】G06F17/16GK105975676SQ201610285896
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】徐超, 馮少孔, 車愛蘭, 彭冬
【申請人】南通筑升土木工程科技有限責任公司