• ISSN 0258-2724
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基于ARMAX代理模型的车-桥耦合系统可靠性研究

向活跃 陈绪黎 李永乐

向活跃, 陈绪黎, 李永乐. 基于ARMAX代理模型的车-桥耦合系统可靠性研究[J]. 西南交通大学学报, 2022, 57(6): 1217-1223, 1232. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200118
引用本文: 向活跃, 陈绪黎, 李永乐. 基于ARMAX代理模型的车-桥耦合系统可靠性研究[J]. 西南交通大学学报, 2022, 57(6): 1217-1223, 1232. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200118
XIANG Huoyue, CHEN Xuli, LI Yongle. Reliability Analysis of Coupled Train-Bridge Systems Based on ARMAX Surrogate Model[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2022, 57(6): 1217-1223, 1232. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200118
Citation: XIANG Huoyue, CHEN Xuli, LI Yongle. Reliability Analysis of Coupled Train-Bridge Systems Based on ARMAX Surrogate Model[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2022, 57(6): 1217-1223, 1232. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200118

基于ARMAX代理模型的车-桥耦合系统可靠性研究

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200118
基金项目: 国家自然科学基金(51978589, 51778544, 51525804)
详细信息
    作者简介:

    向活跃(1986—),男,副教授,博士,研究方向为车桥耦合振动和桥梁抗风,E-mail: hy@swjtu.edu.cn

  • 中图分类号: U270.1

Reliability Analysis of Coupled Train-Bridge Systems Based on ARMAX Surrogate Model

  • 摘要:

    为探究车-桥耦合系统可靠性的效率和精度,建立列车-桥梁的耦合振动模型,并采用自回归方法模拟轨道不平顺. 回顾ARMAX (auto-regressive moving average exogenous)模型的基本原理,提出了基于ARMAX代理模型的车-桥耦合系统可靠性分析框架;利用代理模型获得列车响应预测值,并与直接蒙特卡罗模拟(monte carlo simulation,MCS)法结果进行对比,探讨了代理模型在分析行车安全时的计算精度和可靠性分析效率. 结果表明:代理模型预测列车竖向和横向加速度响应的效率显著高于MCS法,约为3个数量级;预测竖向、横向车体加速度的精度分别为98.66%、86.55%,求解精度较好,可显著提高车-桥耦合系统可靠性分析的效率.

     

  • 图 1  ARMAX模型结构

    Figure 1.  ARMAX model structure

    图 2  8辆车的车体加速度响应

    Figure 2.  Acceleration response of 8 car bodies of the train

    图 3  竖向加速度的目标值和预测值

    Figure 3.  Target value vs predicted value ofvertical acceleration

    图 4  横向加速度的目标值和预测值

    Figure 4.  Target value vs predicted value oflateral acceleration

    图 5  车体横向加速度时程曲线

    Figure 5.  Lateral acceleration time-history curves ofcar body

    图 6  车体加速度超越概率

    Figure 6.  Exceedance probability of car body acceleration

    表  1  加速度响应结果对比

    Table  1.   Comparison of acceleration responses m/s²

    项目 正弦激励 随机激励
    竖向 横向 竖向 横向
    文献[21] 0.775 0.490
    文献[22] 0.735 0.480
    本文结果 简化前 0.818[23] 0.535[23] 0.369 0.271
    简化后 0.836 0.687 0.369 0.281
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-03-20
  • 修回日期:  2021-03-24
  • 网络出版日期:  2022-08-03
  • 刊出日期:  2021-04-01

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