CN110659840B - 一种既有轨道交通结构安全状况的动态评估系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种既有轨道交通结构安全状况的动态评估系统，包括：监测模块，用于获取监测方案并按照所获取的监测方案对既有轨道交通设施实施监测；控制模块，用于确定既有轨道交通安全状况的评估分项，并确定各评估项对应的扣分标准以及各评估分项在评估中的相对权重；计算模块，用于通过各评估分项的扣分标准和相对权重的加权求和，计算既有轨道交通安全状况Dr指数；评定模块，用于根据所述既有轨道交通安全状况Dr指数的大小，对既有轨道交通的安全状况进行级别评定。本发明对既有轨道交通安全状况进行动态评定，使得相关部门可以在近接工程实施过程中实时的获得既有轨道交通的安全状况，为其它结构综合技术状况评定提供可借鉴的理论依据。

Description

一种既有轨道交通结构安全状况的动态评估系统
技术领域
本发明属于既有轨道交通评定领域，特别涉及一种既有轨道交通安全状况的动态评估系统。
背景技术
随着我国铁路、公路、地铁及城市市政建设的发展，邻近、穿越既有交通线的问题越来越多。在轨道交通控制保护区内，以不同穿越方式穿越既有城市轨道交通设施并对其产生影响的新建、改建、扩建工程等，简称“穿越城轨工程”。由于既有轨道交通是当前社会尤其是大城市最主要的交通运输工具，是城市重要的运力，其安全性具有重大的社会影响。因此对于穿越城轨工程，有严格的检测评估及监测实施程序。
目前对于既有轨道交通安全状况的评估，多是基于工程检测工作来进行的。一般穿越城轨工程实施的整个过程中只进行两次：“工前”和“工后”检测。这对于整个穿越工程是远远不够的。本申请人提交的公开号为CN105302969的专利提出了一种地铁隧道综合技术状况评定方法，该方法也是针对“工后”的检测结果进行评估，是一个“一次性”的工作，其相比于第三方监测这种“动态”工作，属于“静态”工作。而在整个工程实施过程中，第三方监测这种“动态”工作是高频率、不间断的进行，因此，如何利用施工过程中的监测数据，采取“动态”的评估方法，对于保证穿越城轨工程实施过程中既有轨道交通结构的安全有重要意义。
发明内容
为此，本发明提供了一种既有轨道交通结构安全状况的动态评估系统，基于延续整个施工过程的监测结果，从监测布点开始结合设计和评估的情况，科学的编制监测方案，合理的安排监测频率，并对监测数据进行综合分析，以保证穿越城轨工程实施过程中既有轨道交通结构的安全。
本发明提供了一种既有轨道交通安全状况的动态评估系统，包括：
监测模块，用于获取监测方案并按照所获取的监测方案对既有轨道交通设施实施监测，所述监测方案包括监测范围、监测项目、监测点布设位置、监测点布设间距和监测周期，所述监测项目包括隧道结构和轨道结构的竖向变形和水平向变形以及轨道结构中几何形位的变化；
控制模块，用于确定既有轨道交通安全状况的评估分项，并确定每一评估分项对应的扣分标准以及每一评估分项在评估中的相对权重；
计算模块，用于通过各评估分项的扣分标准和相对权重的加权求和，计算既有轨道交通安全状况Dr指数，计算公式如下：
Figure BDA0002221188940000021
其中，Mi为第i类评估分项的扣分值，wi为第i类评估分项的相对权重；
评定模块，用于根据所述既有轨道交通安全状况Dr指数的大小，对既有轨道交通的安全状况进行级别评定。
所述监测方案包括监测范围、监测项目、监测点布设位置、监测点布设间距和监测周期。
所述监测项目包括隧道结构和轨道结构的竖向变形和水平向变形以及轨道结构中几何形位的变化。
所述评估分项包括超过预警值的监测点数、位置重合度、变形重合度和监测数据变化趋势，
所述超过预警值的监测点数是指测量值超过监测控制值70％的监测点的数量，所述监测控制值为通过评估确定的既有轨道交通设施的变形最大值；
所述位置重合度是指穿越城轨工程、既有轨道交通隧道结构和轨道结构的变形位置的重合度；
所述变形重合度是指在相同的位置或部位有多项监测项目表现出相同的变形规律；
所述监测数据变化趋势是指监测数据随时间的变化规律。
进一步，所述控制模块采用因素影响法确定各评估分项在评估中的相对权重，具体过程如下：
1)根据监测方案对各评估分项进行影响因素分配，包括：
a)对超过预警值的监测点数分配影响因素：隧道结构竖向变形、隧道结构水平向变形、轨道结构竖向变形、轨道结构水平向变形；
b)对位置重合度分配影响因素：隧道结构变形位置重合、轨道结构变形位置重合、隧道结构和轨道结构变形位置重合；
c)对变形重合度分配影响因素：隧道结构变形规律一致、轨道结构变形规律一致；
d)对监测数据变化趋势分配影响因素：隧道结构随时间的变化规律相同，轨道结构随时间的变化规律相同，隧道结构和轨道结构随时间的变形规律相同；
2)将各评估分项分配的影响因素进行统计，并计算每个影响因素的权重：
Figure BDA0002221188940000031
其中，w为每个影响因素的权重；n为影响因素的数量；
3)根据计算得到的每个影响因素的权重，计算各评估分项的相对权重：
Figure BDA0002221188940000032
4)根据工程的实际情况和专家意见对各评估分项的相对权重进行相应的调整。
进一步，所述评估分项的扣分标准依据各评估分项的严重程度进行评分。
进一步，所述相对权重依据各评估分项对既有轨道交通设施的影响程度确定。
进一步，既有轨道交通安全状况Dr指数值为90～100时，既有轨道交通的安全状况的评定级别为一级；既有轨道交通安全状况Dr指数值为80～89，既有轨道交通的安全状况的评定级别为二级；既有轨道交通安全状况Dr指数值为66～79，既有轨道交通的安全状况的评定级别为三级。
进一步，每一评定级别对应一级技术状况或状态评定。
本发明的有益效果：
本发明利用既有轨道交通结构的监测数据，并从三个方面分析其相关性：纵向相关性、横向相关性和内外相关性。其中，纵向相关性为沿既有轨道交通设施运行方向的监测数据相关性，即同一项监测数据的纵向对比；横向相关性是与纵向相关性垂直方向的监测数据相关性，即不同监测项目的监测数据的对比；内外相关性是既有轨道交通设施与穿越城轨工程监测数据相关性。对着三种相关性进行分析，得出不同监测项目监测数据的或者同一监测项目不同监测位置的监测数据之间的相关关系和相关程度，在此基础上选择评价体系的评价指标，保证穿越城轨工程实施过程中既有轨道交通结构的安全。
附图说明
图1为利用本发明的既有轨道交通安全状况的评估系统进行评估的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步描述本发明，应该理解，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
本发明的既有轨道交通安全状况的动态评估系统包括监测模块、控制模块、计算模块和评定模块。下面通过具体的动态评估方法来对本发明作进一步说明。
S1：通过监测模块获取监测方案并按照所获取的监测方案对既有轨道交通设施实施监测。其中，监测方案主要包括监测范围，监测项目，监测点布设位置，监测点布设间距，监测周期等。监测项目包括隧道结构和轨道结构的竖向变形、水平向变形、及轨道结构中几何形位的变化。
S2：通过控制模块确定既有轨道交通安全状况的评估分项，并确定每一评估项对应的扣分值。在本实施例中，既有轨道交通设施评估分项的监测结果及扣分标准如下表1所示。
表1既有轨道交通设施评估分项的监测结果及扣分标准
Figure BDA0002221188940000051
S3：在确定了每一评估分项的监测结果及对应的扣分标准后，采用因素影响法确定各评估分项在评估中的相对权重。下表2是本实施例的评估分项的相对权重表。
表2是本实施例的评估分项的相对权重表
评估分项 相对权重
测点数量 0.30
位置重合度 0.30
变形重合度 0.15
监测数据变化趋势 0.25
S4：利用计算模块对各评估分项的扣分标准和相对权重进行加权求和，计算既有轨道交通安全状况Dr指数，具体计算公式如下：
Figure BDA0002221188940000061
其中，Mi为第i类评估分项的扣分值，wi为第i类评估分项的相对权重。
S5：基于上述既有轨道交通安全状况Dr指数的大小，利用评定模块对既有轨道交通的安全状况进行级别评定。在本实例中，可以参考如下进行级别评定：Dr指数值为90～100时，评为一级；Dr指数值为80～89，Dr指数值为评为二级；Dr指数值为66～79，评为三级。其中，每一评定级别对应一级技术状况或状态评定，也分为三级，一级为黄色预警，二级为橙色预警，三级为红色预警，四级为危险。
需要说明是，在评定过程中，当每一单项指标超过规定的四级标准时，将既有轨道交通安全状况总体评定为四级，否则按上述评定方法分别对各项指标进行处理，最终获得既有轨道交通安全状况的级别评定。
从以上的技术方案的描述可以看出，本发明通过确立既有轨道交通安全状况评定指数，利用既有轨道交通监测数据，根据既有轨道交通安全状况Dr指数量化指标范围的大小，对既有轨道交通安全状况进行动态评定，使得相关部门可以在近接工程实施过程中实时的获得既有轨道交通的安全状况，为其它结构综合技术状况评定提供可借鉴的理论依据。
对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以对本发明的实施例作出若干变型和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种既有轨道交通结构安全状况的动态评估系统，其特征在于，包括：
监测模块，用于获取监测方案并按照监测方案对既有轨道交通结构实施监测；
控制模块，用于根据监测方案确定既有轨道交通结构安全状况的评估分项，并确定各评估分项对应的扣分标准以及各评估分项在评估中的相对权重；
计算模块，用于通过各评估分项的扣分标准和相对权重的加权求和，计算既有轨道交通结构安全状况Dr指数，计算公式如下：
Figure FDA0003616386580000011
其中，Mi为第i类评估分项的扣分值，wi为第i类评估分项的相对权重；
评定模块，用于根据既有轨道交通结构安全状况Dr指数的大小，对既有轨道交通结构的安全状况进行级别评定，
其中，所述监测方案包括监测范围、监测项目、监测点布设位置、监测点布设间距和监测周期，所述监测项目包括隧道结构和轨道结构的竖向变形和水平向变形以及轨道结构中几何形位的变化；
所述评估分项包括超过预警值的监测点数、位置重合度、变形重合度和监测数据变化趋势，
所述超过预警值的监测点数是指测量值超过监测控制值70％的监测点的数量，所述监测控制值为通过评估确定的既有轨道交通设施的变形最大值；所述位置重合度是指穿越城轨工程、既有轨道交通隧道结构和轨道结构的变形位置的重合度；所述变形重合度是指在相同的位置或部位有多项监测项目表现出相同的变形规律；所述监测数据变化趋势是指监测数据随时间的变化规律，
所述控制模块采用因素影响法确定各评估分项在评估中的相对权重，具体过程如下：
1)根据监测方案对各评估分项进行影响因素分配，包括：
a)对超过预警值的监测点数分配影响因素：隧道结构竖向变形、隧道结构水平向变形、轨道结构竖向变形、轨道结构水平向变形；
b)对位置重合度分配影响因素：隧道结构变形位置重合、轨道结构变形位置重合、隧道结构和轨道结构变形位置重合；
c)对变形重合度分配影响因素：隧道结构变形规律一致、轨道结构变形规律一致；
d)对监测数据变化趋势分配影响因素：隧道结构随时间的变化规律相同，轨道结构随时间的变化规律相同，隧道结构和轨道结构随时间的变形规律相同；
2)将各评估分项分配的影响因素进行统计，并计算每个影响因素的权重：
Figure FDA0003616386580000021
其中，w为每个影响因素的权重；n为影响因素的数量；
3)根据计算得到的每个影响因素的权重，计算各评估分项的相对权重：
Figure FDA0003616386580000022
4)根据工程的实际情况和专家意见对各评估分项的相对权重进行相应的调整。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述评估分项的扣分标准依据各评估分项的严重程度进行评分。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述相对权重依据各评估分项对既有轨道交通设施的影响程度确定。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，既有轨道交通安全状况Dr指数值为90～100时，既有轨道交通的安全状况的评定级别为一级；既有轨道交通安全状况Dr指数值为80～89，既有轨道交通的安全状况的评定级别为二级；既有轨道交通安全状况Dr指数值为66～79，既有轨道交通的安全状况的评定级别为三级。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，每一评定级别对应一级技术状况或状态评定。
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