1.一种寒区铁路路桥过渡段服役性能智能预警系统,其特征在于:包括路桥过渡段沉降监测模块(1)、路桥过渡段路基填土冻胀融沉监测模块(2)、路桥过渡段水分场温度场监测模块(3)、路桥过渡段桥台稳定性监测模块(4)和信息交互与控制模块(5),所述路桥过渡段沉降监测模块(1)的监测信息、所述路桥过渡段路基填土冻胀融沉监测模块(2)的监测信息、所述路桥过渡段水分场温度场监测模块(3)的监测信息和所述路桥过渡段桥台稳定性监测模块(4)的监测信息均传输至所述信息交互与控制模块(5);所述路桥过渡段沉降监测模块(1)用于获取过渡区域一定范围内的沉降信息;所述路桥过渡段路基填土冻胀融沉监测模块(2)用于通过监测冻胀融沉变形观测桩的高程变化监测路桥过渡段路基的冻胀融沉变形;所述路桥过渡段水分场温度场监测模块(3)用于电阻率数据自动与未冻水含量进行标定,实时得到路桥过渡段各典型剖面的水分场,进一步将未冻水含量数据自动与温度进行标定,可得到路桥过渡段各典型剖面的温度场分布;所述路桥过渡段桥台稳定性监测模块(4)用于实时监测桥台台背受力、桥台纵向位移和倾角变形,本根据所述桥台台背受力数据、所述桥台纵向位移数据和所述倾角变形数据来判断桥台是否安全;所述信息交互与控制模块(5)用于将所述路桥过渡段沉降监测模块(1)的监测信息、所述路桥过渡段路基填土冻胀融沉监测模块(2)的监测信息、所述路桥过渡段水分场温度场监测模块(3)的监测信息和所述路桥过渡段桥台稳定性监测模块(4)的前期数据构建寒区铁路路桥过渡段服役性能的安全评价体系,并建立神经网络预测模型,并基于过渡段服役期实时监测数据利用预测模型对过渡段安全等级进行评价,最后将监测数据及安全评价结果可视化显示,以实现寒区铁路路桥过渡段的服役性能状态预报预警;包括以下步骤:S1、路桥过渡段沉降监测模块(1)、路桥过渡段路基填土冻胀融沉监测模块(2)、路桥过渡段水分场温度场监测模块(3)和路桥过渡段桥台稳定性监测模块(4)分别采集监测数据并传送至所述信息交互与控制模块(5),并将所述监测数据根据时间阈值T区分为运营时间小于所述时间阈值T的前期数据Input-1和运营时间大于等于所述时间阈值T的后期数据Input-2;S2、根据所述前期数据Input-1基于网络层次分析法和模糊综合评判法建立构建寒区铁路路桥过渡段安全评价体系,并导出前期安全评价结果Output-1;S3、基于机器学习或深度学习方法,所述前期数据Input-1作为输入,并将基于所述前期数据Input-1得到的所述前期安全评价结果Output-1作为输出,建立并优化预测模型;S4、所述后期数据Input-2作为输入,利用已建立的预测模型对过渡段服役状态的安全等级进行评价,得到后期评价结果Output-2;S5、将监测数据及安全评价结果进行实时可视化显示;所述路桥过渡段水分场温度场监测模块(3)具体采集监测数据的方式具体包括:S131、通过测试,得到路桥过渡段路基土电阻率-未冻水含量标定关系和路桥过渡段路基未冻水含量-温度的标定关系;S132、在路桥过渡段上选择若干路基的电阻率典型监测面,在每一个路基典型剖面沿水平向分别位于左右路基边坡中心线、左右路肩线、路基中心线及左右路基四等分线位置,沿竖向在天然地表线以上等距共设置若干排电阻率传感器;S133、根据所述电阻率传感器监测的电阻率信息实时反馈至电阻率反演模块进行计算,从而得到电阻率在典型监测面的分布情况;S134、所述电阻率反演模块将所述电阻率与未冻水含量进行标定,实时得到路桥过渡段各典型剖面的水分场;所述路桥过渡段水分场与温度场反演模块将未冻水含量数据自动与温度进行标定,得到路桥过渡段各典型剖面的温度场分布;步骤S131中,获得所述路桥过渡段路基土电阻率-未冻水含量标定关系的具体方法为:S13111、在施工前将拟待建路桥过渡段的路基填土在室内制作成若干具有不同含水量的试件,并进行电阻率测试,得到电阻率-未冻水含量的拟合关系;S13112、根据电阻率-未冻水含量的拟合关系制成路桥过渡段路基土电阻率-未冻水含量的标定曲线;步骤S131中,获得所述路桥过渡段路基未冻水含量-温度的标定关系的具体方法为:S13121、通过室内试验采用烘干法得到路基填土的含水量,作为路基土的初始含水量;S13122、将路基填土制成若干试样进行室内核磁共振试验,通过实验回归分析得到路桥过渡段路基未冻水含量-温度的标定关系。
2.根据权利要求1所述的一种寒区铁路路桥过渡段服役性能智能预警系统,其特征在于:所述路桥过渡段沉降监测模块(1)具体采集监测数据的方式为:S111、通过雷达获取路桥过渡段区域重点监测范围内若干合成孔径雷达图像;S112、在沉降监测模块的协助下,以其中一幅作为主影像,利用其余从影像进行配准生成干涉图;S113、选取并识别永久散射体;S114、基于二维周期图解方法,进一步构建永久散射体网络,得到线性变形相位和高程误差相位;S115、在剩余的残差相位中采用时空滤波分离出非线性变形,将线性变形相位和非线性变形相加,得到研究区域内的永久散射体点形变信息。
3.根据权利要求1所述的一种寒区铁路路桥过渡段服役性能智能预警系统,其特征在于:所述路桥过渡段路基填土冻胀融沉监测模块(2)具体采集监测数据的方式为:S121、在路桥过渡段上选择若干冻胀融沉典型监测面,各所述冻胀融沉典型监测面在路基上表面的左右路肩和路基中心线位置处设置若干冻胀融沉变形观测桩,所述冻胀融沉变形观测桩固定于所述路基上表面并与道砟顶面平齐;S122、设置若干冻胀融沉变形测量基准点,所述冻胀融沉变形测量基准点可设置于基岩基准点或者深埋基准点;S123、通过监测各所述冻胀融沉变形观测桩的高程变化得到过渡段范围内各典型剖面的冻胀融沉变形。
4.根据权利要求1所述的一种寒区铁路路桥过渡段服役性能智能预警系统,其特征在于:所述路桥过渡段桥台稳定性监测模块(4)具体采集监测数据的方式具体包括:台背土压力监控、桥台的纵向位移监控和桥台的倾斜变形监控,所述台背土压力监控具体方法为:S1411、将土压力盒设置于桥台台背,所述桥台台背沿竖向共设置若干排,每排在台顶到台中心之间等间距设置,每一排等距设置若干个所述土压力盒;S1412、在台背填土结束至台背压力稳定性后,通过对桥台台背的土压力长期监测,得到桥台台背土压力随时间的大小和分布的变化情况;所述桥台的纵向位移监控具体方法为:S1421、将测斜仪垂直线路中心线,固定在桥台台背上;S1422、用砂浆沿测斜仪浇筑形成柱体;S1423、所述测斜仪随桥台的倾斜,输出的电流,根据倾斜变形量与输出的电量的线性关系实时测得桥台沿线路纵向的水平位移;所述桥台的倾斜变形监控具体方法为:S1431、在桥台一侧胸墙中部安装倾角仪;S1432、使用防水保护装置包裹所述倾角仪;S1433、所述倾角仪根据桥台变位实时监控监测桥台的倾角变形。
5.根据权利要求1所述的一种寒区铁路路桥过渡段服役性能智能预警系统,其特征在于:所述步骤S2具体包括:S21、建立因素集E和评语集C,所述因素集E={T 1 ,T 2 ,T 3 ,T 4 ,T 5 ,T 6 ,T 7 ,T 8 ,T 9 ,T 10 ,T 11 ,T 12 ,R 1 ,S 1 ,S 2 ,X 1 ,X 2 ,X 3 },其中,T 1 为桥梁的短期沉降量,T 2 为路基的短期沉降量,T 3 为桥梁和路基的短期差异沉降量,T 4 为桥梁的短期沉降速率,T 5 为路基的短期沉降速率,T 6 为桥梁和路基的短期差异沉降速率,T 7 为桥梁的长期沉降量,T 8 为路基的长期沉降量,T 9 为桥梁和路基的长期差异沉降量,T 10 为桥梁的长期沉降速率,T 11 为路基的长期沉降速率,T 12 为桥梁和路基的长期沉降速率差,R 1 为路基的冻胀变形,S 1 为路基的水分场,S 2 为路基的温度场,X 1 为台背土压力,X 2 为桥台的纵向位移,X 3 为桥台的倾斜变形;所述评语集C={C 1 ,C 2 ,C 3 ,C 4 ,C 5 }={非常安全,安全,较安全,危险,非常危险};S22、采用层次分析法的9分法作为评价尺度,采用专家评判打分的方式,将评价模型中各指标层的重要程度两两比较,建立判断矩阵,并进行一致性检验;S23、建立未加权超矩阵W,公式如下:S24、将所述未加权超矩阵W与判断矩阵构造的加权因子a相乘得加权超矩阵 S25、对加权超矩阵 进行稳定性处理,得到极限超矩阵W ∞ ,当 收敛且唯一时,该矩阵中的列向量即为各考核指标的稳定的权重向量A,所述权重向量A公式如下:A=T 1 ,T 2 ,T 3 ,T 4 ,T 5 ,T 6 ,T 7 ,T 8 ,T 9 ,T 10 ,T 11 ,T 12 ,R 1 ,S 1 ,S 2 ,X 1 ,X 2 ,X 3 ;S26、为确定寒区铁路路桥过渡段安全评价体系对评语集C的隶属程度,组织专家对各指标层进行评判,可得到评价矩阵R,公式如下:S27、将评价矩阵R与权重向量A进行模糊变换得:B=A*R,得到评价结果B=B 1 ,B 2 ,B 3 ,B 4 ,B 5 ,最后根据最大隶属度原则,得到最终的寒区铁路路桥过渡段安全评价等级。