一种基础变形地段无砟轨道的服役状态的综合感知方法

1.一种基础变形地段无砟轨道的服役状态的综合感知方法，其特征在于，包括：依据高速铁路无砟轨道的基础变形监测数据确定轨道下部基础变形特征和基础变形模拟参数，构建不同基础变形特征的输入参数集；基于有限元法，结合轨道基础变形特征和轨道结构设计信息的参数化模拟，构建能够考虑不同基础变形影响的无砟轨道-下部基础精细化分析模型；将不同基础变形特征的输入参数集输入到所述无砟轨道-下部基础精细化分析模型，对基础变形下轨道结构的时空响应进行计算分析，获取基础变形下轨道结构时空响应数据，确定轨道系统的高敏响应指标及敏感区域；根据所述基础变形下轨道结构时空响应数据利用神经网络模型构建不同基础变形特征下的轨道结构时空响应间的关联关系；基于轨道系统的高敏响应指标及敏感区域优化基础变形区段轨道系统的检监测点布置方案；根据优化后的轨道系统的检监测点数据与轨道结构时空响应间的关联关系，实现基础变形全区段轨道系统服役状态的综合感知结果。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的依据高速铁路无砟轨道的基础变形监测数据确定轨道下部基础变形特征和基础变形模拟参数，构建不同基础变形特征的输入参数集，包括：依据高速铁路无砟轨道基础变形监测数据确定轨道下部基础变形特征，所述轨道下部基础变形特征包括路基产生的不均匀沉降、冻胀变形；隧道产生的不均匀沉降、上拱变形；桥梁产生的挠曲变形、梁端转角和桥墩沉降变形，基于监测数据与拟合结果明确高铁隧道上拱变形特征，确定隧道基础上拱变形模拟参数，构建不同基础变形特征的输入参数集，所述轨道下部基础变形特征的输入参数集，包括：下部基础空间变形形态特征；变形区段轨道结构空间位置；基础变形波长、幅值和横向不均匀系数。 3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的基于有限元法，结合轨道基础变形特征和轨道结构设计信息的参数化模拟，构建能够考虑不同基础变形影响的无砟轨道-下部基础精细化分析模型，包括：设置轨道结构设计信息的参数化模拟包括钢轨、轨枕、道床板、钢筋和隧道仰拱对应的尺寸、弹性模量、泊松比和密度，基于有限元法，结合轨道基础变形特征和轨道结构设计信息的参数化模拟，构建能够考虑不同基础变形影响的无砟轨道-下部基础精细化分析模型，所述无砟轨道-下部基础精细化分析模型包括：考虑轨道结构各材料的非线性损伤模型，以及模拟层间接触界面之间黏结-脱黏-接触相互作用关系的内聚力模型，该内聚力模型定义层间黏结界面的损伤发展过程，模拟层间接触界面的黏结-脱黏-接触过程。 4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的将不同基础变形特征的输入参数集输入到所述无砟轨道-下部基础精细化分析模型，对基础变形下轨道结构的时空响应进行计算分析，获取基础变形下轨道结构时空响应数据，确定轨道系统的高敏响应指标及敏感区域，包括：将不同基础变形特征的输入参数集、轨道结构材料的受拉应力-应变关系曲线，轨道结构材料的受压应力-应变关系曲线和损伤因子-非弹性应变对应关系输入到所述无砟轨道-下部基础精细化分析模型，对基础变形下轨道结构的时空响应进行计算分析，获取基础变形下轨道结构时空响应数据，所述轨道结构时空响应数据包括轨道系统各结构位移、应力、应变、结构损伤范围、结构损伤程度、层间黏结力和层间脱黏范围响应数据；确定轨道系统的高敏响应指标及敏感区域，所述高敏响应指标及敏感区域包括：轨道系统受基础变形影响产生的结构大变形、结构损伤、材料损伤和层间脱黏高敏响应指标，敏感区域为响应指标对应的响应产生敏感位置。 5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：层间接触界面伤损产生前的牵引力-相对位移关系通过如下公式进行计算：其中，t n 、t s 、t t 分别为法向、第一切向和第二切向的牵引力；k n 、k s 、k t 分别为法向、第一切向和第二切向的刚度系数；δ n 、δ s 、δ t 分别为法向、第一切向和第二切向的相对位移；层间接触界面裂纹萌生的伤损判定条件采用二次名义应力准则进行计算：其中， 为法向抗拉强度； 为第一切向和第二切向的抗剪强度；<·>表示在纯压缩位移或纯压缩应力状态下不会发生损伤；层间接触界面损伤程度通过引入损伤因子进行定量表征，其损伤因子可通过如下公式进行计算：其中， 为分析过程中有效相对位移；D的取值范围为0-1；当D＝0时，表明层间界面未产生伤损；当D＝1时，表明界面完全伤损，层间脱黏；层间接触界面损伤产生后的牵引力-相对位移关系通过如下公式进行计算：t s ＝(1―D)k s δ st t ＝(1―D)k t δ t层间接触界面伤损演化至完全脱黏的判定条件采用断裂准则进行计算：其中， 分别为不同断裂模式下的界面断裂韧度。 6.根据权利要求4或者5所述的方法，其特征在于，所述的根据所述基础变形下轨道结构时空响应数据利用神经网络模型构建不同基础变形特征下的轨道结构时空响应间的关联关系，包括：采用长短期记忆网络算法构建神经网络模型，将不同基础变形特征下的轨道结构时空响应数据作为模型数据集，将模型数据集划分为训练集与测试集，将训练集数据输入到所述神经网络模型，神经网络模型输出轨道结构全区段下各结构的时空响应数据，利用测试集对神经网络模型的输出结果进行验证，定义损失函数与优化器，通过反向传播算法，迭代循环训练所述神经网络模型，求解神经网络模型的最佳参数，得到最优的神经网络模型，基于该最优的神经网络模型输出不同基础变形特征下的轨道结构时空响应间的关联关系，所述轨道结构时空响应间的关联关系包括基础变形下轨道结构位移与应力的关联关系、轨道结构位移与轨道损伤关联关系。 7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的基于轨道系统的高敏响应指标及敏感区域优化基础变形区段轨道系统的检监测点布置方案，包括：基于轨道系统的高敏响应指标及敏感区域确定基础变形区段轨道系统的检监测点布置，包括确定传感器类型、数量与传感器布设位置，对上拱变形下轨道系统各响应敏感位置进行传感器的布设监测，将传感器所测数据信息通过数据采集设备进行实时监测传输。 8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的根据优化后的轨道系统的检监测点数据与轨道结构时空响应间的关联关系，实现基础变形全区段轨道系统服役状态的综合感知结果，包括：将优化后的轨道系统的检监测点上传感器采集的敏感区域的真实监测数据输入到最优的神经网络模型，所述最优的神经网络模型根据所述轨道结构时空响应间的关联关系求解轨道全系统响应信息，实现基础上拱变形全区段的轨道服役状态的综合感知，该综合感知结果包括轨道结构损伤开裂、层间离缝、轨道结构上拱与脱空病害信息。