1.一种无砟轨道路基沉降修复的智能化监测方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一:监测系统部署:在路基沉降区域轨道结构两侧全范围布设监测单元,所述监测单元包括静力水准仪、温度传感器、振动加速度传感器、气压传感器、土壤含水率传感器及压实度传感器,按预设规则设置固定监测点,配套配置数据采集仪与数据处理单元,所述数据采集仪通过通讯电缆或无线自组网与各监测点建立连接,数据处理单元通过网络与数据采集仪通信;步骤二:多源数据采集:通过监测单元实时采集轨道实时高程数据 、轨道结构表面温度 、列车振动加速度有效值 、大气压力 、路基填料含水率 及压实度 ,通过数据采集仪自动采集并存储上述多源数据,同步上传至数据处理单元;步骤三:数据处理单元进行双模型协同处理:先通过梯度提升回归树网络构建多因素误差修正模型,以环境因素原始项、二次项及交互项构成的向量为输入,经误差预测模型得到预测误差后,结合原始高程数据计算出校准后高程;步骤四:基于神经网络搭建沉降-抬升预测模型,整合校准后高程序列、注浆压力序列及路基参数形成输入向量,通过模型输出未来预设时间段的抬升量预测值,双模型协同实现数据精准校准与抬升趋势预判;步骤五:施工指导:根据抬升量预测值 与目标抬升量 的偏差 ,生成注浆参数调整指令,指导现场动态调整注浆量与压力;步骤六:全生命周期监测:天窗施工结束后,监测单元保持安装状态,在列车运行期间持续采集数据,数据处理单元实时分析轨道结构状态,实现安全预警。
2.根据权利要求1所述的无砟轨道路基沉降修复的智能化监测方法,其特征在于,所述步骤三中:先通过梯度提升回归树网络构建多因素误差修正模型,以环境因素原始项、二次项及交互项构成的向量为输入,经误差预测公式得到预测误差后,结合原始高程数据计算出校准后高程的方法为:基于梯度提升回归树网络构建多因素误差修正模型;以包含环境因素原始项、二次项及交互项的向量 为输入,通过 确定预测测量误差 ,再通过 得到校准后高程数据 ,其中K为回归树总棵数, 为第 棵树的学习率,其中 , 为第k棵回归树的输出值, 为第 棵回归树的参数。
3.根据权利要求1所述的无砟轨道路基沉降修复的智能化监测方法,其特征在于,所述步骤四中:基于神经网络搭建沉降-抬升预测模型,整合校准后高程序列、注浆压力序列及路基参数形成输入向量,通过模型输出未来预设时间段的抬升量预测值,双模型协同实现数据精准校准与抬升趋势预判的方法为:基于LSTM神经网络构建沉降-抬升预测模型,将校准后高程序列 、注浆压力序列 及路基参数 重构为输入向量 ,通过 输出未来预设时间段的抬升量预测值,其中n为时间序列窗口长度, 为预测步长, 为权重矩阵, 为偏置向量, 为 激活函数, 为 激活函数。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤一中所述预设规则为:基于前期轨道线形监测数据,沉降梯度大于5mm/m的区域按3-5m间距布设固定监测点,沉降平缓区域按10m间距布设,同时配置移动监测单元,针对注浆异常区域动态补测;所述无线自组网采用LoRa或WiFi6 Mesh技术,监测单元搭载太阳能供电模块与超级电容,实现无源化部署。
5.根据权利要求2所述的无砟轨道路基沉降修复的智能化监测方法,其特征在于,多因素误差修正模型的训练过程包括:s1.采集轨道实时高程原始数据 ,同步获取温度 、列车振动加速度有效值 、大气压力 环境因素数据,以高精度激光干涉仪测得的基准真实值 计算真实误差 ;s2.构建包含环境因素原始项、二次项及交互项的输入特征量 ,以真实误差 为标签,构建GBRT模型;s3.采用均方误差损失函数 迭代优化模型参数,确定回归树总棵数 ,100≤K≤200、第 棵树的学习率 及参数 ;s4.实时监测时,将当前环境因素数据代入模型,通过公式 输出预测误差,再经 得到校准后高精度高程数据。
6.根据权利要求1所述的无砟轨道路基沉降修复的智能化监测方法,其特征在于,沉降-抬升预测模型的训练过程包括:采集历史注浆修复数据构建训练数据集,包含历史高程序列、历史注浆压力序列、路基参数及实测抬升量标签 ,采用误差损失函数 ,通过反向传播算法优化模型参数W和b,其中 是第 组样本的抬升量预测值, 是第 组样本的抬升量实测值, 为训练样本总数。
7.根据权利要求1所述的无砟轨道路基沉降修复的智能化监测方法,其特征在于,步骤五中注浆参数调整规则为:当监测数据超出预设正向阈值时,输出增大注浆压力或注浆量的指令;当监测数据超出预设负向阈值时,输出减小注浆压力或注浆量的指令;当监测数据处于预设阈值区间内时,输出维持当前注浆参数的指令,实现注浆过程闭环控制。
8.根据权利要求1所述的无砟轨道路基沉降修复的智能化监测方法,其特征在于,步骤六中全生命周期监测还包括:构建路基沉降修复全生命周期数据库,整合修复前、修复中及运营期的多源监测数据,采用Prophet时序预测算法分析长期沉降演变趋势,提前预警二次沉降风险;所述数据处理单元与高铁线路综合运维平台对接,将监测数据同步至平台,为预防性养护提供数据支撑。
9.根据权利要求1-8任一权利要求所述的无砟轨道路基沉降修复的智能化监测方法,其特征在于,所述数据处理单元包括边缘计算模块,实时数据处理延迟≤100ms,每1~5秒输出一次抬升量预测值及注浆调整指令,通过可视化终端向现场施工人员推送分级预警信息与操作建议; 基于轨道设计高程与当前沉降量计算确定。
10.一种无砟轨道路基沉降修复的智能化监测系统,其特征在于,包括:监测系统部署装置:用于在路基沉降区域轨道结构两侧全范围布设监测单元,所述监测单元包括静力水准仪、温度传感器、振动加速度传感器、气压传感器、土壤含水率传感器及压实度传感器,按预设规则设置固定监测点,配套配置数据采集仪与数据处理单元,所述数据采集仪通过通讯电缆或无线自组网与各监测点建立连接,数据处理单元通过网络与数据采集仪通信;多源数据采集装置:用于通过监测单元实时采集轨道实时高程数据 、轨道结构表面温度 、列车振动加速度有效值 、大气压力 、路基填料含水率 及压实度 ,通过数据采集仪自动采集并存储上述多源数据,同步上传至数据处理单元;双模型协同处理装置:先通过梯度提升回归树网络构建多因素误差修正模型,以环境因素原始项、二次项及交互项构成的向量为输入,经误差预测模型得到预测误差后,结合原始高程数据计算出校准后高程;沉降-抬升预测模型装置:用于整合校准后高程序列、注浆压力序列及路基参数形成输入向量,通过模型输出未来预设时间段的抬升量预测值,双模型协同实现数据精准校准与抬升趋势预判;施工指导装置:根据抬升量预测值 与目标抬升量 的偏差 ,生成注浆参数调整指令,指导现场动态调整注浆量与压力;全生命周期监测装置:天窗施工结束后,监测单元保持安装状态,在列车运行期间持续采集数据,数据处理单元实时分析轨道结构状态,实现安全预警。