考虑地铁车站振动持时与环境因素耦合的舒适度评价方法
成果类型:: 发明专利
发布时间: 2023-10-24 22:12:24
本发明公开了考虑地铁车站振动持时与环境因素耦合的舒适度评价方法。该方法采用振动均方根加速度aw作为评价基础值,在频率计权的基础上,引入了振动加速度持时的计权,进一步得到评价量a;基于隶属度函数与概率理论,建立初步的人群振动烦恼度模型。同时,考虑噪音、温度、湿度、风速等环境因素的耦合效应,引入噪音声级影响系数与SSD影响系数,最终形成了考虑振动加速度持时与环境因素耦合效应的舒适度评价方法。
该方法考虑了振动加速度持续时间,同时引入了车站环境因素的耦合影响效应,能够通过影响系数的方式,实现环境因素对人体舒适感知的双向影响评价,为车站内划分不同功能区及舒适度评价提供了依据,应用前景广阔。
目前,各国舒适度评价标准主要是采用限制动力响应法进行舒适度评价,即工程结构的加速度指标不超过标准限值。代表性标准有ISO2631、BSI6841、《城市区域环境振动标准》(GB10071‑88)。这种评价方法只能得到“舒适”或“不舒适”,满足规范与不满足规范等定性的结论。为了能定量的评价工程结构舒适度,国内外研究人员也做了一些研究分析。其中,专利CN105046055A公开了一种地铁环境振动与噪声联合效应的烦恼度的评价方法。上述方案根据振动振级、噪音声级分别建立了振动、噪音烦恼度模型,再根据人在振动和噪音共同作用下特点,建立联合烦恼度模型。但此方案对人体受振持时的重要影响未有涉及;其次,只考虑了噪音的影响,还存在其他种种影响人主观感受的环境因素尚未考虑,并且噪音和振动的联合效应考虑过于简单,不能很好反应噪音对振动舒适度的双向影响——当噪音在一定程度以内时,会干扰人的感知,分散人的注意力,让人忽略或减弱了本身的烦恼程度,但当噪音超出这一范围时会加重人感知振动烦恼的程度,令人更加烦恼;车站振动响应各个部位都不一样,在同一工况下,处于不同位置的人的烦恼度各不相同,需要进行综合考虑。
该方法基于模糊数学和概率理论,考虑振动加速度持时的影响,建立振动环境下的人群烦恼度模型,同时考虑环境中多种因素对人群感官的影响,引入环境因素影响系数,建立多因素耦合的烦恼度模型。本评价方法考虑了振动加速度持时的影响,改善了现有技术中仅考虑频率计权的单一指标而忽略其他因素的问题。同时引入影响系数来体现车站环境因素的耦合影响效应,影响系数能够反应环境因素对人体舒适感知的正面和负面效应——当环境因素在一定程度以内时,会干扰人的感知,分散人的注意力,让人忽略或减弱了本身的烦恼程度;但当环境因素超出这一范围时会加重人感知振动烦恼的程度,令人更加烦恼。本方法能相对准确地计算出振动和环境噪声、温度、湿度、风速等共同因素影响下的人群烦恼度,可以对地铁车站各个区域进行舒适度评价,划分不同的功能区,合理利用车站空间;也可以更准确计算出车站整体舒适度,尤其适用于空间大、复杂的车站。
本团队由武汉大学水利水电学院二级教授、博士生导师领衔的专家以及博士生组成。团队长期致力于水利水电工程爆破技术和岩石动力学方面的科研及教学工作。由卢教授所领导的团队先后主持国家自然科学基金和973计划课题等基础研究项目10多项,主持和参与了三峡、锦屏和白鹤滩等20多项国家重点水利水电工程的科研和生产项目。在爆破破岩机理、岩体开挖瞬态卸荷效应和爆破振动控制等方面取得研究进展,获国家科技进步二等奖3项(2项排名第2、1项排名第4)、省部级科技进步一等奖2项(均排名第1),发表SCI和EI收录论文200多篇,授权发明专利20多项。同时卢教授还兼任国际爆破破岩组织委员会委员、中国爆破行业协会副会长、中国水利学会工程爆破专委会主任委员、中国力学学会工程爆破专委会副主任委员、中国岩石力学与工程学会岩石动力学专委会副主任委员、中国力学学会理事、中国岩石力学与工程学会理事、《爆破》编委会副主任委员、《岩土工程学报》和《振动与冲击》编委等职。团队科研实力雄厚、能力出众、产出和转化能有效结合。
该发明提出的考虑地铁车站振动持时与环境因素耦合的舒适度评价方法,相比较于传统结构方法,本发明可以对地铁车站各个区域进行舒适度评价,划分不同的功能区,合理利用车站空间;也可以更准确计算出车站整体舒适度,尤其适用于空间大、复杂的车站。本项技术研发过程中累计投入50余万元,直接产生经济效益1000余万元。在当前基础上,未来将在本发明成果的基础上进一步完善。
本技术基于国家发明专利——考虑地铁车站振动持时与环境因素耦合的舒适度评价方法,通过工程实践,证明了该方法相较于传统结构方法,更科学,在当前基础上,将持续对该方法进行完善。