考虑参数不确定性的列车-桥梁垂向耦合振动的PC-ARMAX 代理模型研究

韩 旭，向活跃，李永乐

(西南交通大学桥梁工程系，四川，成都 610031)

近年来，随着高速铁路建设的迅猛发展，列车的运行速度得到了大幅度的提升，而列车在桥梁上运行时，与桥梁间存在着动力相互作用，这种相互作用随着列车速度的提升变得愈发显著，进而对运行车辆的安全性和舒适性产生影响，为了确保高速列车在桥上运行时的安全性和舒适性，开展车-桥耦合振动分析显得尤为必要[1-2]。

由于施工误差、材料离散性、运营季节、运营环境等因素的影响，车体质量、刚度、阻尼和桥梁的弹性模量等参数存在随机性，这会对车-桥耦合系统的动力响应产生不可忽略的影响[3]。对车-桥系统参数随机性影响的研究，蒙特卡洛模拟(MCS)是最常用的一种分析方法，Wu 等[4]通过MCS 方法研究了车-桥系统的材料密度、弹性模量等随机参数对结构响应的影响。但车-桥耦合系统的失效概率通常很低，采用MCS 则需要计算大量的统计样本，由此产生的计算成本是无法接受的。

为了克服MCS 计算效率低的问题，随机振动方法得到大量运用，其中包含概率密度演化法、响应面法、随机摄动方法等[5-7]。余志武等[8]将广义概率密度演化方法与数论选点法相结合，研究了列车参数随机时车-桥耦合系统的响应，在精度满足要求的前提下相比MCS 计算效率大幅度提高。Cho 等[9]通过改进响应面法研究了高速铁路车-桥系统的可靠性，考虑了列车和桥梁的不确定性参数对列车运行时的安全性和舒适性的影响。……