本书在作者2014年出版的《地铁列车振动环境影响的预测、评估与控制》一书基础上，对"振动预测"这一子问题进行了长达八年持续系统性的研究，研究先后获得2项国家自然科学基金面上项目的资助。本书包括两大部分内容，其一是结合近期新ISO标准和国标中对轨道交通环境振动分阶段预测的基本原则，结合我国地铁建设阶段性提出在可行性研究阶段、初步设计阶段和施工设计阶段分别采用初步预测、确认预测和精准预测三类不同精准度的预测方案。作者及研究团队在这三类预测方案中提出了一系列原创性的理论和技术，对填补我国在该领域构建完整的预测评估体系提供了参考。其二是针对地铁列车振动不确定性开展了研究。到目前为止，我国地铁列车振动还处于定值预测阶段，对预测不确定性的研究尚没有与工程实践相结合。作者在两项国家自然科学基金的资助下，对这一问题进行了开创性的研究，尤其是对振动源强不确定性的理论构建和影响因素取得了重要进展，结合作者在青岛地铁开展的长达一年多的跟踪监测试验，进一步验证了这些理论和假设的正确性。这部分内容为我国未来开展地铁列车环境振动概率预测提供了坚实的基础。

目录
前言
第1章绪论1
1.1轨道交通振动环境影响及预测的基本概念1
1.1.1轨道交通振动环境影响简述1
1.1.2预测、评估与控制的概念2
1.1.3预测体系与方法4
1.2三类预测方法的研究进展6
1.2.1初步预测6
1.2.2确认预测7
1.2.3精准预测12
1.3预测不确定性问题14
1.3.1预测结果精准度与方法可靠性评价14
1.3.2预测不确定性来源16
1.4振动预测现状22
第2章地铁列车振动初步预测方法24
2.1解析传递函数快速预测方法24
2.1.1预测原理与实现流程24
2.1.2算例分析27
2.2机器学习法预测地表振动34
2.2.1人工神经网络的基本原理34
2.2.2人工神经网络的应用36
2.3机器学习法预测源强40
2.3.1参数与样本40
2.3.2数据处理与验证方法45
2.3.3模型构建和优化46
2.3.4不同算法预测结果评估对比49
2.3.5BP神经网络的迁移学习52
2.4响应面预测方法54
2.4.1响应面预测模型54
2.4.2响应面预测模型的应用56
第3章地铁列车振动确认预测方法60
3.1周期性隧道-地层系统解析模型60
3.1.1基本原理60
3.1.2模型验证65
3.1.3算例分析69
3.2周期性有限元-无限元数值模型72
3.2.1基本原理72
3.2.2案例分析76
3.3波有限元数值模型81
3.3.1波有限元法的基本原理82
3.3.2地层性质变化对响应的影响85
第4章地铁列车传递函数预测方法92
4.1深孔激振传递函数预测方法92
4.1.1预测原理与实现流程92
4.1.2深孔激振试验96
4.1.3预测算例106
4.2隧道内激振传递函数预测方法109
4.2.1预测原理与实现流程109
4.2.2案例研究111
4.3地表逆向激振传递函数预测方法119
4.3.1试验目的与原理119
4.3.2试验介绍119
4.3.3试验结果125第5章基于FTA框架的地铁振动混合预测方法131
5.1FDL+LSTML预测模式的力学机理及混合预测模型131
5.1.1FDL+LSTML预测模式的力学机理134
5.1.2混合预测模型141
5.2不同地铁列车激励作用下振动响应对比分析144
5.3线传递率级计算原理及影响因素分析147
5.3.1多点激励等效线振源激励模式振动传递特征的数学机理分析148
5.3.2均匀弹性半无限空间线传递率级计算精度影响因素分析150
5.3.3水平成层弹性半无限空间线传递率级计算精度影响因素分析162
5.3.4等效误差分析172
第6章列车振动源强的全系统跟踪试验研究180
6.1全系统跟踪试验方案180
6.2测试内容与测试设备182
6.2.1振源加速度测试182
6.2.2轮、轨表面粗糙度测试182
6.3跟踪试验分析185
6.3.1车轮踏面粗糙度测试结果186
6.3.2钢轨表面粗糙度测试与区间动态高低不平顺191
6.3.3隧道壁振动加速度分析193
6.3.4隧道壁加速度跟踪对比分析196
6.3.5隧道壁测点Z振级与列车运营里程的对应关系201
6.4轮、轨养护维修对源强的影响203
6.4.1钢轨打磨对振源加速度的影响203
6.4.2车轮镟修对振源加速度的影响205
第7章车轮不圆顺谱与轨道不平顺谱随机耦合激励模型207
7.1振源分析模型中的轮、轨动态激励信息207
7.2轮、轨联合激励模型208
7.2.1简化的轮轨相互作用模型208
7.2.2线性时不变系统的“激励-响应”关系210
7.2.3输出响应的自相关函数213
7.2.4轮轨耦合粗糙度谱215
7.3频域车辆-轨道耦合解析模型221
7.3.1车辆模型222
7.3.2轨道模型224
7.4车辆-轨道的耦合关系及系统响应的求解225
7.4.1车辆-轨道的耦合关系225
7.4.2轮轨耦合不平顺谱拟合方法225
7.4.3轮轨力的求解226
7.4.4轨道动力响应的求解227
7.5轮、轨联合激励模型的案例计算及试验分析227
7.5.1理论算例分析228
7.5.2现场试验案例分析232
第8章多随机因素联合作用下列车振源不确定性分析236
8.1轨道钢轨表面粗糙度谱及车轮不圆顺谱的随机模型236
8.1.1随机钢轨表面粗糙度谱237
8.1.2随机车轮不圆顺谱243
8.2随机车辆参数及随机激励对振源频域振动响应的影响247
8.2.1随机车辆参数对振源频域振动响应的影响249
8.2.2随机车辆参数及随机车轮不圆顺谱对振源频域振动响应的影响260
8.2.3随机车辆参数及轮轨耦合不平顺谱对振源频域振动响应的影响268
第9章考虑随机振动源强的地铁列车振动环境影响概率预测方法276
9.1考虑地下线路特征及随机振动源强的混合预测模型276
9.1.1力密度级计算方法对比分析276
9.1.2考虑随机振动源强力密度级的混合预测模型281
9.2预测方法285
9.3预测案例工程背景及类比断面现况测试289
9.3.1工程背景289
9.3.2类比断面振动源强及地表振动现况测试289
9.4考虑实测随机振动源强的地铁列车振动环境影响概率预测294
9.4.1数值模型建立与校核294
9.4.2概率预测结果分析297
9.5考虑多随机因素的地铁列车振动环境影响概率预测298
第10章地层参数不确定性对振动预测的影响301
10.1贝叶斯理论302
10.2地基土层剪切模量的概率分布模型303
10.2.1MASW现场测试提取频散曲线303
10.2.2剪切模量先验概率分布模型307
10.2.3构建似然函数309
10.2.4剪切模量后验概率分布模型311
10.3地基土层材料阻尼比的概率分布模型314
10.3.1阻尼比先验概率分布模型314
10.3.2构建似然函数318
10.3.3阻尼比后验概率分布模型319
10.3.4收敛性和独立性检验321
10.4剪切模量不确定性对地面振动预测的影响322
10.5材料阻尼比不确定性对地面振动预测的影响325
10.6土参数双随机变量对地面振动预测的影响328
参考文献331