Characterized In-sahada Yaya Davranışı geçerli İnsan kaynaklı Titreşimlerin Simülasyonu

Bu prosedürün genel amacı, insan kaynaklı yükleri karakterize etmek ve ardından indüklenen yapısal titreşimleri doğrulamak için yayaların izlenen hareketini kullanmaktır. Bu yöntem, bireysel yürüme davranışının karakterizasyonu, bir kalabalıktaki yayalar arasındaki korelasyonun tanımlanması ve insan-yapı etkileşimi fenomeninin nicelleştirilmesi gibi insan kaynaklı titreşimler alanındaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin temel avantajı, yerinde uygulanabilmesi ve böylece gerçek trafik koşullarını analiz etmemize izin vermesidir.

Saha içi gözlemler, temsili yükleme verileri hakkında ayrıntılı ve doğru bilgi elde etmenin tek yoludur. Bu nedenle, yaya uyarımı için kullanılan yük modellerinin daha da geliştirilmesi ve doğrulanması için gereklidirler. Prosedürü gösterenler, araştırma grubumuzun üç doktora öğrencisi olan Klaus Lievens, Xinxin Wei ve Krumka Kasapova ve akademik asistan Bram Gezels olacak.

Yayaların hareketini kaydetmek için kablosuz hareket izleyicileri kullanın. Sensörleri yapılandırmak için, kablosuz bağlantıyı kurmak üzere MT yönetici yazılımını kullanın. İnsan hareketini yakalamak için en az 60 hertz olması gereken istenen örnekleme hızını belirtin.

Ardından, bağlanana kadar hareket izleyicilerle yavaş hareketler yapın ve ardından ölçüm modunu etkinleştirerek devam edin. Ardından, tüm aktif hareket izleyicilerin atalet verilerini görüntüleyin. Şimdi, her katılımcının kütle merkezine mümkün olduğunca yakın bir hareket izleyici takın.

Hareket izleyiciyi katılımcıya sağlam bir şekilde sabitleyin, böylece tam ve güvenli olur. Artık veriler gerektiği gibi kaydedilebilir. Laboratuvarda ölçümler yapılırken, insan deneğin hareketi, bir kuvvet plakası ile ölçülen yer reaksiyon kuvvetleri ile eş zamanlı olarak izlenebilir.

İlk olarak, kuvvet plakasını ve edinme ayarlarını yapılandırmak için beraberindeki yazılımı kullanın. İstenen doğruluğa ve ilgili yükleme türüne uygun bir kazanç ve örnekleme hızı seçin. İnsan kaynaklı yükler için, kazancı maksimum 4.879 Newton kuvvet için ayarlayın ve örnekleme hızını 200 hertz olarak ayarlayın.

Bir ölçümü her zaman boş bir kuvvet plakası ile başlatın ve bitirin. Plaka boşken kuvveti sıfırlamak için dara işlevini veya otomatik ofset düzeltmesini kullanın. Darası alındıktan sonra, veriler gerektiği gibi kaydedilebilir.

Sahada gerçekleştirilen ölçümler için, yapısal titreşimler, bir yaya köprüsünün orta açıklığı gibi ilgili yerlerde ölçülebilir. Bunu yapmak için yer değiştirme, hız veya ivme algılama kayıt cihazlarını kullanın. Kayıt cihazlarını üreticinin talimatlarına göre yapılandırın.

Kayıt cihazlarını istenen yerlere yerleştirdikten sonra, genel bir referans çerçevesine uygun olarak düzleştirin. Laboratuvarda, hareket izleyicileri ve kuvvet plakasını ayarladıktan sonra veri kaydını başlatın. Ardından, katılımcıdan kuvvet plakasına basmasını ve en az 30 saniye hareketsiz durmasını isteyin.

Bu nedenle, katılımcıyı tartın. Ardından, temel zorlama frekansını dikte etmek için bir metronom başlatın. Ardından, katılımcıdan yürüme, zıplama veya sallanma gibi metronom sinyalinin hızında hareket etmesini isteyin.

Bu aktiviteyi yeterli sayıda döngü için kaydedin, 60 döngü önerilir. Döngüler tamamlandığında, katılımcıdan plakadan inmesini isteyin. İlgilenilen bir sivil yapı üzerinde sahada yürütülen deneyler için, hareket izleyicilerini ve yapısal titreşimleri kaydedecek bir sensör ağını kurun.

Dış mekanda, metronom sinyalini yükseltmek için bir megafon kullanılabilir. Sahada, deneyin tekrarlanabilirliğini kontrol etmek için testi en az üç kez, tercihen dört kez tekrarlayın. Birden fazla toplama sisteminin kullanıldığı ve tetikleyici veya ortak kanalın mevcut olmadığı herhangi bir ortamda, güçlü bir etki gibi her sistemin kaydedebileceği tek bir olay kullanarak cihazları senkronize edin.

Her testin başına ve sonuna eşitleme olayları ekleyin. Bu olaylara bağlı olarak, farklı sistemlerin verileri çevrimdışı olarak senkronize edilebilir. Birden fazla sensör tipi ile dinamik ölçümler yaparken, verilerin senkronizasyonu çok önemlidir.

Bu nedenle ya tek bir veri toplama sistemi kullanmaya çalışıyoruz ya da sistemlerin ortak bir sinyali kaydetmesini sağlıyoruz. Yükleme döngülerinin nominal olarak aynı olayları arasındaki süreyi belirleyerek başlayın. Referans laboratuvarı deneyleri için bu adımı hem yaya hareketi verileri hem de kuvvet plakası verileri üzerinde gerçekleştirin.

Verileri yükledikten sonra, örnekleme hızını belirtin ve ortalama yükleme sıklığını tahmin edin. Ayrıca, gerekirse ilgili zaman penceresini belirtin. Bu prosedürdeki en kritik adım, izlenen yaya hareketinden her bir yük döngüsünün başlangıcının tanımlanmasında yatmaktadır.

Yayanın zaman değişkenli ilerleme hızını hesaplamamızı sağlayan bu zamanlama bilgisidir. Laboratuvardaki deneylerin analizi için, ilk ve son beş döngüyü analizden çıkarın ve kalan 50 ile çalışın. Verileri kaydetmeden önce zamanlama bilgilerini görsel olarak kontrol ettiğinizden emin olun.

Şimdi, ortalama temel yükleme frekansını, sonraki yükleme döngüleri arasındaki ortalama sürenin tersi olarak hesaplayın. Birden fazla yaya söz konusu olduğunda, belirlenen zamanlama bilgileri korelasyonlarını analiz etmek için uygulanabilir. Deneylerin yerinde analizi için bir sonraki adım, indüklenen yapısal tepkiyi simüle etmek için belirlenen zamanlama bilgilerini kullanmaktır.

İlk olarak, test yapısının modal parametrelerini tanımlayın. Bunlar, doğal frekansları, modal sönümleme oranlarını ve kütle normalleştirilmiş modal yer değiştirmeleri içerir. Devam etmeden önce kalıcı giriş bilgilerini görsel olarak kontrol ettiğinizden emin olun.

İkinci olarak, yayaların özelliklerini ve indüklenen yüklerini tanımlayın. Bunlar, yük tipini, ağırlığını, yürüme yolunu veya konumunu, ortalama ilerleme hızını ve yük döngülerinin zamanlamasını içerir. Çıktı konumları gibi çözüm parametrelerinin yanı sıra zaman parametrelerini de belirtin.

Ardından, ilgili katılımcılar için simüle edilmiş yapısal yanıtı çalıştırın ve kaydedin. Daha önce olduğu gibi, devam etmeden önce sonuçları görsel olarak kontrol edin. Üçüncüsü, karşılık gelen vektörleri toplayarak bireysel yanıtların üst üste binmesi yoluyla toplam yapısal yanıtı hesaplayın.

Ardından, sonucu, verilerin grafiksel bir temsili ile ölçülen yapısal yanıtla karşılaştırın. Laboratuvarda test edilen tek bir yayadan, her bir yük döngüsünün başlangıcı belirlendi. Bu veriler, mavi renkle gösterilen yürüme kuvvetlerini simüle etmek ve siyah renkle gösterilen ölçülen kuvvetlerle karşılaştırmak için kullanılır.

Gerçek yürüme kuvvetlerinin iyi bir yaklaşımı elde edildi. Benzer şekilde, bir yaya köprüsündeki altı yayanın yürüme davranışı analiz edildi. Yine, her bir yük döngüsünün başlangıcı, izlenen yaya hareketinden tanımlandı.

Bu yük çevrimi bilgisi daha sonra yaya kaynaklı kuvvetleri simüle etmek için kullanıldı. Yaklaşık 16 saniye sonra yayalar adım adım yürürken, 50 saniye sonra önemli bir senkronizasyon kaybı gözlendi. Yayalar arasındaki yük döngülerinin zamanlaması karşılaştırıldığında, senkronizasyon oranının yaklaşık 50 saniye sonra %60'a düştüğü bulundu.

Yapısal tepki daha sonra simüle edildi. Yayaların ilerleme hızının sabit ve gri renkle gösterilen metronom sinyaliyle aynı olduğu varsayıldığında, sonuç siyah renkle gösterilen ölçümleri önemli ölçüde fazla tahmin etti. Simülasyon, mavi renkle gösterilen, belirlenen zaman değişkeni ilerleme hızı oranını hesaba kattığında, ölçülen yanıta açıkça daha yakındı.

Bu prosedür, yayaların doğal yürüme davranışlarını analiz etmek için uygulanabilir. Bu şekilde, yayalar arasındaki korelasyon için uygun modellerin geliştirilmesi için gerekli girdi sağlanır. Ek olarak, ölçülen ve simüle edilen yapısal tepki arasındaki karşılaştırma, yaya uyarması için kullanılan yük modellerini doğrulamamıza ve kalibre etmemize olanak tanır.

Bunu yaparak, eklenen sönümleme gibi insan-yapı etkileşimi fenomenlerinin etkisi de araştırılabilir.