محاكاة من الاهتزازات التي يسببها الإنسان استنادا إلى وتتميز في حقل السلوك للمشي

الهدف العام من هذا الإجراء هو استخدام الحركة المتعقبة للمشاة لتوصيف الأحمال التي يسببها الإنسان ، وبالتالي التحقق من الاهتزازات الهيكلية المستحثة. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجال الاهتزازات التي يسببها الإنسان ، مثل توصيف سلوك المشي الفردي ، وتحديد الارتباط بين المشاة في الحشد ، بالإضافة إلى القياس الكمي لظواهر التفاعل بين الإنسان والهيكل. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنه يمكن تطبيقها في الموقع وبالتالي تسمح لنا بتحليل ظروف حركة المرور الحقيقية.

وعمليات الرصد الميدانية هي الطريقة الوحيدة للحصول على معلومات مفصلة ودقيقة عن بيانات التحميل التمثيلية. لذلك ، فهي ضرورية لمزيد من التطوير والتحقق من صحة نماذج الحمل المستخدمة لإثارة المشاة. سيظهر الإجراء كلاوس ليفنز ، وشينشين وي ، وكرومكا كاسابوفا ، ثلاثة طلاب دكتوراه في مجموعتنا البحثية ، وبرام جيزلز ، مساعد أكاديمي.

استخدم أجهزة تتبع الحركة اللاسلكية لتسجيل حركة المشاة. لتكوين المستشعرات، استخدم برنامج إدارة MT لإنشاء الاتصال اللاسلكي. حدد معدل العينة المطلوب ، والذي يجب أن يكون 60 هرتز على الأقل لالتقاط حركة الإنسان.

بعد ذلك ، قم بحركات بطيئة باستخدام متتبعات الحركة حتى يتم توصيلها ، ثم تابع بتنشيط وضع القياس. بعد ذلك ، اعرض بيانات القصور الذاتي لجميع أجهزة تتبع الحركة النشطة. الآن ، قم بتوصيل متتبع الحركة قدر الإمكان بمركز كتلة كل مشارك.

اربط متتبع الحركة بقوة على المشارك بحيث يكون مريحا وآمنا. الآن ، يمكن تسجيل البيانات على النحو المطلوب. عند إجراء القياسات في المختبر ، يمكن تتبع حركة الشخص البشري في وقت واحد مع قوى رد الفعل الأرضي المقاسة بلوحة قوة.

أولا ، استخدم البرنامج المصاحب لتكوين لوحة القوة وإعدادات الاستحواذ. حدد معدل الكسب والعينة وفقا للدقة المطلوبة ونوع التحميل المعني. بالنسبة للأحمال التي يسببها الإنسان ، اضبط الكسب لقوة قصوى تبلغ 4 ، 879 نيوتن ، واضبط معدل العينة على 200 هرتز.

ابدأ دائما القياس وإنهايته بلوحة قوة فارغة. استخدم وظيفة الفارغة أو تصحيح الإزاحة التلقائي لإعادة ضبط القوة عندما تكون اللوحة فارغة. بمجرد الانتهاء ، يمكن تسجيل البيانات على النحو المطلوب.

بالنسبة للقياسات التي يتم إجراؤها في الموقع ، يمكن قياس الاهتزازات الهيكلية في المواقع ذات الصلة ، مثل منتصف امتداد جسر المشاة. للقيام بذلك ، استخدم مسجلات استشعار الإزاحة أو السرعة أو التسارع. قم بتكوين المسجلات وفقا لتعليمات الشركة المصنعة.

بعد وضع المسجلات في المواقع المطلوبة ، قم بتسويتها بالاتفاق مع إطار مرجعي عالمي. في المختبر ، بعد إعداد أجهزة تتبع الحركة ولوحة القوة ، ابدأ تسجيل البيانات. بعد ذلك ، اطلب من المشارك أن يخطو على لوحة القوة والوقوف ساكنا لمدة 30 ثانية على الأقل.

وبالتالي ، قم بوزن المشارك. بعد ذلك ، ابدأ بندول الإيقاع لإملاء تردد التأثير الأساسي. بعد ذلك ، اطلب من المشارك التحرك بوتيرة إشارة بندول الإيقاع ، مثل المشي أو القفز أو التمايل.

سجل هذا النشاط لعدد كاف من الدورات ، يوصى ب 60 دورة. عند اكتمال الدورات ، اطلب من المشارك النزول من اللوحة. بالنسبة للتجارب التي أجريت في الموقع على هيكل مدني ذي أهمية ، قم بإعداد أجهزة تتبع الحركة وشبكة من أجهزة الاستشعار التي ستسجل الاهتزازات الهيكلية.

في بيئة خارجية ، يمكن استخدام مكبر الصوت لتضخيم إشارة بندول الإيقاع. في الموقع ، كرر الاختبار ثلاث مرات على الأقل ، ويفضل أربع مرات ، للتحقق من تكرار التجربة. في أي إعداد عند إستخدام أنظمة اكتساب متعددة ولا يتوفر مشغل أو قناة مشتركة، قم بمزامنة الأجهزة باستخدام حدث واحد يمكن لكل نظام تسجيله، مثل التأثير القوي.

أضف أحداث المزامنة إلى بداية كل اختبار ونهايته. بناء على هذه الأحداث ، يمكن مزامنة بيانات الأنظمة المختلفة في وضع عدم الاتصال. عند إجراء قياسات ديناميكية باستخدام أكثر من نوع واحد من أجهزة الاستشعار ، فإن مزامنة البيانات ضرورية.

لذلك ، نحاول إما استخدام نظام واحد للحصول على البيانات أو أن تسجل الأنظمة إشارة مشتركة. ابدأ بتحديد الوقت بين الأحداث المتطابقة اسميا لدورات التحميل. بالنسبة لتجارب المختبر المرجعي ، قم بتنفيذ هذه الخطوة على كل من بيانات حركة المشاة وبيانات لوحة القوة.

بعد تحميل البيانات ، حدد معدل أخذ العينات وتقدير متوسط تردد التحميل. حدد أيضا النافذة الزمنية ذات الصلة إذا لزم الأمر. تكمن الخطوة الأكثر أهمية في هذا الإجراء في تحديد بداية كل دورة تحميل من حركة المشاة المتعقبة.

إن معلومات التوقيت هذه هي التي تسمح لنا بحساب معدل السرعة المتغير الزمني للمشاة. لتحليل التجارب في المختبر ، استبعد الدورات الخمس الأولى والأخيرة من التحليل واعمل مع ال 50 المتبقية. تأكد من التحقق بصريا من معلومات التوقيت قبل حفظ البيانات.

الآن ، احسب متوسط تردد التحميل الأساسي باعتباره معكوس متوسط الوقت بين دورات التحميل اللاحقة. عندما يتعلق الأمر بالعديد من المشاة ، يمكن تطبيق معلومات التوقيت المحددة لتحليل ارتباطهم. لتحليل التجارب في الموقع ، تتمثل الخطوة التالية في استخدام معلومات التوقيت المحددة لمحاكاة الاستجابة الهيكلية المستحثة.

أولا ، حدد المعلمات المشروطة لهيكل الاختبار. وتشمل هذه الترددات الطبيعية ونسب التخميد المشروط والإزاحة المشروطة الطبيعية للكتلة. تأكد من التحقق بصريا من معلومات الإدخال المشروط قبل المتابعة.

ثانيا ، حدد خصائص المشاة وأحمالهم المستحثة. وتشمل هذه نوع الحمل والوزن ومسار المشي أو الموقع ومتوسط معدل السرعة وتوقيت دورات التحميل. حدد معلمات الحل، مثل مواقع الإخراج، بالإضافة إلى معلمات الوقت.

بعد ذلك ، قم بتشغيل وحفظ الاستجابة الهيكلية المحاكاة للمشاركين المعنيين. كما كان من قبل ، تحقق بصريا من النتائج قبل المتابعة. ثالثا ، احسب الاستجابة الهيكلية الإجمالية من خلال تراكب الاستجابات الفردية عن طريق جمع المتجهات المقابلة.

بعد ذلك ، قارن النتيجة بالاستجابة الهيكلية المقاسة بتمثيل رسومي للبيانات. من أحد المشاة الذي تم اختباره في المختبر ، تم تحديد بداية كل دورة تحميل. تستخدم هذه البيانات لمحاكاة قوى المشي ، الموضحة باللون الأزرق ، ومقارنتها بالقوى المقاسة الموضحة باللون الأسود.

تم الحصول على تقريب جيد لقوى المشي الحقيقية. وبالمثل ، تم تحليل سلوك المشي لستة مشاة على جسر المشاة. مرة أخرى ، تم تحديد بداية كل دورة تحميل من حركة المشاة المتعقبة

ثم تم استخدام معلومات دورة الحمل هذه لمحاكاة القوى التي يسببها المشاة. بعد حوالي 16 ثانية ، كان المشاة يسيرون في خطوة ، بينما بعد 50 ثانية ، لوحظ فقدان كبير في التزامن. من خلال مقارنة توقيت دورات التحميل بين المشاة ، وجد أن معدل التزامن ينخفض إلى 60٪ بعد حوالي 50 ثانية.

ثم تمت محاكاة الاستجابة الهيكلية. عندما افترض أن معدل سرعة المشاة ثابت ومطابق لإشارة المسرع ، الموضحة باللون الرمادي ، بالغت النتيجة بشكل كبير في تقدير القياسات الموضحة باللون الأسود. عندما أخذت المحاكاة في الحسبان معدل السرعة المتغير الزمني المحدد ، الموضح باللون الأزرق ، كان من الواضح أنه كان أقرب إلى الاستجابة المقاسة.

يمكن تطبيق هذا الإجراء لتحليل سلوك المشي الطبيعي للمشاة. بهذه الطريقة ، يتم توفير المدخلات الأساسية لتطوير نماذج مناسبة للارتباط بين المشاة. بالإضافة إلى ذلك ، تسمح لنا المقارنة بين الاستجابة الهيكلية المقاسة والمحاكاة بالتحقق من صحة ومعايرة نماذج الحمل المستخدمة لإثارة المشاة.

من خلال القيام بذلك ، يمكن أيضا التحقيق في تأثير ظواهر التفاعل بين الإنسان والهيكل ، مثل التخميد الإضافي.