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矢距差方法表征轨道平顺性状态的适用性分析
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作者 魏晖 杨飞 +2 位作者 朱洪涛 谢智峰 曹娟华 《铁道工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期30-35,共6页
研究目的:在高速铁路建造技术引进的过程中,为表征轨道的高低、轨向的平顺性,我国引入了矢距差方法。然而矢距差方法在轨道状态评价及维修作业指导中的效果存在一定的争议,其在轨道管理中的适用性亟需明确。为厘清这一现象背后的机制,... 研究目的:在高速铁路建造技术引进的过程中,为表征轨道的高低、轨向的平顺性,我国引入了矢距差方法。然而矢距差方法在轨道状态评价及维修作业指导中的效果存在一定的争议,其在轨道管理中的适用性亟需明确。为厘清这一现象背后的机制,本文首先从矢距差与车体加速度的相关性问题切入,采用相关系数与归一化互信息评价矢距差对车辆动力学响应的反映能力;然后从矢距差的轨道偏差状态空间描述的角度,通过建立矢距差下的轨道偏差状态空间表达式并分析其能观性,讨论矢距差对轨道偏差状态的表征能力,明确其指导作业性能;最后比较了中点矢距对轨道平顺性状态的表征性能。研究结论:(1)5 m/30 m及150 m/300 m矢距差与车体加速度间呈弱相关关系,且无证据显示二者间存在非线性映射结构;(2)由于5m/30m或150m/300m矢距差所表征的状态空间不完全能观,故难以通过矢距差指导轨道维修作业;(3)中点矢距所表征的轨道系统不能观状态数较少,补充少量测量条件即可实现轨道偏差状态的完全能控能观,同时与车体加速度呈强相关关系,一定程度上更有利于轨道评价及维修作业;(4)本文研究解释了矢距差方法在高速铁路轨道评价与轨道维修中存在的适用性问题,可为合理选择轨道不平顺表征方法提供一定的理论依据。 展开更多
关键词 高速铁路 轨道不平顺 矢距差 相关性 状态空间描述
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基于DTW的轨道动静态检查数据的匹配方法 被引量:16
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作者 魏晖 杨飞 +2 位作者 朱洪涛 张美芸 殷华 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期78-86,共9页
目前,尚未明确轨道动静态检查结果间的匹配关系,其直接影响轨道不平顺的评价与维修。为实现动检与静检高低、轨向在数据层面的匹配,从动静检不平顺的定义出发,以矢距构造高低、轨向的查询序列与匹配序列。利用动态时间规整计算序列间的... 目前,尚未明确轨道动静态检查结果间的匹配关系,其直接影响轨道不平顺的评价与维修。为实现动检与静检高低、轨向在数据层面的匹配,从动静检不平顺的定义出发,以矢距构造高低、轨向的查询序列与匹配序列。利用动态时间规整计算序列间的规整路径,并由规整路径的稳健估计修正里程基准,以缩减搜索空间。对修正后的序列再次进行动态时间规整,得到最优规整路径,实现动静检高低、轨向不平顺在数据层面的识别与对齐。采用Pearson相关系数、锁相值及平均绝对误差对匹配的一致性、同步性及准确性进行评价。以某高铁的左高低动静检数据为例,对上述方法进行验证。验证结果显示,动静检匹配波形的一致性、同步性及准确性良好,其匹配后序列间相关系数为0.970,锁相值为0.954,平均绝对误差0.215 mm,优于单纯的里程基准修正的匹配结果。通过矢距序列的动态时间规整-里程基准修正-二次时间规整,可实现轨道动静检高低、轨向数据的匹配。上述方法为深入讨论不平顺的动静映射问题提供了技术依据,并可用于轨道状态信息的深度挖掘。 展开更多
关键词 动静态检查 数据匹配 动态时间规整 中点矢距 匹配性能
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车载全站仪站点位置参数精测方法研究 被引量:6
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作者 吴维军 朱洪涛 +2 位作者 曹娟华 王东益 龚杰 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第11期2764-2771,共8页
高位置精度和高平顺性精度是高速铁路高速行车的需要,为此需要对轨道进行精确测量,而全站仪站点位置参数的测定,正是车载全站仪轨道精测方法中的关键问题。本文通过小车空间坐标系下轨道中线横垂向偏差方程和最小二乘原理下的多点平差方... 高位置精度和高平顺性精度是高速铁路高速行车的需要,为此需要对轨道进行精确测量,而全站仪站点位置参数的测定,正是车载全站仪轨道精测方法中的关键问题。本文通过小车空间坐标系下轨道中线横垂向偏差方程和最小二乘原理下的多点平差方法,求解全站仪位置参数。计算机仿真和测量实验表明,全站仪位置参数的解算精度能够满足线路横垂向偏差的测量中误差小于1.67 mm的精度要求,在实际的轨道精调中可以应用于线路绝对位置的精调测量。 展开更多
关键词 高速铁路 轨道精调 全站仪 平差方法
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车载全站仪位姿估计方法研究 被引量:3
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作者 吴维军 朱洪涛 +3 位作者 曹娟华 熊丽娟 殷华 赵书琦 《铁道标准设计》 北大核心 2018年第12期51-56,共6页
提出一种移动站车载全站仪位姿估计方法,结合线路线形、小车姿态及1个CPIII控制点测量信息等,对后续站全站仪位置和姿态进行估计,并已此为基础计算CPIII控制点相对于全站仪的位置,实现全站仪免置平设站测量的自动化。理论分析表明,位姿... 提出一种移动站车载全站仪位姿估计方法,结合线路线形、小车姿态及1个CPIII控制点测量信息等,对后续站全站仪位置和姿态进行估计,并已此为基础计算CPIII控制点相对于全站仪的位置,实现全站仪免置平设站测量的自动化。理论分析表明,位姿估计误差的大小与线路质量关系密切,但与全站仪ATR窗口搜索范围(缺省值为4°)相比,旋转照准精度足够满足要求。线路试验表明,以免置平车载全站仪位姿估计为基础,程序能准确计算出目标棱镜所在的方位,实现免置平自动设站(自动旋转和自动测量),一定程度提升测量效率与用户体验。 展开更多
关键词 全站仪 设站 位姿估计 CPIII控制点
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高速铁路免置平车载全站仪CPⅢ自动照准测量方法研究 被引量:2
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作者 曹娟华 朱洪涛 +3 位作者 朱嫣 吴维军 叶秋林 卢仕山 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期12-20,共9页
在车载全站仪免置平设站中,考虑全站仪测量精度和CPⅢ控制网的相对精度,通常需要进行多余观测以提高设站精度,但其依靠人工照准和观测的方式,测量效率低,操作体验差,难以满足高速铁路无砟轨道测量在效率和适应性方面的要求。基于车载全... 在车载全站仪免置平设站中,考虑全站仪测量精度和CPⅢ控制网的相对精度,通常需要进行多余观测以提高设站精度,但其依靠人工照准和观测的方式,测量效率低,操作体验差,难以满足高速铁路无砟轨道测量在效率和适应性方面的要求。基于车载全站仪位置姿态模型,提出一种免置平车载全站仪CPⅢ自动照准测量方法。计算机仿真结果表明,通常情况下,该方法能确保全站仪在免置平设站过程中正确锁定和照准目标棱镜;当线路偏差较大时,个别目标的正确锁定存在挑战,通过程序法或补偿法进行处理,可保证设站自动化的顺利进行。线路试验表明,基于免置平自动设站CPⅢ自动照准方法,设站测量效率提高1倍,综合测量效率提高50%,用户评价和体验得到改善。 展开更多
关键词 高速铁路 车载全站仪 免置平设站 自动照准测量
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一种车载免置平全站仪概略位姿求解方法 被引量:1
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作者 曹娟华 朱洪涛 +3 位作者 吴维军 魏晖 殷华 朱敏 《铁道标准设计》 北大核心 2022年第7期30-35,共6页
“相对+绝对”复合测量是轨道测量技术研究和发展的主要方向,在既有线养护维修中也具有广阔的应用前景。车载全站仪免置平设站是复合测量中的重要环节,解决不依赖线路设计线形的车载免置平全站仪概略位姿求解方法,关系免置平设站及其线... “相对+绝对”复合测量是轨道测量技术研究和发展的主要方向,在既有线养护维修中也具有广阔的应用前景。车载全站仪免置平设站是复合测量中的重要环节,解决不依赖线路设计线形的车载免置平全站仪概略位姿求解方法,关系免置平设站及其线路测量的工作效率,关乎复合测量模式在不同工况下的适用性。在不依赖线路设计线形的情况下,基于全站仪虚拟水平测量坐标系,实现概略位姿估计参数和设站点未知数求解的降维,进而构建概略位姿求解模型,达到基于2个CPⅢ控制点进行免置平设站概略位姿求解的目的。该方法构思精巧,原理清晰,为提高设站效率和测量自动化奠定了基础。理论精度分析表明,基于该求解算法可获得较高精度的站点信息,用其估算后续CPⅢ点照准方向,方向中误差≯0.29°,远小于理论允许值0.67°。线路试验表明:在自动设站过程中全站仪均能准确地找到待测目标,照准误差≯0.5°,具有较强的实用性。 展开更多
关键词 复合测量 全站仪 概略位姿 免置平设站 设站效率 测量自动化
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基于钢轨焊缝提取的轨道不平顺数据里程误差修正 被引量:5
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作者 汪振辉 朱洪涛 +2 位作者 魏晖 吴维军 程志峰 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第10期2421-2426,共6页
为修正轨检仪历史数据里程误差以保证数据具有可对比性,基于轨道结构特征——呈规律性分布的钢轨焊缝,采用轨检仪轨面高低数据提取焊缝特征:通过动态标准差和滑动平均预处理原始高低数据以加强焊缝特征,建立3次样条插值寻峰模型以提取... 为修正轨检仪历史数据里程误差以保证数据具有可对比性,基于轨道结构特征——呈规律性分布的钢轨焊缝,采用轨检仪轨面高低数据提取焊缝特征:通过动态标准差和滑动平均预处理原始高低数据以加强焊缝特征,建立3次样条插值寻峰模型以提取焊缝特征位置,以真实焊缝里程进行轨检仪历史数据里程误差修正。试验结果表明:在不额外增加设备的情况下,经过里程修正后的历史数据之间误差绝对值积分降低50%,相关系数能够达到0.90。研究成果可为后期轨道养护和预测不平顺提供技术支持。 展开更多
关键词 轨检仪 里程误差修正 3次样条插值 提取焊缝 关键设备
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激光测量在高速铁路扣件扣压力检测的适用性研究 被引量:12
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作者 余喆琦 朱洪涛 王志勇 《铁道标准设计》 北大核心 2016年第12期41-45,共5页
为了提高铁路扣件扣压力检测的自动化程度,弥补人工检测精度低、效率低等方面的不足,研发一种基于激光测量原理的扣件扣压力自动检测系统。首先基于人工检测的原理建立高度差的测量模型,然后对测量系统采集到的数据进行处理分析,通过数... 为了提高铁路扣件扣压力检测的自动化程度,弥补人工检测精度低、效率低等方面的不足,研发一种基于激光测量原理的扣件扣压力自动检测系统。首先基于人工检测的原理建立高度差的测量模型,然后对测量系统采集到的数据进行处理分析,通过数据噪声处理、有效数据组的判定、特征点的提取得到测量模型所需结果,验证系统的适用性和有效性。为了验证特征值提取方法的有效性,对H-h高度差的提取结果与标准棒料直径进行比对,精度达到0.0064,在提取效果上具有较优的表现。测量系统的不确定度达到0.086,满足检测精度要求。 展开更多
关键词 高速铁路 激光测量 扣件 扣压力 特征值提取
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轨道不平顺历史数据里程偏差修正研究 被引量:8
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作者 汪振辉 朱洪涛 《铁道标准设计》 北大核心 2019年第12期49-53,共5页
轨道不平顺历史数据之间存在里程偏差,若直接用于轨道不平顺劣化趋势模型必将导致其预测精度低的效果,从而增加轨道预防性维修的难度。因此,解决轨道平顺状态检测数据之间的里程偏差问题是实现预防性维修的前提。既有研究假设里程偏差... 轨道不平顺历史数据之间存在里程偏差,若直接用于轨道不平顺劣化趋势模型必将导致其预测精度低的效果,从而增加轨道预防性维修的难度。因此,解决轨道平顺状态检测数据之间的里程偏差问题是实现预防性维修的前提。既有研究假设里程偏差为常数,实际上里程偏差随机产生且随着里程增加而累加。研究建立基于钢轨接头匹配的不平顺数据里程偏差修正模型,从轨检仪右高低原始弦数据中使用均一阈值提取出钢轨接头,对齐两段数据上提取到的所有钢轨接头后利用Dynamic Time Warping(DTW)算法,修正检测数据之间的同一相邻两钢轨接头之间的不平顺指标,修正后的检测数据相关系数约为0.98,保证了历史数据运用的可靠性。 展开更多
关键词 铁路轨道 轨道不平顺 里程偏差修正 轨检仪 原始弦 DTW
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