基于2D的钢轨轮廓特征点提取方法研究

钢轨轮廓数据特征点快速、准确提取是保证钢轨轮廓精确匹配、轨道几何不平顺精确检测的前提。对基于二维激光位移传感器(2D)的钢轨轮廓测量数据特征点提取方法进行研究,通过对采集的钢轨半断面轮廓数据采用基于中值误差与连续度自适应调整权值的平滑滤波方法对实测轮廓数据进行平滑处理,解决存在分段的轮廓数据达到分段平滑的效果。提出钢轨轮廓特征曲线的概念,并给出特征曲线的一种定义方式,利用特征曲线上的特征点去快速定位实测轮廓特征点。最后,采用GJ-2型轨道检测车进行试验,通过对实际轨道进行轮廓测量,采用本文所提出的特征点提取方法对实测轮廓数据进行特征点提取,试验证明,该方法能快速、准确地定位轮廓特征点。     

钢轨轮廓全断面高精度动态视觉测量方法研究

在高速动态条件下获取准确的钢轨轮廓检测数据是钢轨维护面临的重要现实问题。本文在分析国内钢轨轮廓检测现状和借鉴国外钢轨轮廓检测经验基础上,对钢轨轮廓全断面动态检测技术进行系统研究。详细推演钢轨轮廓全断面视觉测量方法,建立内外侧钢轨轮廓测量视觉传感器全局测量模型;分析动态检测中车辆振动对钢轨轮廓检测的影响,探明车辆不同类型振动对钢轨轮廓测量误差影响规律,提出基于正交分解的车辆多自由度振动解耦和补偿方法;研制钢轨轮廓全断面动态检测装置,并进行静态标定试验和动态测量试验,试验结果验证方法切实可行。     

钢轨断面轮廓测量仪量值溯源技术研究

介绍钢轨轮廓测量技术现状。根据铁路线路维修中对钢轨断面轮廓的测量需求，分析钢轨断面轮廓测量仪的主要功能和计量性能需求。针对轮廓测量技术原理，提出满足现场测量结果准确度的量值溯源方案和测量注意事项，为相关人员深入了解钢轨断面轮廓测量仪原理，掌握校准方法，保障测量结果的准确可靠提供帮助。     

出口澳大利亚机车限界计算

采用AS7507.1:2009《铁路轨道车辆-轨道车辆外形-第一部分:轨道车辆》中提供的机车车辆限界计算方法,对出口澳大利亚机车限界进行了计算.计算了静态轮廓、基本运动轮廓、水平曲线扫描运动轮廓和竖曲线扫描运动轮廓.计算结果与澳大利亚限界标准提供的参考机车轮廓进行了比较,结果表明该机车满足澳大利亚标准规定的限界要求.     

基于动态模板的钢轨磨耗测量方法研究

对CCD摄像机拍摄的钢轨表面轮廓测量光带进行图像处理,获得单个像素宽的二值化钢轨横截面轮廓;将结构光平面方程与摄像机投影矩阵相结合,对钢轨横截面轮廓进行三维重建,提取钢轨轮廓线中轨腰圆弧段圆心和轨头下端点2个特征点的世界坐标值;由2个特征点和钢轨上任意不与这两点共线的点以及标准钢轨横截面轮廓的空间几何关系动态生成标准模板;将钢轨实测轮廓和动态生成的标准模板轮廓的坐标映射到测量坐标系下,对比计算获得钢轨磨耗值.实验室验证结果表明:该方法能快速、准确地动态生成钢轨横截面轮廓模板,实现钢轨磨耗的高精度测量,且测量结果具有良好的重复性和稳定性.     

基于动态参考的钢轨轮廓失真校准方法

有效修正车体运行过程中轮轨振动引起的廓形检测误差是钢轨廓形动态检测的关键。本文对轮轨振动的多个要素进行系统分析,指出引起廓形失真的点头和摇头振动是检测误差的主要来源;与标准轮廓相比,实测正常轮廓更适合作为曲线校准时的参考轮廓,因此本文提出一种参考轮廓构建方法,并通过在参考轮廓与待校准轮廓轨腰曲线上分别构造凸壳,实现特征点对的快速提取与仿射参数的求解。为验证本文方法的有效性,在室内基于二维激光位移传感器搭建钢轨轮廓测量平台,并进行模拟振动试验。试验结果表明:该方法能有效修正轮轨振动引起的廓形检测误差,检测速度可达225 km/h,具有一定的理论及工程应用价值。     

钢轨断面轮廓检测技术研究

为满足铁路部门不同的市场需求,在充分调研国内外钢轨断面轮廓检测技术的基础上,研制了基于光学成像原理的钢轨断面轮廓动态检测设备,并对基于激光三角测距原理的静态检测设备的研制进行了探讨。动态检测设备主要适用于铁路钢轨断面轮廓病害的快速查找;静态检测设备则适用于铁路钢轨,特别是道岔区域钢轨轮廓的智能化、高精度检测,利于铁路部门精细化检修。     

钢轨轮廓(磨耗)测量的发展轨迹及未来

论述了钢轨磨耗特征量值和钢轨轮廓形状的测量,对钢轨轮廓(磨耗)测量的未来进行了展望。动态测量钢轨轮廓形状已成为可能,关键是要克服振动对测量数据造成的误差。     

基于自适应活动轮廓的图像分割

在活 动轮廓的基础上，引入了统计“图像势能”和松驰法，提出了基于自适应活动轮廓的图像分 割方法。该方法克服了活动轮廓的一些缺陷，能准确、可靠地检测物体曲率高的边缘部分，且分割结果与活动轮廓的初始位置无关。实验结果验证了该方法的有效性。     

基于双重匹配参数估计的钢轨动态轮廓校准方法

减轻运行过程中振动对车载钢轨轮廓检测系统的不利影响,获取实时准确的轮廓检测数据是钢轨维护工作面临的重要问题。在对比激光视像技术和激光位移技术轮廓检测原理异同的基础上,对更适合高速铁路检测精度需求的激光位移技术进行了系统研究,并利用二维激光位移传感器搭建了钢轨轮廓动态测量平台;针对位移技术在动态测量时一直未能有效解决的变形轮廓校正问题,指出传统视像技术的解决方法不能被机械地照用,并提出一种基于轨颚点与轨腰特征区域双重匹配的轮廓仿射变换参数估计方法,然后利用粒子群算法对变换参数进行迭代优化,实现钢轨变形轮廓校准,最后通过模拟振动实验验证了本方法的有效性。实验结果表明,本方法能较为准确地消除振动对测量数据的影响,为激光位移技术在钢轨轮廓高精度动态检测中的推广应用提供了新的思路和技术参考。     

基于GPS/DR的现代有轨电车定位方法研究

针对现代有轨电车运行环境和运营特点,采用GPS定位为主,航位推算为辅的车辆定位方案,确保现代有轨电车在运营线路上定位信息的连续性和完整性。采用卡尔曼滤波等数据处理方法,减少传感器采集数据的零偏漂移和随机漂移,降低航位推算的累积误差,提高定位信息的精确性。由理论分析和跑车试验可以看出,组合定位方案和数据处理方法可以有效实现现代有轨电车在全部运行线路上的跟踪和定位。     

钢轨焊前断面廓形参数检测方法研究

钢轨断面的廓形参数对钢轨焊接后的平直度、焊后打磨、钢轨品质等影响重大。针对钢轨焊接前的轨端廓形检测,在激光传感器采集的廓形数据基础上,详细论述数据的处理方法和过程,主要包括数据的预处理、数据的融合、分段拟合、廓形的计算等,分析不同方法针对该研究目的的可行性、适应性以及准确性,最终选择移动平均法进行数据的预处理,采用矩形标准块和圆柱标准块标定进行数据融合,基于协方差矩阵的特征值选取分段点,最小二乘法进行分段拟合。试验数据表明,该方法对数据处理的效果良好,可以高效精确地检测出钢轨焊前断面的廓形尺寸。     

基于一种滤波跟踪算法的刚性接触网磨耗测量研究

城市轨道交通目前多采用刚性架空接触网供电方式为地铁列车提供电能动力。刚性接触网的磨耗状态是关乎弓网匹配关系的重要指标,磨耗如果超限后将会导致严重的弓网故障,因此对磨耗数据的监测十分重要。本研究以地铁刚性接触网为研究对象,通过线激光器与高速面阵相机实时拍摄光带轮廓,基于改进后的通道可靠性的多尺度背景感知相关滤波跟踪算法,拟合计算出磨耗数值,有效地处理光照、尺度、遮挡等复杂因素,取得较高跟踪精度和成功率,精确度高达94%。此方法以动态连续磨耗测量代替人工测量,实现连续、全面、高效检测接触网磨耗状态,能够大幅提高接触网磨耗测量效率与精度,达到全面管控接触网的目的,为接触网预防性维护提供指导。接触网导线磨耗能够实现连续测量,较人工测量方式测量效率显著提高。研究应用后在原有接触网磨耗数据监测的基础上,增加了接触网磨耗增长率跟踪监测,当接触网磨耗增长速度过快时,增加人工检查频次,保证接触网设备运营安全。     

无人机轨道跟踪控制模型

将无人机技术与计算机视觉技术进行结合,利用四旋翼无人机、机载成像设备、图像处理系统,搭建了无人机图像处理平台。利用Open CV计算机视觉库和Microsoft Visual Studio开发环境,编写了图像处理程序,对无人机获取的轨道图像进行处理与分析。在对图片进行尺寸调整、色彩空间转换、滤波后,采用连通区域检测算法识别出轨道区域。然后采用边缘检测、霍夫直线变换从轨道区域中识别出轨道,并可计算出轨道中心线的坐标。     

轨道电路智能短路装置研制与开发

轨道电路智能短路装置,其轨面吸合采用扼铁磁回路封闭吸合模式,恒流有源检测方式,不受轨道电路送、受端方向的限制;应用数字滤波技术,降低了交流轨道电路对分路线检测精度的干扰;运用软、硬件技术,实现分路线的分路状态在线检测功能,彻底消除了轨道电路分路防护存在的不安全隐患。     

高速铁路道岔三维表面模型生成方法研究

高速铁路道岔病害整治是铁路工务部门日常维护的重要工作,通过非接触式扫描获取道岔断面轮廓来提升病害整治能力已势在必行,而利用扫描数据确定病害及整治位置的关键为建立精准的道岔三维数字模型。为生成高精度的变截面道岔三维表面模型,提出一种生成高速铁路道岔表面数字模型的几何法。以高速铁路18号道岔为例,根据变截面钢轨轮廓线型几何关系,推算任意位置截面轮廓线型节点列坐标及对应线型属性信息,编程实现尖轨与心轨表面数字模型自动化生成,然后与现有的拟合插值法和放样重建法进行比较。结果显示:几何法生成变截面道岔数字模型与设计模型偏差最大值小于0.1 mm、标准差小于0.02 mm,整体平滑性优于拟合插值法和放样重建方法,模型精度完全能够满足病害探测和整治及科学研究的要求。     

连续刚构桥施工线形和应力的分析与控制

以广州市轨道交通4号线沙湾大桥为研究背景,应用通用有限元软件对该桥进行结构分析。应用卡尔曼滤波法和等维灰数递补数据处理技术改进的灰色预测模型以及这2种方法的结合对施工控制的标高进行预测,分析了应力监测的误差及其原因。现场实测结果表明,将这2种方法结合提高了线形预测的精度,可为同类型桥梁的施工控制提供参考。     

计算机编制全路直通客车方案优化系统的研究

制定计算机编制全路直通客车方案优化系统设计原则。提出实现客车方案编制的三种基本算法是:以单线会车附加时分系数为基础进行方案铺画的附加时分法;以时间推进、分段切割来预测列车动态轨迹和事件的事件预测法;以客车轮廓图为基础,通过循环求解、层层逼近目标值的层次逼近法。通过对这三种方法的分析和比较,选择了层次逼近法作为客车方案铺画的方法。对系统研究过程中车次的识别、迂回经路处理、北京枢纽间隔检查、图形处理等关键技术进行阐述,并提出设计系统的程序功能。     

城轨列车受电弓滑板磨耗检测技术研究

为实现城轨列车受电弓滑板磨耗的在线非接触式检测,对城轨列车受电弓滑板磨耗检测技术进行研究。提出一种基于图像处理的受电弓滑板磨耗检测方法,其步骤为:首先,对采集系统采集到的原始图像进行图像滤波,滤除原始图像中的混合噪声;然后,采用基于直方图凹度分析的自适应Canny边缘检测方法对滤波后的图像进行边缘检测,检测出图像内受电弓滑板边缘;最后,通过相机标定和曲线融合获得实际的受电弓滑板磨耗曲线,以判断受电弓滑板磨耗是否超限。试验结果表明:该方法能有效地检测出原始图像中的受电弓滑板磨耗曲线,能有效地实现城轨列车受电弓滑板磨耗的在线非接触式检测。