车载轨道状态巡检技术发展及应用

介绍车载轨道状态巡检技术的国内外研究现状,阐述我国自行研制的车载轨道状态巡检系统的功能及特点,该系统主要针对轨道存在的钢轨表面擦伤、扣件异常、轨枕掉块、轨道板裂纹及线路有异物等现象进行检测,分为图像采集、图像分析、数据管理3个模块。简述目前巡检技术在我国铁路日常检测中的运用状况和作业模式,提出今后需要进一步深化研究的领域。     

高速铁路轨道几何状态的车载摄影快速检测方法与试验

为实现高速铁路轨道静态几何平顺性的快速检测与准确评估,本文提出基于车载近景摄影采集轨道数字图像以检测轨道线形的方法。采用轨面移动平台搭载数码相机采集连续高分辨率数字影像,以轨道板和轨道面稀疏布设的像控点作为约束条件,使用近景摄影测量空间解析几何模型,平差解算轨道测点三维坐标。仿真计算结果表明:车载近景摄影测量轨道平面坐标的精度为0.2mm,高程精度为0.3mm;在杭甬客运专线无砟轨道上的现场试验结果表明,车载摄影沿轨向测量的绝对坐标精度为0.6mm、垂直于轨向的精度为0.8mm,沿轨向的相对精度为0.2mm、垂直于轨向的相对精度为0.7mm,验证了车载摄影测量方法用于轨道静态几何参数检测的可靠性与高精度潜力。     

基于标准杆件的CRTSⅢ型轨道板自动化检测系统精度评定

针对当前CRTSⅢ型轨道板检测方法缺乏精度评定标准的问题,以集成智能机器人和三维成像仪高速铁路CRTSⅢ型轨道板自动化检测系统为依托,提出了一种基于标准杆件的CRTSⅢ型轨道板自动化检测系统精度评定方法。该方法给出了轨道板检测系统的测量标准精度及其计算方法,并设立了两个精度评价指标(即轨道板扣件间距方向及大钳口方向的横向检测精度),计算得出高速铁路CRTSⅢ型轨道板自动化检测系统的标准系统精度为0. 030 0 mm,标准偶然精度为0. 152 8 mm,标称精度为0. 155 mm/m。大量实验数据证明,该方法精确、稳定,能够在较短时间内定量评价轨道板外形尺寸和光学测量系统的精度,其评定结果对于其他轨道板及铁路工件的三维检测具有参考价值。     

高速铁路ATP车载设备健康状态监测及智能诊断系统研究

为解决高速铁路列车自动防护（ATP,Automatic Train Protection）系统车载设备故障定位困难、人工检查任务繁重等问题,研制高速铁路ATP车载设备健康状态监测及智能诊断系统。该系统由轨旁检测设备、车载诊断记录单元和地面维护中心设备构成。车载诊断记录单元自动采集ATP车载设备各单元应用软件的日志数据及关键部件电气特征数据,并通过车–地无线传输通道将数据传输至地面维护中心;轨旁检测设备根据不同车型,准确地采集动车组车外ATP车载设备的图像及安装测量数据。该系统能够自动识别ATP车载设备的外观缺陷和安装异常,提供ATP车载设备健康状态监测和故障分析诊断功能,有助于提高ATP车载设备维护效率。     

车载轨道巡检系统研制

论述了车载轨道巡检系统结构及各子系统设计方案。巡检系统由轨道图像采集、数据分析和数据管理3个子系统构成。图像采集子系统采用线阵CCD等间距运动扫描获取轨道图像。基于机器学习理论构建了数据分析子系统,可对钢轨表面伤损、扣件异常进行智能识别。数据管理子系统可对检出缺陷进行组合查询并输出报表。该系统目前已应用于我国各高速铁路干线,对轨道主体设备外观进行普查,最高检测速度可达160 km/h。     

基于PolyWorks的CRTSⅢ型轨道板检测指标快速提取方法

CRTSⅢ型轨道板作为承载钢轨的基础,其外形尺寸精度直接关系着轨道的稳定性、平顺性以及行车的安全性。因此,实现轨道板外形尺寸的高精度快速检测,对于轨道板检测效率的提高和质量保障都具有非常重要的意义。本文提出了一种CRTSⅢ型轨道板检测指标的快速提取方法,首先利用轨道板三维点云数据精确对齐至标准三维模型,然后计算各检测指标特征的测量值并与标准三维模型的尺寸进行对比,计算两者的偏差,从而实现轨道板外形尺寸的快速检测。实验表明,与常规的检测手段相比,该方法具有检测精度高、速度快、检测项目齐全等优点,具有良好的应用前景。     

多源地理信息数据在高速铁路运营管理中的应用研究

通过机载LiDAR数据和遥感数据建立高速铁路沿线三维地形,同时结合地面激光扫描数据、无人机航测数据、野外调绘数据,对高速铁路重要设施设备进行精细三维建模,通过顾及语义信息实现模型在三维GIS平台中高效索引和集成,并与管理单位后台台账数据库进行一一对应,实现铁路路基、桥梁、隧道、道岔、接触网、防洪备料点等固定设施设备可视化管理和查询,并且在平台中集成铁路重点设施设备上的监控设备和监测数据,对高速铁路灾害进行预警预报,确保高速铁路安全运营。     

高速铁路免置平车载全站仪CPⅢ自动照准测量方法研究

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。     

中国铁道科学研究院2013年科技成果简介(续五)

<正>29高速铁路工务综合巡检系统针对高速铁路工务综合巡检的需求,开展高速铁路工务综合巡检技术及系统的研发。该系统主要由轨道状态巡检子系统、钢轨轮廓检测子系统、线路限界检测子系统和定位同步子系统组成。基于轨道图像清晰成像技术采集轨道图像数据,其中钢轨轮廓图像的实时采集速率达到80帧·s-1,运用专门的图像处理及模式识别技术和算法分析轨道图像数据,自动     

CRTSⅢ型板式无砟轨道建造一体化管理系统设计与应用

为了提高CRTSⅢ型板式无砟轨道的铺设精度,保证建造质量和效率,提升铁路建设的信息化管理水平,研发了高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道建造一体化管理系统。该系统基于B/S(浏览器/服务器)架构进行开发,针对不同工序的数据管理需求,创建了CRTSⅢ型板式无砟轨道建造过程标准化数据库,构建了无砟轨道建造一体化管理平台,实现了对无砟轨道建造过程的质量、进度、生产要素等的管控,将建造信息的查询、统计分析、归档变得更加便捷。该系统应用互联网技术将传统的建造模式与现代信息技术相融合,为高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道建设提供了信息化支撑和系统保障。目前该系统已经在多条高速铁路线路中得到应用,系统运行稳定、可靠,功能符合现场需求,具有广阔的应用前景。     

高速铁路轨道动态质量管理方法

从线路几何尺寸异常突变和乘坐舒适度的要求更高等方面出发,分析高速铁路轨道动态质量管理面临的新问题;从检测数据对比、添乘检查确认和实时监控方面论述线路变化监控分析。针对高速铁路行车舒适度管理,提出建立高速铁路轮轨一体化轨道动态管理机制、加强轮轨关系不良分析和岔区轮轨不良分析措施;针对线路病害,提出加强线路几何尺寸不良与道床病害整治、道岔及线路钢轨修理措施,以期为我国高速铁路线路动态质量管理提供借鉴。     

基于多时域特征量的轨道不平顺状态综合评估

准确评估轨道不平顺状态对保障列车安全运营具有重要意义。目前,针对线路状态评估的指标主要采用轨道质量指数(TQI),但在实际管理中发现,该方法可能会造成轨道的欠维修或过维修。为了弥补现有评估方法的不足,充分利用采集的大量轨检数据,提出15个时域特征量对TQI进行补充,并利用主成分分析法(PCA)对数据进行降维处理,大大提升了此方法的时效性。以某高速铁路实测数据为应用实例,给选定的特征量99%的置信概率,结合动力学仿真和时频分析方法,综合评估该线路的轨道状态。结果表明,同一里程位置处的不同指标分布情况存在明显差异,TQI满足规范要求的轨道区段其动力学指标仍存在超限情况。本文方法可以实现轨道区段的潜在病害识别,有利于工务部门完成对轨道状态更为科学严谨的监测与管理。     

基于VB程序的轨道质量检测数据分析系统

针对人工统计分析轨道质量检测数据法效率低、工作量大、数据操作易出错、各车间操作不统一等问题,开发了基于VB程序的轨道质量检测数据分析系统.该系统在规范数据分析思路、方法、流程和格式的基础上,实现了车载不良报警、车载晃车仪日报表的自动统计分析、轨控薄弱地段的自动生成、车间作业质量评价等功能,减少了工作量,节省了分析时间,...     

无砟轨道线路临时架空技术研究及应用

高速铁路无砟轨道基础沉降、上拱,导致线路轨道几何形位不良,危及行车安全,严重干扰运行秩序。为了整治病害,须要架空线路,目前的架空方式施工复杂,效率低,对运输干扰大。本文根据高速铁路运营特点,研究了适用于轨道板快速更换的临时架空设备,主要由钢垫梁、扣件、支座和限位装置4部分组成,并进行了现场应用测试。结果表明钢垫梁挠度、梁端转角、纵梁翼缘板、腹板、加劲板应力均满足相关限值要求,梁体整体稳定性和局部稳定性均满足相关规范要求。     

高速铁路轨道板图像智能比对技术

提出一种结合深度学习与经典图像处理技术的高铁轨道板外观状态变化智能比对方法,以扣件位置为锚点对齐轨道板,通过网格化图像提取特征,分区域比对轨道板图像相似性.利用同一块轨道板的历史图像数据与新采集的数据自动进行比对,寻找外观差异,从而在无需预先定义故障类型的情况下筛出轨道板异物、设备形位变化及破损等故障,提高了检测效率和...     

CRTSⅡ型板式无砟轨道基础变形重点区段监测技术研究

针对CRTSⅡ型板式无砟轨道结构基础变形问题,提出一种基于光纤振动加速度传感阵列的高速铁路无砟轨道基础变形监测方法。在某运营高铁线路路桥过渡段采用该方法进行现场实测,通过联合经验模态分解(EMD)-功率谱分析方法得到轨道结构的振动特性。测试结果表明:轮轨振动信号经过轨道板、CA砂浆层以及底座板的层层衰减后到达电缆槽内振动信号的峰值加速度与现有文献一致,说明该监测方法正确。该方法为高速铁路无砟轨道结构健康状况的长期监测提供了新思路,同时可为后续无砟轨道结构局部变形的病害识别以及趋势预测建立特征库。     

高速铁路无砟轨道CRTSⅡ型轨道板精调技术

高速铁路客运专线对轨道的高平顺、高稳定性要求非常高,给设计与施工提出了很高的标准。结合石武客运专线建设的经验,阐述了采用GRP点进行CRTSⅡ型轨道板精调施工方案,这一精调方案既保证了施工测量中的精度,又进一步提高了轨道板精调施工效率。     

数字轨道地图数据平顺性检查算法研究

利用卫星导航实现多传感器列车组合定位必须建立数字轨道地图。在数字轨道测量数据处理过程中,轨道数据平顺性检查是非常重要的环节,而人工检查工作量大且无法保证数据准确可靠。本文使用短时傅里叶变换分析线路数据点夹角序列的幅度谱,通过对数据进行频域高通滤波排除线路弯道对平顺性检查的影响,从而直观的检查、定位线路中的数据不平顺区域。实验表明,该方法能够直观的呈现线路平顺性,并快速定位不平顺位置,在轨道地图GPS测量过程中降低人员工作量,保证数据准确、可靠。     

基于钢垫梁的CRTSⅡ型板式无砟轨道支承层修复技术研究

针对高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道支承层伤损,以影响运输效率最小化、作业效率最大化为原则,提出钢轨切割、轨道板移出、砂浆清理、钢垫梁临时支撑、伤损支承层修复、轨道板复位和砂浆层灌注的作业方案。并以关键工装钢垫梁为研究对象,进行承载能力静载试验和有限元数值分析,论证该技术方案的可行性。在钢垫梁临时支撑阶段,采用视频监控及动力学监测技术手段,实时监控线路状态,保障施工安全。应用实践表明:该技术能在天窗时间内完成CRTSⅡ型板式无砟轨道支承层伤损修复,有效改善线路高低不平顺,恢复无砟轨道结构稳定性。     

中铁十七局CRTSⅡ型板式无砟轨道施工布板软件

根据中国高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道施工需求而研发的CRTSⅡ型板式无砟轨道施工布板软件，实现了放样点坐标计算、轨道基准网测量数据平差、轨道板精调数据计算、