基于正交距离最短的平面线形拟合方法及应用

线形拟合在轨道的调整中具有非常重要的作用,考虑到铁路轨道测量实测点的平面坐标x和y中均包含误差,提出基于正交距离最短的直线和圆曲线线形拟合方法,并对利用该方法进行拟合的原理进行阐述。目前常用的线形拟合方法是普通最小二乘法,主要考虑x或y某一个方向上的误差。按照正交距离最短和最小二乘2个准则,论证了同时考虑x和y2个方向误差的正交距离最小二乘法要优于普通最小二乘法。通过实例计算分析,2种方法对于同一组线形测量数据的拟合结果表明,正交距离最小二乘法的验后精度高于或接近普通最小二乘法,而且残差即为轨道点至拟合线形的拨道量,同时前者具有更小的圆度,说明调整量区间更小。以上内容证明了在铁路既有线线形整正优化中正交距离最小二乘法优于普通最小二乘法。     

铁路既有线复测平面曲线优化方法

利用坐标法进行铁路既有线复测后,根据测量曲线的连续大地坐标点系,通过合理的方式对既有线线路进行优化计算是一项十分重要的工作。在讨论平面曲线特征分界点判别依据的基础上,分析基于圆曲线最小二乘拟合计算模型的原理及其不足;通过建立夹直线、缓和曲线和圆曲线的调整量计算模型,提出以夹直线的最小二乘拟合为切入点,以曲线调整量最小为优化目标,以圆曲线半径、缓和曲线长为优化参数,建立平面曲线调整量优化模型,利用夹直线的连续性对连续多段平面曲线实现一次性优化计算;采用定步长迭代方法进行优化模型求解,通过优化计算得到既有线各曲线要素特征值及各测点的调整量。计算实例表明:优化模型算法简单、有效,适用于各类平面曲线,并在大曲线半径上有效避免了圆曲线最小二乘拟合法存在的病态结果。     

岔区平面拨量设计引进回归直线方程建模技术研究

京广线梅村车站既有岔区及其相关线路大修平面拨量设计时,引入数学上的最小二乘法原理,以下行线全站仪测量坐标值为依据,在Excel表格中拟合线性方程,建立数学模型,推导出回归直线方程。利用点到直线的距离公式,编程自动计算各测点到回归直线的距离即平面拨量,使线路总体拨量为最小,大大缩短设计时间,为既有线的设计改造提供一项优化技术。     

一种快速的车道线检测方法

针对辅助驾驶系统中重要的车道线检测问题,提出了一种基于霍夫变换和最小二乘法拟合的车道线检测方法。根据相机参数确定图像中的感兴趣区域,对感兴趣区域中灰度图像进行高斯滤波和边缘检测,并利用颜色信息进一步选取检测到的边缘像素。利用霍夫变换提取边缘像素组成的直线,并利用角度信息去除错误的提取结果。用最小二乘法对车道左右两侧提取出的标识线像素分别进行直线拟合,从而检测出当前车道的标识线。通过对800帧不同车道线种类的图片进行算法检验,结果表明该方法能达到30帧/秒的实时检测速度,晴好天气下的直线车道线的检测正确率为99. 6%。     

非线性最小二乘拟合的计算方法

本文对工程中经常遇到的非线性最小二乘拟合问题提出了一个计算机算法。该方法共分两步：首先利用优选法求出非线性参数，然后计算线性参数。对于三参数曲线，利用线性回归分析求线性参数；对于多参数曲线，则利用广义逆矩阵理论求出线性参数。在这些算法中，迭代初值可以任意选取，而迭代总是收敛的。     

基于VB的铁路线路防护栅栏设计程序研究

应用Douglas压缩算法对防护栅栏中线地面线进行抽稀,找出地面线上最能代表地面线轮廓的点作为地形分界点,后用最小二乘法拟合各地形分界点之间的地面坡度,根据拟合直线的坡度,依据通用参考图(2012)8001《铁路线路防护栅栏》,选取合适的单元长度防护栅栏类型,根据拟合直线的交点求得的变坡点,利用"路线定点求桩计算的统一数学模型",求出地形变坡点对应的铁路中线里程,最后通过数据处理,整理输出成果。文章通过VB编写程序将算法实现,使用计算机计算,大幅提高设计人员的工作效率,为铁路防护栅栏设计带来很大的便利。     

提速线路轨道不平顺谱拟合方法

研究了中国提速线路轨道不平顺谱估计方法,提出了中国提速线路轨道不平顺谱。为提高功率谱的精度,首先利用线性插值剔除异常值、EMD模态分解法消除趋势项并进行滤波处理。基于最大熵法和Welch法统计得到提速线路轨道不平顺谱,并对比分析了不同月份的轨道不平顺谱的特性,采用非线性最小二乘法拟合提出中国提速线路轨道不平顺谱表达式及拟合参数。研究表明,利用Welch法和最大熵法计算提速线路轨道不平顺谱,最大熵法计算得到轨道谱的分辨率和精度优于Welch法;对比基于非线性最小二乘法的3种拟合函数,nlinfit函数能较好地拟合提速线路轨道不平顺谱。提出提速线路轨道谱拟合参数,为提速线路的养护维修、优化设计等提供参考依据。     

既有线改建CAD系统纵断面开发与研究

首先阐述了既有轨面坡重构中利用差商法辨别直线点、直线拟合一求交、坡段整饰三步循环法自动识别变坡点以及利用最小二乘拟合竖曲线。在此基础上采用VS．NET和ARX2006编程工具，在AutoCAD2006平台上实现了纵断面设计的人机交互功能。然后介绍了既有线数据的管理，最后说明了纵断面模块的总体结构。     

线形拟合在无砟轨道维护中的应用与探讨

根据铁路曲线曲率图为一梯形的特性和回归直线移动定理,实现了对某无砟轨道线路实测数据所在线形的自动识别。在此基础上,利用最小二乘法建立了直线线形和圆曲线线形拟合的计算模型,对该实测数据进行了重新拟合。结果表明,拟合后的轨面高程与实测的轨面高程较为接近。     

基于拉格朗日乘数法的轮对外形轮廓拟合方法

为实现轮对外形轮廓线的准确提取,提出了一种基于拉格朗日乘数法的轮对外形轮廓线拟合方法。首先将2D激光位移传感器获得的数据点进行区段划分,然后分别确定每个区段数据点的最小二乘拟合方程,最后根据拟合方程建立最小二乘回归模型,以分段点存在三阶连续导数作为约束条件构建拉格朗日函数,采用拉格朗日乘数法求解获得拟合方程参数。采用现场实测数据进行了轮对外形轮廓线拟合,结果表明拟合的轮廓线在分段点处光滑连续,与实际数据点的最大偏移幅度小于0.1%,满足了外形轮廓线拟合精度要求,可用于轮对磨耗及尺寸参数的精确计算。     

基于尺度不变特征变换的钢轨蠕变检测研究

针对钢轨现有定点蠕变检测技术的不足,提出一种基于尺度不变特征变换及图像配准的非接触式实时观测方法。通过安装于轨侧观测桩上的相机对待检钢轨进行拍摄,提取图像中轨腰附近预定义的感兴趣区域,而后基于尺度不变特征变换,与同一视场中钢轨未蠕变图像的对应感兴趣区域进行配准,得到定场环境下多关键点在像素坐标系中的轨向及高低位移集。根据相机的内外及畸变参数将像素位移集映射到世界坐标系,对轨向及高低位移集分别求均值,得出钢轨的轨向及高低蠕变量。为验证方法的有效性,搭建试验平台并采用OpenCV开发了仿真系统。研究结果表明:高低和轨向蠕变的相对测量误差均值分别低于0.606%和1.170%。     

客车振动舒适性评价方法在 瞬变风环境下的应用

瞬变风环境下铁道客车的振动情况较为复杂,为准确评估旅客乘坐感受,采用动力学仿真与实车试验相结合的方法,对瞬变风环境下客车振动情况与舒适性进行评价。分析兰新客专线实车试验中乘客对振动的感觉及仿真得到的舒适性值后发现,随着车速以及外部气动载荷变化次数的增加,车辆振动越来越剧烈,舒适性指标有变差的趋势;各工况中当车辆以200km/h速度运行且受到连续瞬变气动载荷作用时振动舒适性指标最差。在瞬变风环境下,GB5599,ISO2631和UIC513方法的评价结果有一定差异,原因部分来源于各方法频率加权的差别,导致各指标对横、垂向加速度频域峰值的放大作用不同。     

一种考虑中点偏移的 三电平逆变器容错控制策略

对一种具有容错能力的NPC三电平逆变器进行研究。分析传统的SVPWM容错控制算法,发现传统SVPWM容错控制算法会导致中点电位偏移。中点电位偏移会影响电压矢量,进一步导致线性调制区域减小。为了抑制中点电位偏移,提出在合适的扇区补偿参考电压幅值的策略,并给出补偿量的计算方式。最后通过实验验证该容错控制策略能够在逆变器故障后保障逆变器继续工作的同时有效控制中点电位偏移。     

高速公路PPP项目贷款融资决策研究

贷款融资作为PPP项目常用的一种融资模式,有效地解决了PPP项目融资困难的问题。在贷款融资时,项目公司可通过合适的贷款计划和偿还计划使项目的投资回报达到最大。为实现项目的投资回报最大化,基于项目自身的偿债能力,以项目在建设期和运营期每年的贷款额以及项目每年偿还的本金和利息额作为决策变量,建立高速公路PPP项目的贷款融资决策模型,得出高速公路PPP项目在建设期和运营期的贷款计划和偿还计划。结合算例进行分析,充分证明了模型的有效性,为高速公路PPP项目的贷款融资决策提供参考。     

分级加载下铁路路基粗粒土 动力特性研究

利用大型动三轴试验仪对铁路路基粗粒土填料开展分级加载的循环三轴试验,分析围压、加载频率对粗粒土动应力-动应变关系、动弹模以及阻尼比等动力特性的影响。试验结果表明:随着围压或频率的增加,土体的动强度、动弹性模量和阻尼比均增大;动应变较小时频率或围压对阻尼比的影响较小,动应变较大时频率或围压对阻尼比影响较大。在试验基础上建立基于Hardin-Drnevich骨架曲线和符合广义Masing准则的粗粒土非线性动本构模型,并在ABAQUS中UMAT二次开发平台编制相应的子程序。通过与试验结果比较,验证了粗粒土非线性动本构模型的正确性。     

隧道边仰坡滑塌处治及二次进洞施工技术实例研究

以太真隧道工程为例,采用现场调查、数值模拟和现场监测技术,针对隧道进洞施工过程中的边仰坡滑塌机理、处治措施以及二次进洞技术开展研究。研究结果表明:软弱地层条件下,强降雨是诱发依托工程边仰坡滑塌的主要原因。雨水下渗弱化岩土体强度,在隧道进洞施工扰动下,形成贯通性塑性带,进而导致山体大范围坍塌。综合考虑滑塌体本身的稳定性以及隧道再次进洞施工的扰动影响,系统性地提出边仰坡处治以及隧道二次进洞方案,包括:适度清除坍塌体、局部刷方减重+抗滑桩、锚索(杆)加固以及反压回填的边仰坡防护措施;基坑明洞法穿越坍塌体、浅埋暗挖法(加强支护结构和采用双侧壁导坑开挖法)穿越塌方影响段的隧道二次进洞施工技术。数值模拟和现场实测均表明,经综合处治后的边仰坡在隧道二次进洞过程中处于稳定状态,上述方案是可靠的。     

钢管混凝土系杆拱桥静力 参数敏感性分析

为了研究设计参数对某钢管混凝土系杆拱桥结构响应的影响,对常用3种参数敏感性分析方法进行对比。并在ANSYS有限元模型中选用响应面法(RSM)对钢管混凝土系杆拱桥进行静力参数敏感性分析,求得各设计参数对拱顶位移、拱座水平推力及拱圈内力等结构响应的敏感因子与敏感百分比。研究结果表明:敏感因子能够体现结构响应随着设计参数变化的程度及规律,而根据敏感百分比的大小能更直观地判断出各设计参数对结构响应的重要程度。为钢管混凝土系杆拱桥的参数敏感性分析与参数识别提供参考。     

基于排队论的中硬围岩长大隧道 施工机群优化配置方法

针对隧道施工过程中各作业线内部产生的机械排队作业现象,采用随机过程排队论方法以Ⅲ级围岩为例研究中硬围岩长大隧道施工循环作业线中机械配套问题,提出顾客为有限源的M/M/1/m/m排队系统的求解方法,由此得到基于快速施工的最优机械配套方案。结合黄岩隧道妹子娘冲斜井段的工程实例,得到Ⅲ级围岩下出碴运输系统以及锚喷支护系统的最优配置,可为工程实际施工提供一定参考。     

不同运行方式对高速地铁气动效应的影响

为了研究时速140km/h高速地铁列车以不同运行方式在隧道中运行时的气动效应,采用三维、可压、非定常N-S方程的数值计算方法,对地铁列车由明线驶入隧道及站间运行时产生的气动效应进行数值模拟,分析不同运行方式对高速地铁隧道气动效应的影响。研究结果表明:列车站间运行时,车体表面测点压力峰峰值沿车长方向基本不变;而列车由明线驶入隧道时,车体表面测点压力峰峰值从头车向尾车逐渐降低。2种运行方式下的隧道壁面测点压力峰峰值均在中间风井处达到最小值。并且列车由明线驶入隧道时的最大车体表面和隧道壁面压力峰峰值分别为列车站间运行时的1.37倍与1.49倍。不同列车密封指数下,列车由明线驶入隧道时的车内压力变化均大于列车站间运行时的车内压力变化。因此,地铁列车由明线驶入隧道时的空气动力学效应比站间运行时更加不利。     

3000万次列车荷载作用下Ⅲ型板式轨道力学性能演化试验

利用CRTSⅢ型板式轨道-路基结构足尺试验模型,模拟高速列车荷载作用,进行3 000万次疲劳试验,对扣件刚度、隔离层刚度及各部件加速度的演化规律进行分析。研究结果表明:扣件动静刚度均随荷载作用次数增幅分别为116%和30%,动静刚度比呈线性增加,疲劳荷载作用到1000万次左右时,动静刚度比达到1.5;根据试验结果拟合得到隔离层刚度与荷载作用次数呈二次函数关系,相关系数为0.975,据此可以预测3 600万次时刚度达到最大值,约为初始刚度2.4倍;钢轨及轨道板加速度降幅分别为63%和34%,底座加速度增幅为54%;研究成果可为CRTSⅢ型板式轨道状态评估研究及养维策略制定提供参考。