基于A-INS组合导航的现代有轨电车轨道几何状态快速精密测量

铁路轨道是现代有轨电车运行的基础,其几何状态对于车辆的运行安全、行车速度、平稳舒适性起着决定性的作用。传统轻型轨道几何状态测量仪(轨检小车)以高精度全站仪为核心测量设备来检测轨道几何平顺性,测量效率低,难以满足线路维护的需求。提出基于带有辅助信息的惯性导航系统(A-INS),通过获取轨道的高精度三维坐标和姿态的方法,来实现有轨电车轨道几何平顺性的快速检测与准确评估。在武汉现代有轨电车轨道几何不平顺测量应用结果表明,轨向不平顺和高低不平顺重复测量误差小于0.2 mm,超高和轨距偏差的重复测量误差小于0.2 mm。实测结果说明:基于A-INS组合导航的轨道几何状态测量系统,可以满足现代有轨电车轨道不平顺检测的精度要求。     

铁路限界检测系统中三维位置与姿态信息的测量方法

为了满足铁路限界检测系统中三维位置和姿态信息精确、连续、可靠和经济的测量需要,采用捷联式惯性导航系统(SINS)和全球定位系统(GPS)组成高精度三维定位与姿态测量系统,通过捷联式惯性导航系统自主初始对准获取初始姿态角信息,并通过惯性/卫星深组合滤波方法在线实时估计惯性导航姿态角误差,进行闭环修正,从而获得连续的高精度三维位置和姿态信息。铁路实车动态试验表明该方法测量的姿态信息满足现有铁路限界检测中激光扫描平台三维位置与姿态信息的需求。     

基于GNSS定位技术的轨道几何参数测量方法

为将全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite Systems,GNSS)定位技术应用于轨道几何参数测量,提高高速铁路绝对坐标的测量精度,在高速铁路沿线布设GNSS定位接收机作为定位基准站,并将各个接收机经过长时间观测的数据进行统一的联合解算处理,得到各定位基准站坐标。利用加装了GNSS定位接收机的轨道检查仪分别测量轨道特定点的大地坐标和内部几何参数,并将特定点的大地坐标测量结果与各定位基准站坐标数据进行联合解算处理,得到特定点的大地坐标最终测量结果。最后,将特定点的大地坐标最终测量结果与轨道内部几何参数测量结果进行数据融合,得到相应区段各点轨道内外部几何参数的测量结果。不确定度评定及验证试验表明,加装了GNSS定位接收机的轨检仪显著提高了轨道几何参数测量的精度,并极大提高了轨道测量的效率。     

基于简易IMU的低成本列车定位系统研究

针对我国当前列车定位技术中存在的不足,并结合列车定位的使用环境和实际需要,忽略列车的海拔高度、天向速度和部分姿态角信息,对传统惯性导航系统进行了简化设计,提出了一种低成本的简易惯性测量装置(简易IMU)。文中仅采用一个单自由度陀螺仪和两个加速度计作为惯性测量器件,构成简易IMU,通过导航解算获得列车的即时速度和位置,从而实现列车的导航定位。文中设计了该简易IMU的系统结构,并经详细推导获得其导航定位解算方法。仿真结果表明,该简易IMU能够全天候地对列车进行连续可靠的自主导航定位,导航信息全面且定位精度较高,并显著地降低系统的成本、复杂性和计算量,为解决现有列车定位技术中存在的问题,进行了有益的尝试。     

安博格GRP1000轨检小车进行无碴轨道检测的作业方法

瑞士安博格GRP1000轨检小车是一个集轨道几何形状测量与限界测量于一体的高效测量系统,能很好地满足高速铁路无碴轨道检测的要求.介绍了GRP1000用于无碴轨道里程检测,轨道中线坐标及轨面高程检测、轨距检测、超高检测、扭曲检测、轨向检测、高低检测的基本方法和注意事项.     

基于弦测法的H型中低速磁浮轨检仪应用研究分析

针对现有中低速磁浮轨道敷设后验收困难，后期运维检测效率低、精度差等问题，文章研制了一种采用弦测法、自带动力跟随遥控的H型中低速磁浮轨检仪，通过多组激光测距传感器测距进行换算，用以检测轨道主要特征，包括里程、高低、水平、三角坑、轨距、轨向、轨缝、错牙等几何参数。为验证其可靠性和精确度，采用人工、全站仪以及轨检仪3种不同方式以不同速度下对线路进行了测量，并与设计值进行了对比分析。结果表明，3种测量方式的整体趋势与设计值具有较高的一致性，轨检仪检测精度较高，且不受自身运行速度变化的影响。     

轨道状态确认车检测系统的研制

根据高速旅客列车安全运行的要求,研制用于轨道状态确认车上的轨道几何检测系统、环境监视系统、限界检测系统及车载局域网系统。轨道几何检测系统采用惯性基准原理、陀螺平台和计算机实时处理等技术,通过专用的数字滤波数学模型计算水平、超高、高低、轨向、曲率,解决不同运行速度和不同运行方向检测结果的准确性和一致性问题;通过最新研制的车载局域网,实现计算机实时显示轨道几何波形、网络打印机打印波形图的功能。实时显示叠加轨道几何波形的线路周边环境图像。构架式光电伺服轨距测量装置,采用构架与轴箱间的侧滚和垂向位移量修正的技术,保证跟踪轨距点的稳定性,消除轴箱式轨距测量的不安全隐患。     

深圳地铁轨检车检测系统的研制

采用构架与轴箱间的侧滚和垂向位移量修正的测量技术、CCD光电传感器和高频响二维自控电路,研制出构架式光电伺服轨距测量装置,提高了轨道几何检测系统的安全性和稳定性。钢轨波磨检测系统根据惯性测量原理,采用模拟—数字混合滤波的数据处理方法,消除了速度对检测结果的影响。由数据库服务、数据采集处理计算机、数据应用计算机、高速网络打印机、QNX4实时多任务操作系统、SQL数据库管理系统和轨检数据实时处理软件共同构成了车载局域网数据实时处理系统,自动完成检测数据的采集处理、修正、合成,并根据需要以波形和表格的形式实时显示和打印输出轨道几何数据。     

挂载式动态轨道检查仪的研发北大核心

为及时掌握轨道几何形位状态,研制了一种挂载式动态轨道检查仪。该检查仪可挂载于运营车辆上,作为轨检车以外的轨道几何形位动态检测补充装置,实现对线路轨道几何形位的日常检测。在分析挂载式动态轨道检查仪检测原理基础上,提出系统的总体结构,研究多传感器数据采集技术,数据时间同步与对齐、里程匹配、时空转换重采样等数据处理技术,以及“轮对姿态角-轨道几何形位”解算模型,并开发成果管理与应用子系统。现场应用结果表明,挂载式动态轨道检查仪运行稳定可靠,其数据采集与处理系统可实现多源数据在时空维度上的高一致性,基于轴箱姿态角解算的轨道几何形位重复性好,准确性满足线路日常巡检需要;成果管理与应用功能完善;设备结构简单,安装、拆卸便捷。     

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。     

澳大利亚PAILSCAN非接触式轨道测量系统

Railscan是一种以摄像原理为基础的非接触式轨道检查系统，能够同步地提供关于轨道几何尺寸、钢轨断面轮廊、扣件、轨下垫板及轨底坡的测量数据。Railscan系统能够连续检测轨道，经改进其输出信号可达50次／s，能够以0—360km／h的速度完成测量工作。该系统目前已被美国、中国、澳大利亚、新加坡、爱尔兰的轨检车辆采用。     

轨道检查车检测数据的有效利用

轨道检查车作为指导线路维修和确保行车安全的有效检测设备,应对其检测数据进行深度地分析和应用。介绍轨检车检测原理,以曲线养护为例,分析轨道几何测量、车体振动加速度测量和变化率等项目的检测数据,提出如何利用轨检车检查报告和有效利用轨检波形图加强曲线养护的具体建议。     

安全综合检测车轨道检查梁结构设计研究

为了测量轨道的几何参数，安全检测综合车在转向架上加装轨检梁结构，用以安装新型测量传感器以满足测试要求，本文建立了加装轨检梁结构的安全检测车整车动力学模型，比较了不同的轨检梁结构形式对安全综合检测车曲线通过动力学性能的影响，动力学分析表明，以往采用的轨检梁结构由于均衡梁和联系梁之间采用垂直销接或焊接结构限制的前后轮对的相对位移，导致了轮对在进出曲线时横向力及脱轨系统急剧加大，同时造成均衡梁和联系梁连接处存在极大内力，这种结构是不合理的。根据以上分析结果，重新设计了的轨检梁结构。动力学分析表明，加装了新的轨检梁结构的安全综合检测车的曲线通过性能达到了与无轨检梁结构的原型车相近的水平，新的轨检梁结构各连接件之间的相互作用力较原结构大大减小。     

高速铁路线路轨面坡度及竖曲线半径动态测量方法及应用研究

为揭示高速铁路线路纵断面参数变化,以及和轨道不平顺、路基大桥沉降关系,针对国内尚无轨道纵断面参数动态检测装备,提出基于惯组的轨面坡度及竖曲线半径动态测量方法。首先,建立转向架构架及惯性坐标系,并以重力加速度、水平加速度极小相关性为基准对齐两坐标系;其次,基于转向架构架纵向加速度解算轨面坡度,并补偿列车俯仰运动及与轨道平面纵向倾角误差;然后,以坡度测量值为基础解算竖曲线半径;最后,以高速综合检测列车为平台,在国内某新建高速铁路实车试验。结果表明：坡度和竖曲线曲率重复性偏差绝对均值分别为0.07‰、0.71×10^-3 rad/km,极差分别为0.22‰、0.005 rad/km。     

应用CPⅣ网进行轨道几何状态测量方法研究

研究目的:高速铁路轨道精调前应进行轨道几何状态测量。现行的方法是采用CPⅢ后方交会自由设站进行轨道几何状态测量,再与设计参数进行比较,之后通过精调使轨道的平顺性各项参数满足设计要求。利用轨道基准网相邻点具有较高相对精度和点位永久保存可用于运营维护阶段的特点,本文提出在轨道基准网(CPIV)点上利用强制对中装置设站、后视,配合轨检仪进行轨道几何状态静态检测的新方法,结合工程实际对该方法进行现场试验。研究结论:(1)采用CPIV强制对中设站方法进行板式无砟轨道几何状态静态检测,设站时间短,作业效率显著提高;(2)CPIV强制对中设站方法利用相邻点间的高精度可确保轨道的高平顺性,经现场试验证明,测量成果正确可靠,满足规范要求;(3)应用CPⅣ网进行轨道几何状态测量,统一了轨道板、轨道精调控制基准,平顺性指标较好,值得推广应用;(4)研究成果可应用于高速铁路板式无砟轨道施工和运营维护阶段轨道几何状态静态检测,对相关测量规范的编制和完善具有参考价值。     

基于多传感器集成的地铁限界及轨道几何状态检测应用研究

对地铁限界及轨道几何状态进行检测是地铁运营维护的重要工作,采用人工检测既费时又费力,运用大型轨检车的费用太高.为了便携快捷地检测地铁限界及轨道几何状态,基于多传感器集成开发一种便携检测装置,进行检测应用研究.通过将激光扫描仪、轨距传感器、里程计和倾角仪等传感器集成到轨检小车上,设计配套的软件系统,构造了限界检测、轨距计算、超高计算、坐标系转换和里程计标定等板块.应用该便携装置对长沙地铁三号线侯家塘站至四方坪站进行检测,分析和验证了检测结果,检测装置最终实现了超限报警、图形及超限数据自动录入、轨枕自动识别及轨道几何尺寸数据自动采集等多项功能.     

瑞士PALAS自动化轨道检查车

1996年春季，瑞士联邦铁道(SBB)开始试用一部第二代类型的PALAS自动化的轨道检测系统，由一家名为J Muller AG的瑞士公司自1994年开始开发。PALAS轨检车采用固定的基准点激光扫描以及1个车载式陀螺装置来连续地、高精度地计算轨道的确切位置。它既可用于直接指导轨道机械化维修作业．也可以提供测量记录数据以达到建立1个轨道几何尺寸数据库的目的。     

厦门地铁综合检测车设计

厦门地铁综合检测车集轨道检测和接触网检测于一体,采用惯性测量原理、机器视觉及激光摄像等非接触测量技术,可快速高效地对轨道几何状态、轨道全断面廓形及架空接触网几何参数、弓网动态作用参数进行检测。文章阐述了检测车的主要技术特点和技术参数,并从检测系统、设备布置、电气原理、机械部件和制动系统等方面介绍了技术方案。     

问与答

<正>问:JJG 1090—2013《轨道检查仪检定规程》中检定横向是相对于线路中心线而言的,而在实际使用轨检仪时,却可以选择左轨、右轨和中心线为基准,是否要考虑其中的差别?答:因为根据轨道内部参数测量数据,可以在测量外部几何参数时,对左轨、右轨和中心线进行基准转换,所以在实际使用轨检仪是,可以选择左轨、右轨和中线为基准,不需考虑其中的差别。     

基于控制器局域网总线的车载轨道检测系统设计研制

为提高检测性能、简化系统结构,设计研制基于控制器局域网(CAN)总线的车载轨道检测系统,全部使用数字信号传感器,并将分立式传感器集成,将检测梁安装在车下,以检测梁作为惯性器件、激光摄像组件和数字式地面标志传感器ALD的安装平台;基于惯性基准测量技术、激光摄像测量技术、图像处理技术,通过CAN总线网络进行数字信号同步采集和传输,并根据检测梁与轨道之间的运动姿态关系,结合数字滤波及误差补偿和修正技术,建立与系统结构相匹配的数学计算模型,得到轨道的轨距、高低、轨向和水平等几何参数。通过实验室标定、第三方检验和现场实车测试,基于CAN总线的车载轨道检测系统的准确性、重复性和再现性等技术指标均达到相应的要求,且与现有型号的车载轨道检测系统相比零备件损耗可降低46%。