铁路货车装载状态监视和超限检测系统的研究

在图像处理与控制理论研究的基础上开发铁路货车装载状态监视及超限检测系统。系统由状态监视、高度监测、宽度监测及斜高监测四个子系统组成。通过对超限物体进行图像摄取,经由图像采集卡进入计算机形成图形文件,对货运装载超限状况实行实时监控与检测。建立分析超限数据的智能化软件系统,实现对安检操作的数字管理和结果的图形化显示。实验结果表明,该系统能够成功地监控货物超载情况和检测超限数据,能够达到每幅图像处理时间为40ms,动态监测精度为±20mm,静态监测精度为±10mm的精度要求,并且使径向畸变得到了很好的修正,镜头畸变小于1%,误差(以宽度测量为例)为15mm。     

视觉自动化监测技术在铁路变形监测中的应用

邻近铁路施工不当会造成路基沉降、涵洞开裂、桥梁墩台倾斜等问题,从而影响铁路运营安全。对铁路结构物进行变形监测,是确保铁路行车安全的重要手段。为解决铁路结构物变形监测高频次、高精度、实时预警的需求,研究了一种基于数字化近景摄影测量技术的非接触监测方法,集成近景摄影测量、计算机视觉、数字图像处理、无线通讯等多种新技术,实现了远程无接触自动化变形监测。结果表明：(1)采用850 nm的滤波片可大幅度降低环境光照差异带来的误差;(2)通过设置基准点可将设备位置变化引起的误差控制在1 mm以内;(3)该系统可以全天候自动化监测,监测过程中可实时查看设备状态,无需上线作业,大幅减少了天窗作业频次;(4)相较于传统的全站仪人工监测方法,该技术具有精度高、自动化、非接触、实时测量、干扰因素少等特点,精度可达毫米级。     

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。     

上跨深基坑铁路便桥沉降监测新方法

以宁波南站上跨软土深基坑干线铁路钢格构柱便桥静态监测项目为工程背景,结合实际情况采用自制的棱镜预埋件作为高程起算点部件,配合Leica TCA1201+测量机器人,以三角高程测量代替二等水准监测.结果表明,该沉降监测方案既满足了精度要求,也保障了铁路便桥的安全运营,同时避免了测量工作者危险环境下作业,对今后类似桥梁监测工作有一定的指导意义.     

高寒地区高速铁路路基冻胀远程监测

为准确监测高寒地区高速铁路路基冻胀情况,设计基于棱镜反射原理的高速铁路路基冻胀远程监测系统。考虑到现场环境光线变化对系统检测精度的影响,提出位移敏感元件(PSD)背景光补偿算法,对比试验表明补偿算法能够提高系统的测量精度,强背景光下效果尤其明显。针对环境温度变化对系统检测精度的影响,对系统机构进行优化设计,温度特性试验表明系统处于高寒环境下时对测量精度的影响非常微小。整个系统在哈齐高速铁路进行了为期3个月的冬季现场监测,系统运行稳定可靠,测量点路基冻胀值最大约为2mm。     

CPⅢ平面网的解算方法研究及仿真计算

在详细研究CPⅢ平面网的构网方式的基础上,推导了CPⅢ平面网的严密平差数学模型并通过仿真计算得到三点有益结论:(1)方向及距离残差符合均值为0的正态分布;(2)每对CPⅢ点在x和y方向的中误差几乎相等,整网精度较为均匀;(3)相对点位中误差均小于1mm,且主要位于区间0.62~0.70mm,满足文献[1]规定的CPⅢ平面建网精度要求.仿真计算表明,采用标称精度为±5″,±(1+1×10-6D)mm的全站仪施测,能够达到相对定位精度≤±1mm的要求.     

沉降智能监测与评估系统的开发及应用

研究目的:高速铁路线下工程沉降监测作为铁路建设与工务维护的重要组成部分,对于保障高速铁路安全运营具有十分重要的意义。通过将岩土工程、物联网、大数据等先进技术进行深度融合,本文主要介绍一套高速铁路线下工程沉降的智能监测与评估系统,以期为高速铁路运营维护提供科学决策。研究结论:(1)通过温度补偿试验对传感器进行校正,大大提高了静力水准仪在变温条件下的精度(-20℃～40℃下0. 2 mm);(2)研发了一套基于无线组网技术的沉降智能监测评估系统,系统具有自适应降噪、变频采样控制、数据掉线重传、大数据分区存储、数据压缩传输、三维地理信息展示等技术特点,可满足桥、隧、路等多种监测应用场景;(3)系统实现了高速铁路线下工程施工期与运营期的沉降安全状态实时监测与评估。     

武汉长江隧道盾构下穿武九铁路沉降影响分析

研究目的:武汉长江隧道周边工程环境复杂,其中盾构下穿既有武九铁路是该工程的难点之一.为比较准确地分析盾构下穿武九铁路的沉降影响,本文分别采用经典的Peck法和有限元法计算了盾构推进对武九铁路的沉降影响,介绍了施工中所采取的保护措施和现场监测情况,为同类工程积累了经验.研究结论:施工过程中的现场沉降监测结果大于计算结果,但未影响铁路的安全运行.由于列车运行的影响,下穿铁路引起的地表沉降槽宽度和深度均大于邻近的和平大道.     

基于北斗定位技术的铁路基础设施监测系统设计与应用

近年来，为保障铁路运输安全，利用北斗高精度定位技术的铁路基础设施位移监测方法得到了广泛研究。文章介绍了北斗高精度监测的原理，详细阐述了基于北斗定位技术的铁路基础设施监测系统的架构、功能和接口设计，并通过现场监测数据对该系统的功能进行了验证，验证结果表明，该系统能够实现毫米级的监测精度，可为铁路基础设施位移监测提供技术支撑。     

客运专线桥梁盆式橡胶支座安装施工技术

郑西铁路客运专线预制箱梁支座均采用盆式橡胶支座,支座的安装工艺精度要求误差<1 mm.文章介绍了盆式橡胶支座安装施工工艺,分析了支座安装工艺精度难以达到要求的原因,提出了工艺改进措施,为客运专线工程提供参考.     

轨道变形监测系统设计与应用

由于地质灾害区段没有明确的固定基准点,传统轨道变形监测方法不再适用.为此,设计了基于分布式光纤的轨道变形监测系统.本文介绍了该系统的硬件设计、软件设计、温度补偿算法等.对实测数据的分析结果表明,该系统可以消除列车通过时引起的振动和温度变化对监测数据的影响,检测精度满足设计要求.实际应用结果表明,该系统可以实时识别轨道变...     

铁路站房结构损伤与传感器故障识别研究

研究目的:传统站房结构健康监测系统的设计假设传感器都能够正常工作,然而传感器故障却经常发生,监测系统会将由传感器故障导致的监测数据变化认为是结构损伤,因此需要在监测系统的设计中考虑传感器故障,以便降低监测系统的误报率。研究结论:(1)传感器失效使采样数据的维度或者数据规模降低,传感器故障导致采样的均值发生偏移,依据已生成的控制界限进行监测将使系统失控运行长度增加;(2)在训练数据处理中,通过协整关系构建传感器输出数据的正常范围,不需要大量测试数据,还可以消除温度、环境和载荷等对结构损伤识别的影响;(3)提出两层数据处理模式,将非基于模型的传感器故障诊断放在数据预处理模块,将结构损伤识别放在故障诊断模块,在系统实现上比较方便;(4)该研究结果可为降低铁路站房结构健康监测的误报率提供参考。     

钢轨几何尺寸自动测量系统研究

在不改变现有钢轨焊接工艺的条件下,研究采用非接触式测量方法的钢轨几何参数在线自动测量系统.该系统主要由传感器集成控制单元、测量单元以及数据处理与管理单元组成;采用激光三角测量法、三点等弦弦测法和共面法以及16个相同型号的激光测距传感器,分别完成对钢轨断面几何尺寸、钢轨平直度和扭曲度的测量;采用限幅滤波法消除由钢轨表面因素引起的测量误差,采用中值数绝对偏差的决策滤波算法消除由钢轨运动过程中跳动引起的测量误差.重复性试验和对比试验的结果表明,在采用基恩士IL-065型激光位移传感器且采集频率为2 kHz、钢轨运动速度不超过1.5 m·s-1的情况下,该系统的动态测量精度可达0.2mm,能够满足生产实际的需求.     

铁路雪深监测系统数据过滤算法研究

铁路沿线雪深监测系统对于保障严寒地区列车的安全运行具有重要作用。针对该系统异常数据导致雪深监测值失真甚至可能引起系统误报警这一问题,在分析铁路沿线监测点雪深传感器原始监测数据的基础上,归类异常数据,制定数据过滤规则,提出铁路雪深监测系统数据过滤算法,并进行实验仿真。仿真结果表明:该算法能够有效地过滤掉异常数据并消除数据抖动现象,在铁路雪深监测系统中具有较大的应用价值。     

LTE-R应用于铁路通信多径衰落信道下的时频同步研究

LTE-R(Long Term Evolution-Railway,长期演进)作为下一代铁路无移动通信系统,采用OFDM(正交频分复用)的调制方式来提高频谱利用率。铁路无线通信系统易受到多径衰落和突发干扰的影响,严重影响铁路的行车安全和运输效率。因此研究符号定时同步和载波频率同步对铁路无线通信系统具有很重要的意义。采用重复共轭结构训练符号的自适应符号同步算法,首先确定训练符号的符号定时同步、载波频率同步以及信道参数,再经过迭代递推把符号定时同步起始位置调到FFT窗口的理想位置和对载波频偏进行补偿。仿真结果表明,该方法在多径衰落信道下有很好的符号定时同步估计和对载波频偏的补偿,信噪比越高符号定时同步估计精度也越高。     

基于PSO-RBF神经网络的磁浮车悬浮间隙传感器非线性校正方法

针对磁浮车悬浮间隙传感器在0～20 mm范围内检测的非线性问题,建立了RBF(径向基函数)神经网络非线性校正逆模型,并采用粒子群算法对网络参数进行优化。仿真实验表明,所设计的PSO(粒子群优化)-RBF神经网络能够高精度地逼近传感器逆模型,经校正后传感器线性度可达0. 45%,全量程的检测误差小于0. 1 mm,能够满足悬浮控制系统的精度要求。     

基于FPSS技术的被动网落石报警系统研究

研究目的:铁路沿线发生崩塌落石灾害的事故大量存在,不胜枚举,如何保证其运营安全,已变得越来越重要。鉴于此情况,迫切需要研制一套能够满足各种条件下的高危路段沿线无人值守、自动发现障碍物,并能够为列车提供预警的自动监测系统。本文通过应用FPSS(分布式光纤周界告警系统)技术实现了铁路沿线被动网落石的振动分析报警功能。研究结论:(1)利用FPSS光纤传感技术进行系统开发,可应用于铁路沿线被动网落石振动分析报警,可实时、无人值守、全天候监测铁路沿线被动网落石情况,保障铁路运营安全;(2)本系统的成功设计可实现铁路被动网落石的振动信号获取、信号干涉解调、信号采集、信号分析处理全流程;(3)工程实际应用表明,其能满足铁路边坡落石病害监控的要求;(4)该研究成果可应用于铁路、公路落石报警领域。     

某高速铁路动车段地基处理沉降研究分析

为满足某境外高速铁路动车段淤泥质土地基的不同沉降要求,选出最优工程方案,首先根据工程地质条件、铁路等级以及工期等因素筛选适用于该动车段的地基处理方法;之后,根据地层条件和地基处理工程经验拟定各区域加固深度;最后,通过造价比较,确定各区域的最佳地基处理方案。研究分析结果表明:适用于该动车段淤泥质土的地基处理方法有水泥土搅拌桩、预应力管桩以及塑料排水板。沉降要求为300 mm的区域Ⅰ,采用长16 m、间距1. 2 m、桩径0. 5 m的水泥土搅拌桩复合地基;沉降要求为15 mm的区域Ⅱ,采用长24 m、外径0. 4 m、桩间距1. 3 m的预应力管桩;沉降要求为400 mm的区域Ⅲ,采用深度为14 m、间距1. 0 m的塑料排水板结合堆载预压。     

大风、高温差条件下高铁路基沉降自动观测仪器与评估方案研究

无砟轨道铺设前,应对线下工程沉降做系统评估,以确认工后沉降和变形能否符合设计要求。兰新铁路第二双线严酷的自然条件下,既有的路基沉降监测与评估方案难以达到规范所要求的测试精度、频次以及评估的有效性。针对该问题,研发了多点静力水准沉降观测仪,选择代表性工点对沉降变形评估方案进行研究。研究结论为:(1)室内检定结果表明所研制的多点静力水准沉降观测仪测试绝对误差小于1.0 mm,而现场测试数据还未能达到室内检定的测试精度;(2)对兰新铁路第二双线特殊气候条件下的沉降观测数据,采用指数曲线法和Asaoka法可以得到相关系数更高的沉降预测结果;(3)兰新铁路第二双线路基沉降评估工作中,将现行规范要求的曲线回归相关系数由0.92放宽至0.85更为可行。     

铁路低压电网监测系统结构的研究及应用

根据铁路低压电网的特点、地理分布和监测内容,提出了两级分布式监测系统结构.第一级是变电所监测系统,它由现场总线、微型计算机和监测站组成,通过公用电话网(PSTN)将各个变电所监测系统连接起来构成电网监测系统的第二级.该结构成功地应用于徐州铁路分局低压电网监测系统,系统能够进行分布式数据采集、可视化监视和数据存储.