基于椭圆拟合的隧道点云数据去噪方法

针对地铁隧道这一狭长密闭环境,激光雷达相较于传统隧道形变检测方法具有显著优势。由于受环境以及隧道中安装的大量设备的影响,数据中会包含大量噪声点,无法得到隧道完整内表壁数据,从而影响到数据在形变检测及三维建模等方面的应用。结合最小二乘法和拉格朗日乘数法对隧道点云模型进行椭圆拟合,并将其应用于圆形隧道点云滤波,利用各区域数据对隧道形变进行检测。对滤波结果的精度评定及其有效性分析表明,此算法针对隧道点云数据的滤波具有良好效果及稳定性。     

基于地面激光雷达技术的隧道变形监测方法研究

根据激光点云数据的连续性、高精度性,提出了一种基于三次多项式插值曲面拟合的隧道整体变形监测方法。该方法对同一地区地铁隧道不同时间段的激光点云数据进行三次多项式插值拟合曲面,通过对多个拟合曲面之间的高程比较,获取地铁隧道顶部由于其上方大型建筑施工而对其产生的影响。通过该方法的处理,可以迅速地找出地铁隧道顶部变形最大的区域,对隧道的变形进行有效的监测。     

基于点云数据的轨道结构与隧道空间限界一体化自动检测方法研究

为了保证列车运营安全,需要在日常运营过程中进行隧道限界检测,但现有检测方法存在测量干扰大、效率低、断面非连续性、与轨道结构相互独立等不足。为此,提出一种基于点云数据的轨道结构与隧道空间限界一体化自动检测方法。在通过中轴线拟合提取隧道任意位置断面的基础上,建立基于钢轨顶面的隧道限界检测坐标系,引入不同类型的隧道限界框,采用改进射线算法实现多种隧道类型的限界自动检测分析。对既有铁路隧道进行现场实验表明,采用该方法可实现侵限位置和侵限尺寸值的准确获取,并给出侵限断面图,满足隧道检测精度要求,在隧道日常运营维护中能够发挥重要作用。     

三维激光扫描技术在隧道形变监测中的应用

对三维激光扫描技术在隧道形变监测中的应用进行了初步研究。实验使用Leica Scan Station P40三维激光扫描仪对常州地铁1号线隧道进行扫描,将处理后的点云数据通过徕卡隧道形变监测系统进行隧道断面净空计算。将利用三维激光扫描技术得到的隧道断面成果与利用传统全站仪测量得到的隧道断面成果进行对比,讨论并分析三维激光扫描技术在隧道形变监测中的技术优势和存在的问题,对三维激光扫描技术在隧道形变监测中的应用具有指导意义。     

地铁安全监测中基于三维激光扫描技术的隧道形变分析方法

基于三维激光扫描技术所获地铁形变监测数据的海量点云特性,提出隧道形变分析新方法。详细阐述了建立参考系、点云分割、格网化、差值计算、形变分析等步骤,并以正在监测的地铁隧道为例进行试验分析。试验分析结果发现:隧道形变分析新方法能确定隧道形变位置和形变大小,并将结果直观显示出来,能有效地衡量隧道形变。     

基于点云数据的隧道断面线提取方法

隧道工程通常使用断面线进行限界、超欠挖、变形测量等应用的分析。介绍一种基于点云数据的隧道断面线提取方法,该方法以经过拼接、滤波、去噪之后的三维激光点云为数据源,首先对点云进行重组织,以便快速检索;然后根据隧道中线获得待提取断面线所在平面附近的点云切片;最后对点云进行处理,得到断面线。     

三维激光扫描技术在地铁隧道断面测量中的应用

地铁隧道土建施工完成后为了对线路进行调线调坡,需要对地铁隧道进行断面测量,三维激光扫描技术与常规测量方法相比具有非接触式测量、可高密度采集空间三维点云数据等特点,为地铁断面测量提供了新的技术手段。介绍三维激光扫描技术的基本原理和在地铁隧道断面测量中的方法,并结合南宁地铁1号线隧道断面测量工程实例,对三维激光扫描技术在地铁隧道断面测量中应用的可行性进行探讨。断面测量成果不仅为线路进行调线调坡提供依据,而且还可以为后续的隧道模型构建、隧道变形分析以及铺轨和设备安装等工作提供相关应用和支持。     

基于三维激光扫描点云整体分析的铁路隧道超欠挖检测方法

传统隧道施工难以避免超欠挖现象的发生，影响隧道的工程质量以及施工效率。三维激光扫描技术因其便捷、信息量大等特点，在隧道施工过程中提供快速有效的测量结果，但目前主要通过取断面形式进行超欠挖分析，亟需一种对点云整体分析的方法。为此，针对三维激光扫描的隧道超欠挖检测，提出一种基于点云拟合曲面并结合设计面法线的分析方法。结果表明：三次B样条曲线在曲线要素的表现和控制性能上较好，适用于隧道断面的重构；检测断面上建立法线，并在拟合面上找到其所唯一对应的实际检测点，通过两点的距离作为超欠挖的基准；编制的分析软件可对隧道数据进行批量处理，便于隧道工程超欠挖检测的实时分析评。因此，双三次B样条拟合法的超欠挖的扫描和计算，其精度、效率高，可满足实际工程中隧道超欠挖的检测。     

全站仪测量地铁盾构隧道建筑限界及椭圆度方法研究

详细介绍了使用全站仪检测地铁盾构隧道建筑限界及椭圆度的方法,并通过应用实例验证了方法的可靠性和准确性。通过全站仪对盾构隧道断面进行快速的测量,依靠此方法加以后期处理即可获得准确的建筑限界和椭圆度信息,避免了对隧道断面仪等专业设备的依赖,可以借助常用的全站仪实现同样的功能。在数据处理中利用两倍方差作为阈值进行了异常点的剔除,在拟合计算过程中采用多次迭代计算,确保了计算结果的可靠性。     

朔黄铁路隧道衬砌表观病害检测技术北大核心

为实现朔黄铁路隧道衬砌表观病害远距离非接触快速检测,提出一种基于多源数据深度融合的隧道病害检测方法。首先利用高清线阵相机、激光扫描传感器等检测设备获取隧道衬砌表观高清图像和激光点云数据,然后利用特征提取网络提取图像和点云特征图,并采用空间变换方法将图像特征图投影到点云特征俯视图上得到融合特征图,最后利用候选区域网络和金字塔场景分析网络对融合特征图进行检测识别,输出病害的类型与位置信息。在朔黄铁路重点隧道开展的现场试验表明,该方法能检测隧道裂缝、掉块、渗水等表观病害状态,有效提升重载铁路隧道运维的智能化程度及综合检测水平。     

超大断面地铁隧道的设计方案研究

南京地铁4号线蒋王庙站—王家湾站区间隧道断面面积达290 m2,通过数值模拟分析对其设计方案进行了研究。结果表明:该地铁隧道断面高宽比取0. 64是合理的,可提高隧道建筑净空使用率;针对不同断面形式分别采用双侧壁导坑法、CD法和CRD法,大、小断面隧道嵌套开挖,可降低对围岩的扰动;相接部位逐步挑高扩挖,提高隧道支护设计参数,可以确保施工安全;先行开挖小洞对隧道整体安全和裂缝控制有利。     

基于布模拟滤波和支持向量机的隧道三维点云提取算法

针对传统隧道点云提取方法存在先验条件要求较高、参数依赖性较强、通用性较差的问题，提出基于布模拟滤波和支持向量机的隧道三维点云提取算法。介绍隧道三维点云提取算法流程，分析点云数据获取与下采样算法、基于布模拟滤波算法的地面滤波，以及基于支持向量机的隧道点云提取算法，并开展现场验证试验。试验结果表明，基于布模拟滤波和支持向量机的隧道三维点云提取算法，可准确剔除与隧道点云特征不一致的非隧道点云，隧道点云提取具有处理速度快、准确率高、通用性强的特点。但如果隧道中出现大量距离隧道非常接近的物体，且体积较小，该算法会出现较多误判。减少误判是该隧道三维点云提取算法今后的研究方向。     

隧道三维激光扫描点云断面 收敛参数相关性研究

基于移动三维激光扫描隧道点云数据,通过点云预处理、断面提取过滤,最后进行隧道管环实测轴径提 取、椭圆拟合得到断面的水平轴径值、椭圆度等数值成果表及椭圆拟合等成果图。从几何形态学的角度,对横径 与设计偏差、椭圆周长、椭圆均轴差等椭圆拟合结果参数与椭圆度之间数学关系及相关性进行统计分析与研究, 探究隧道管环实测点云经过椭圆拟合出的长短轴长异常值的自动筛选方法。结果表明：椭圆度与横径值具有较强 的线性相关性;椭圆均轴差 D(椭圆长轴加短轴与两倍理论圆直径之差)与椭圆周长和理论圆周长之差 d 约束关系 式,可以用作管环变形椭圆拟合长短轴长异常值的筛选依据。     

基于三维激光扫描技术确定隧道变形的新方法

从三维激光扫描技术应用于地铁隧道变形监测实际出发,研究三维激光扫描技术在隧道变形监测中的应用,给出一种适用于隧道数据采集的多站共用靶标连续拼接法。针对如何确定隧道变形的关键问题,提出一种通过建立参考系、点云格网化、剖面图提取、变形量值计算等流程确定隧道变形的新方法。将该技术应用于地铁隧道扫描实验,结果发现提出的方法能够在任意位置提取隧道断面,能够确定隧道变形量值,是一种有效的确定隧道变形的新方法。     

基于三维激光扫描技术的地铁盾构隧道中轴线高程提取方法

针对目前三维激光扫描技术检测盾构隧道横断面方法效率低、不能充分利用高密度点云数据的问题，从精度、效率及充分利用高密度横断面点云数据三方面进行隧道中轴线高程分析。提出利用空间几何关系快速提取隧道原始点云数据横断面的方法，继而利用K近邻计算方法提取隧道中轴线高程。试验结果表明，该隧道中轴线高程提取方法与水准仪实测获得的隧道中轴线高程间最大差值为3 mm。与水准仪实测方法相比，该隧道中轴线高程提取方法的检测精度与检测效率均有较大改善，且其不需要进行横断面点云数据的抽稀，充分利用了海量原始点云数据，可推广应用至盾构隧道竣工验收工作。     

地铁大断面区间隧道排烟方式分析与探讨

通过对目前地铁大断面区间隧道通常采用的纵向通风的防排烟方式进行分析,针对纵向通风存在的烟气过站、车中火灾时部分乘客在烟雾中疏散等问题,提出利用区间隧道顶部空间,设置排烟风道的半横向通风方式,并针对半横向通风方式存在的问题进行分析和提出相应解决方案,所得结论可为地铁工程中大断面区间隧道的防排烟设计提供参考。     

大断面黄土地铁隧道不同浅埋暗挖施工方法比较分析

为了确定大断面黄土暗挖地铁隧道的合理施工方法,以西安地铁5号线某区间工程为背景,通过FLAC3D软件对地铁区间隧道采用中隔壁(CD)法、交叉中隔壁(CRD)法及双侧壁导坑法等不同开挖方式下的施工过程进行模拟计算,以期得到合理的施工方法。根据模拟结果及实测内容得出:在地表沉降、拱顶沉降及塑性区分布等方面,双侧壁导坑法较好,CRD法次之,CD法最差。综合考虑安全、经济等因素,确定CRD法为大断面地铁区间隧道的合理施工方法。     

基于激光雷达的城轨交通障碍物检测算法研究

侵限障碍物对城市轨道交通有巨大的危害,现有基于通信的列控技术无法对其自动化防护。为避免障碍物侵入行车区间造成安全事故,利用激光雷达作为主要传感器,提出一种非接触式障碍物检测算法。借助激光雷达具有不受环境光照的影响,测距精度高,可实现远距离探测等优势,该算法能够实现对百米内障碍物的有效检出,同时具备高可靠性,不受隧道内光照条件差等恶劣条件的干扰。为克服隧道中坡度影响,结合点云校准算法将点云平面与地平面对齐。对隧道环境和站台环境建模分析,提出基于规则的轨道平面分割算法和基于区域增长的背景点云分割算法,有效实现地平面的分离以及背景点云的滤除。考虑到点云密度在不同距离分布不均,提出自适应欧式聚类障碍物检测算法。为验证整体算法的有效性,在宁波地铁5号线采集大量正线数据,进行障碍物注入仿真实验。实验结果表明：复杂运行场景下该障碍物检测算法在视距范围内低于70 m障碍物检出率可达85.89%,雷达超视距的情况下检出率有一定的衰减,低于120 m的障碍物检出率为63.08%。算法平均耗时为37.86 ms。     

断面非对称小净距黄土地铁隧道施工顺序模拟对比研究

西安地铁5号线兴庆路站至青龙寺站区间隧道在兴庆路站站后设置停车线,为同时满足左线停车和双线正常行车的功能需求,拟选用左线(大断面)双侧壁导坑法和右线(小断面)台阶法的施工方案进行施工。针对该地铁隧道不同施工顺序采用二维动态有限元数值模拟,通过分析施工引起的拱顶沉降、拱腰收敛、地表变形、衬砌内力和中间土体应力特征及规律,得出大小断面地铁隧道先后施工相互影响的规律性成果:不同施工顺序对拱顶沉降和地表变形影响相差不大,而先行小断面隧道采用台阶法施工完成后对隧道拱腰收敛、衬砌内力及中间土体应力的影响较先行大断面施工的影响小,采用先施工小断面隧道的施工顺序更为合理。     

管廊与地铁一体化建设分析及对策

综合管廊也称之为"共同沟",是实现城市地下管线设施集约化、现代化建设的新模式。随着我国城市地铁的快速发展,直接利用地铁区间隧道及地铁车站安装市政管线日益成为研究的重点。结合现有地铁B型车的既有限界和衬砌断面设计,依据不同隧道工法(盾构法、矿山法、明挖法)的衬砌断面得出可纳入地铁区间隧道的管线类型,并作出相应的经济技术说明,分析存在的问题,提出解决方案。