采用改进的修正双曲线法预测高速铁路路基沉降

高速铁路路基工后沉降的预测十分关键.沉降监测过程中观测时间间隔不等,将导致修正双曲线法进行数据拟合时存在一定的偏差.本文提出了一种加权的修正双曲线法,建立考虑观测时间间隔的权值目标函数,权值大小与时间间隔成正比,利用VBA功能实现矩阵的迭代求解,获得拟合曲线的参数,并对两种方法拟合的结果进行了对比.结果表明,采用改进方法预测的工后沉降更接近于实测数据,提高了沉降预测精度,验证了改进方法的合理性.     

基于EMD和ARMA模型桥梁振动信号降噪的处理方法

在桥梁振动信号的采集和传输过程中,针对外界环境的影响可能会在信号中形成局部强噪声干扰,从而造成分析结果的失真以及由于桥梁振动信号通常具有较宽的频谱成分,致使传统的滤波降噪方法存在很大的局限性等问题,基于经验模态分解(EMD)和自回归滑动平均(ARMA)模型提出了一种信号降噪方法。首先,利用EMD把有强噪声干扰的信号分解成不同时间尺度的本征模函数(IMF)和残余项;然后,分别对每个IMF无干扰区段建立ARMA模型,利用各个模型对有干扰区段进行滤波,用滤波后的数据代替原来的数据,对于残余项,拟合为多项式;最后,将所有的IMF及拟合后的残余项叠加,即得到降噪后的信号。通过对实测南京长江大桥有对讲机干扰的应变信号进行分析,结果表明了该方法的可行性及有效性。     

电磁超声系统强噪声干扰抑制算法研究

在采用电磁超声技术(EMAT)进行车轮踏面探伤时,针对检测数据中存在的噪声问题提出一种结合小波算法和相位差算法的综合算法.根据噪声及有用的电磁超声信号的特征,得出小波软阈值去噪方法;结合布莱克曼窗函数及信号的频谱特征,提出一种利用简单三角函数来实现信号相位计算的方法;算法在改善电磁超声系统数据波形质量、提高系统的检测准...     

基于光纤传感技术的轨道占用监测系统设计

针对轨道电路计轴方式容易受外界条件变化引起轨道继电器误动作问题,提出了一种新型的光纤计轴方式。该方式以光栅传感解调技术为基础,结合了LabVIEW和ARM微处理器将光纤信号从外部采集到下位机,运用高斯多项式拟合算法、自动寻峰算法、计轴算法和影响因子累加算法进行数据处理,通过以太网使上位机和下位机相互通信,最终实现了光纤信号的数据滤波、寻峰、拟合和轨道电路的列车计轴、方向判断等功能,并将计轴结果存入SQL数据库。结果表明,光纤计轴技术提高了计轴的准确度,增强了对外界环境的抗干扰性,为以后铁道信号监测系统的改进奠定了基础。     

城轨区间运行时分-最优能耗值函数的B样条拟合方法

由于城轨日常行车对区间运行时分的多样性需求,不同运行时分下区间列车运行策略的优化求解极为困难.通过丰富的实际列车运行数据拟合,获取运行时分?最优能耗间的函数关系.将区间内每一列车运行策略对应的运行时分和能耗值作为数据点,根据数据特点构建劣点判别规则从原始数据中剔除能耗值较高的不合理数据,筛选得到最优拟合数据点集.提出基于遗传算法的B样条拟合方法,结合遗传算法寻求B样条曲线的最优参数向量和控制顶点数,拟合得到运行时分-最优能耗值函数曲线.通过某城市地铁区间的实际列车运行数据进行验证,证明本文提出的拟合方法精度高、速度快,绘制出的运行时分-最优能耗值函数曲线能够为城轨列车运行组织提供依据.     

基于Copula函数的高速列车信号联合特征提取

针对高速列车在车体不同位置的通道测得的振动信号,提出一种基于Copula函数的通道间信号联合特征提取方法。该方法使用泛化高斯分布对各通道信号的边缘分布进行拟合,并使用Gaussian Copula函数构建信号间的联合分布函数。提取边缘分布参数以及联合分布函数的参数作为特征。通过对某型高速列车转向架正常、抗蛇行减振器失效、空气弹簧失效和横向减振器失效4种典型工况的振动信号进行分析和特征提取,并采用支持向量机进行识别,平均识别率超过97%,表明该特征提取方法的有效性。     

一种快速高精度GPS组合定位方法研究

为解决高速铁路采用GPS实现列车定位时因卫星信号中断而造成的定位差错问题,提出一种快速高精度GPS组合定位方法。在原有GPS卫星接收机的基础上结合里程计与三轴加速度陀螺仪传感器,一方面将列车高速行驶时卫星信号所产生的多普勒频移引入GPS卫星接收机,建立高速列车卫星信号捕获的数学模型,以提高信号捕获搜索效率;另一方面针对卫星定位数据中断时如何与捷联惯导/航位推算系统(SINS/DR)的数据相衔接的问题,提出基于LSKF算法的GPS/SINS/DR列车定位方法。仿真结果表明,该方法可实现卫星信号的快速捕获及高精度定位,对于提高采用GPS实现高速列车定位的质量有一定参考价值。     

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。     

多通道相关-经验模式分解在滚动轴承故障诊断中的应用

在处理非平稳振动信号时,经验模式分解(EMD)的应用较为广泛。针对滚动轴承的早期故障信号中含有强烈的背景噪声,诊断效果有时也不够明显的情况,本文提出了多通道相关-经验模式分解方法。首先通过EMD将滚动轴承故障信号分解成若干本征模态函数(IMF)分量;然后对IMF分量进行多相关处理,取相关性最强的IMF分量进行自适应重构;最后通过循环谱分析识别出滚动轴承的故障类型。将该方法应用到滚动轴承的仿真故障数据和实际数据中,分析结果表明,该方法可以更加有效地提取滚动轴承故障特征频率信息,突出故障频率。     

基于VMD-HHT冲击回波法的隧道衬砌检测技术研究

研究目的:针对常规冲击回波法在进行隧道衬砌脱空检测时容易出现多重峰值、虚假频率等问题,提出以模糊熵和相关系数为综合目标函数的遗传算法对原始信号进行最优化变分模态分解(VMD),然后基于希尔伯特-黄变换(HHT)计算信号的边际谱,并据此进行脱空检测分析,解决了傅里叶变换对非平稳冲击回波信号分析存在的固有缺陷,并基于仿真信号和隧道衬砌物理模型检测信号对数据处理方法进行了验证。研究结论:(1)以模糊熵和相关系数为综合目标函数的遗传算法有效实现了VMD分解参数的最优化,避免了人为设定参数所具有的偶然性;(2)VMD能够自适应地实现对冲击回波信号不同主频分量的有效分离,不存在模态混叠,因此能够有效滤除噪音信号,提高数据信噪比;(3)本文所提出的基于改进VMD-HHT的冲击回波法能够对衬砌厚度进行可靠检测,且检测结果中主频清晰明显,干扰远小于常用的傅里叶变换,不容易产生误判,有效提高了检测精度;(4)由于傅里叶变换及VMD-HHT处理方法的检测结果均存在一定的误差,因此要精确判断衬砌是否存在脱空,需结合隧道衬砌为密实情况的结果进行综合对比分析。     

基于数据拟合的地铁车辆车轮磨耗分析与寿命预测

分析车轮磨耗,预测车轮寿命,对降低车辆运营成本具有重要意义.以苏州地铁2号线拖车车轮为例,比较传统方法和数据拟合方法确定磨耗量的差异.数据拟合方法通过窗函数滤掉偶然录入错误数据,用中值滤波器剔除不满足要求的数据,对预处理后的轮径值进行线性拟合,得到轮径与运行里程线性拟合方程,线性拟合方程斜率即车轮磨耗量.传统分析方法采...     

基于时-频峰值滤波的车辆振动信号随机噪声消减技术研究

在时-频峰值滤波理论的基础上,提出了振动信号的噪声消减模型和误差控制方法,构建了信号估计误差与窗函数最大长度的关系。在许可估计误差为2%的情况下,对车辆实际线路动力学试验采集得到的振动信号进行噪声消减处理,结果表明,时-频峰值滤波能够很好地消减噪声,增强信号,是一种能有效消减振动信号中随机噪声的滤波方法。     

卫星定位轨迹最小二乘拟合适应性分析

卫星定位技术在列控系统深入应用,轨道信息数字化是其中的关键问题。提出一种基于卫星轨迹最小二乘拟合的轨道数据采集方法,并针对地理坐标系距离计算和非线性映射两个问题,提出3个假设条件。当待拟合的卫星定位数据满足这3个假设条件时,可以使用最小二乘方法获得轨道的近似最优解。     

基于WATV去噪的冲击特征提取方法在高速列车轴承故障诊断中的应用

提取高速列车轴承故障振动信号中的冲击特征,可以有效地对其进行故障诊断。利用"小波-全变差(Wavelet-Total Variation,WATV)"算法能够对信号进行稀疏引导的特点,提出了基于WATV去噪的冲击特征提取方法。该算法针对含噪声冲击特征的提取问题构建了目标优化函数,该函数融合了冲击特征的保真度度量算子以及惩罚因子。利用凸优化理论可对目标函数进行求解,从而增强信号在小波域和时域的稀疏性,使得特征提取结果最优化。通过构造一仿真信号对WATV算法的有效性进行了验证,并将该方法应用于高速列车齿轮箱轴承故障诊断中。结果表明,该方法能够很好地提取出信号中的冲击特征,并且频谱中的故障表征明显,能够有效地应用于高速列车轴承故障诊断中。     

结合图像全局和局部信息的符号压力函数分割模型

仅采用局部或全局图像信息很难处理弱边界和噪声图像的分割问题，据此提出一种结合图像全局和局部信息的符号压力函数分割模型。首先，利用图像的全局和局部区域信息，分别构造全局和局部灰度拟合项；其次，将定义的全局拟合项与局部拟合项进行线性组合，构造一个混合符号压力函数；再次，重新定义气球力函数，以期达到自适应改变水平集演化速率的目的。数值仿真实验结果表明，该算法不仅能准确分割弱边界和多目标图像，而且分割速度很快且对噪声具有一定的鲁棒性。     

基于二次拟合的应答器谐振频率测试及优化方法

依据SUBSET-085标准,提出一种基于二次拟合的应答器谐振频率测试方法。该方法通过测试系统对应答器进行下行信号发送和上行信号接收的测试,并对上下行信号进行拟合计算,最终得出应答器的谐振频率。经验证,通过该测试方法进行谐振频率调整的应答器在标准测试环境下能量利用率更大,在SUBSET-085的I/O测试时性能表现更好。     

城市轨道交通行人通道路阻函数拟合

介绍了由BPR函数拓展而得到的轨道交通站厅内行人流条件下的路阻函数形式,并对其影响因素进行分析.在此基础上,对南京地铁新街口站自动扶梯和人行楼梯上的行人流进行实地调查,用实测数据拟合确定了南京城市轨道交通行人通道的路阻函数模型.研究结果表明,经由实测数据标定得到的路阻函数模型拟合效果较好,可以为轨道交通车站内设施布设等...     

基于LiDAR数据和移动面拟合法提取道路横断面的方法研究

针对呈格网或接近格网状分布的LiDAR地面采样点数据,可利用移动曲面拟合法提取道路横断面。地面采样点用规则格网索引,并提出利用分级扇形区域选择参与拟合的采样点,不仅兼顾了邻域范围、采样点个数及其分布,还可对3×3规则格网有选择性地遍历。与TIN中提取的横断面比较,验证了内插函数模型选用双线性多项式具有可行性。最后采用D-P算法提取地形特征点,减少了数据冗余。     

基于三参数Burr分布的车头时距分布特性研究

通过研究发现,车头时距的随机过程与Burr分布函数具有相似特性,为此提出三参数Burr分布来描述车头时距分布特性的假设。为验证这一假设,以广州南沙港快速环形交叉口的进口道车头时距数据为例,利用三参数Burr分布进行统计建模,并运用极大似然法对三参数进行估计,由于参数估计结果只有数值解而没有解析解,故采用牛顿法求解待测参数,最终得出三参数Burr分布对实测车头时距数据的拟合曲线,并利用K-S检验进行了验证。研究结果表明:三参数Burr分布能较好拟合车头时距数据变化特征曲线,能满足一般情况下环形交叉口进口道车头时距分布的统计特征,为今后研究交通流车头时距分布的统计规律提供了一种新的可行性模型。     

一种新的基于小波基的时变信道估计

基扩展模型是最常用的快时变信道建模方法之一,而基函数的选取决定了建模的准确性。本文在多分辨率分析和Mallat算法的基础上,提出一种基于小波尺度函数构造基函数的方法,该方法采用Daubechies、Symlet、Coiflet小波的尺度函数进行快时变信道拟合。理论分析和仿真结果均表明,采用本文提出的基函数拟合时变信道,其信道估计性能优于基于传统的CE-BEM、GCE-BEM、P-BEM、DCT-BEM等模型的信道估计性能,复杂度低于DKL-BEM、DPS-BEM模型。相比于其他利用小波尺度函数构造的基函数,利用Sym2小波尺度函数构造的基函数的性能最优。