基于分位数回归的轨道质量指数阈值合理性数据分析

高速铁路轨道高平顺性是保障列车行车安全的重要基础，考虑到现有规范中针对轨道不平顺养护维修的局限性，需要对轨道动态不平顺管理值的合理性进行研究和改善。利用历史数据及统计方法挖掘轨道动态不平顺峰值管理值与均值管理值的联系，基于时间序列的异常检测与修正模型，通过分位数回归探究各项指标半峰值与标准差关系，并给出相应的均值管理建议值。结合7条不同工况线路的实测数据，研究结果表明：速度200～250 km/h线路建议采用80%及以上分位数的标准差作为管理值，而速度250(不含)～350 km/h线路建议采用95%及以上分位数的标准差作为管理值；相同时速线路、同一分位数下，若建议管理值越高，表明峰值与标准差的倍数较小，该线路状态较好，特别是单点不平顺超限的数量较少，不需要较严格的TQI管理值进行整体管理；反之，则表明单点超限可能较多，需要压低TQI管理值确保较低的峰值超限数量；对于5项不平顺指标，轨距出现峰值超限的概率最大，养护维修时需着重关注。     

基于小波变换的轨道检测数据滤波方法

为了尽量减小轨道检测数据中夹杂的粗大噪声干扰对轨道检测结果的影响,利用小波算法对轨道检测数据滤波处理是一种可行方法。分析了dbl,db2,db3和db4小波基对轨道检测数据中高频突变脉冲信号的敏感性,选用较为敏感的db1小波基对轨道检测数据进行小波分解。通过3σ准则识别出粗大误差点并加以剔除,对轨道检测数据的高频和低频部分进行小波重构,从而达到较好的轨道检测数据去噪滤波效果。分别采用均方误差值、信噪比和平滑度指标对几种小波的去噪滤波效果进行了分析比较,进一步验证了db1小波能在轨道检测数据的处理中达到较好的去噪滤波效果。实例表明,论文提出的方法对能够敏感地识别轨道检测数据中的噪声信号,有效地剔除检测数据中的粗大误差,达到较为理想的轨道检测数据滤波效果。     

车体振动对接触网检测的影响分析及补偿方法研究

将机器视觉技术应用于轨道交通接触网检测车车体振动补偿,基于激光摄像传感器搭建了接触网检测车补偿装置,分析了多自由度车体振动之间的相互耦合关系及车体振动对检测数据的影响,推导了基于机器视觉的接触网检测车车体振动补偿计算公式,并将该补偿方法应用于接触网检测车。在郑徐客运专线进行试验,补偿后拉出值检测数据相较于补偿前,重复性误差均值减小了7.35 mm,补偿前后拉出值检测数据比照人工测量数据,补偿后比补偿前测量误差均值减小了8.80 mm,以及在杭州地铁2号线进行了检测数据与人工测量数据对比试验,补偿后比补偿前测量误差减小了10.25 mm。两项试验验证了该补偿方法对于提高接触网检测精度的有效性。     

基于轨道静检的动检里程偏差修正算法研究

轨道几何状态动态检测时由于光电编码器的动态误差,车轮空转打滑,检测人员置入检测系统的误差等因素的影响,检测数据不可避免地产生里程偏差,导致波形错位,直接使用存在里程偏差的数据时将会影响轨道质量状态的评估精度及线路状态恶化趋势分析的可靠性,无法确保线路现场养护维修效果。提出一种以静检数据为基准的动检数据里程偏差修正方法,并提出主点迭代里程偏差修正PPIC算法,通过模拟数据和高速铁路实测数据,使用PPIC算法和现有最稳定的区段相似波形匹配SSWM算法进行比较,实验结果显示PPIC算法修正后动静检波形吻合度,轨向高低不平顺值较差均值、不确定度及相关系数均有显著提升,且修正效果优于SSWM算法,PPIC算法里程偏差修正精度优于一个静检检测间隔(0.125m),可有效地对动检数据里程偏差进行纠正。     

轨道下沉试验数据误差修正方法的比较研究

研究目的:通过轨道下沉与高低不平顺恶化关系现场试验测量得到的数据不能直接用于后续的统计与规律分析,而必须先经过一些必要的数据预处理。测量数据经过误差修正后,可以为后续数据分析提供更为精确可靠的轨道沉降数据。本文通过介绍基准点修正法和误差平面修正法的基本原理与实现思路,分别利用这两种误差修正方法对现场试验所得的轨道下沉数据进行数据修正,以比较由这两种误差修正方法得到的不同的数据修正效果。研究结论:(1)两种误差修正方法都能在一定程度上有效地修正高程测量数据;(2)基准点修正法思路简明,计算快捷,对现场试验条件没有额外要求,但不能反映出不同观测点之间的误差修正值的差异性;(3)误差平面修正法解决了误差修正值差异性的问题,计算结果更精确,但计算复杂,同时对现场试验条件提出了额外要求;(4)综合来看,误差平面修正法优于基准点修正法;(5)该研究成果可应用于由现场试验得到的轨道下沉数据的误差修正方面。     

高速铁路动检车检测数据里程误差评估与修正

减小动检车检测数据里程误差,是实现准确评估轨道状态与深入研究轨道状态演变规律的基本保障。针对当前处理动检数据里程误差的不足,建立一种基于局部波形匹配的动检数据里程误差定量评估模型,并采用两次插值的方法修正里程误差。通过对平面曲线分析发现,平面曲线直缓点、缓圆点、圆缓点和缓直点均可作为里程误差校正点。结合某高速铁路动检数据计算表明:在99.7%置信度下,该线动检数据绝对里程误差在[-23.815.6]m,相对里程误差在[-15.9 15.7]m;修正里程误差后,校正点附近绝对里程误差可控制在[-0.7 0.7]m,全线相对里程误差可控制在[-4.2 4.2]m,因而本文方法能有效地实现对线路尤其是长大曲线内部的里程误差处理。     

基于大数据的铁路工程投标企业异常行为预警研究

基于铁路工程电子招投标积累的海量数据,识别预警具有异常行为的铁路工程投标企业。运用社团结构检测分析识别具有抱团行为的投标企业;再通过函数拟合预测投标企业中标次数,根据实际值与预测值的标准残差所落置信区间范围,分析识别中标次数异常的投标企业;最后综合分析2种方法的结果,构建铁路工程投标企业异常行为分级预警模型,识别具有串围标嫌疑的企业并分级预警。研究结果表明:基于铁路工程电子招投标大数据,综合社团结构检测和函数拟合分析两种方法,可以有效识别预警铁路工程投标企业的异常行为。     

基于GPD理论和百分位数阈值法的轮轨力极值估计与动力系数研究

在高速铁路无砟轨道结构设计和检算时,列车荷载设计值是关键的设计参数之一。基于GPD理论,研究全波段不平顺激励下的轮轨力极值估计方法,并与脉冲激励下的结果对比,为无砟轨道结构设计和相关规范的完善提供依据。结果表明：采用百分位数法选取阈值时,应对样本分簇以提高样本之间的独立性和轮轨力极值估计的精度;提出结合百分位数阈值的形状参数筛选法进行轮轨力极值估计,确定了每簇样本量大小和形状参数区间;样本量宜取3×10⁵～5×10⁵个,百分位数阈值宜取50%～98%,且以轮轨力极值估计值的均值作为最终的轮轨力极值估计值;列车速度为250～400 km/h的列车荷载设计值动力系数分别为2.2、2.4、2.6和2.8。     

轨道不平顺作用下铁路列车车体振动状态的PCA-SVM预测分析

为快速预测铁路机车车辆在不平顺轨道上的的振动状态,根据车体振动加速度的3个评价指标(绝对峰值、标准差、绝对平均值),提出基于PCA-SVM方法的车体振动状态分类预测模型。首先对不同评价指标和车体振动状态下的轨道不平顺样本进行聚类,提取轨道不平顺样本中的特征统计参数,并进行PCA参数降维和信息优化,最后以不同状态下各种评价指标的车体振动主要特征值为训练样本,构建SVM多类分类器。对轨道检查车多次实地检测的数据采用PCA-SVM分类器计算的分析结果表明:绝对均值、方根均值、方根幅值等主要轨道不平顺统计参数控制车体的整体振动状态,其他特征参数起调节车体振动的作用;采用扭曲和水平不平顺作为预测模型的输入,可使车体振动状态的测算准确率达到90%以上。     

基于增量动力法的隧道衬砌地震响应及强度参数分析

为了将IDA(Incremental Dynamic Analysis)方法更优化的用于公路隧道衬砌抗震性能分析,选择合理的地震动参数是保证IDA结果可靠的前提。采用增量动力法对隧道衬砌在不同强度地震作用下动力响应进行讨论,并对地震动强度参数进行有效性分析。结果表明:不同地震动参数得到的隧道IDA曲线之间离散性差别较大。通过离散系数法比较可知,以PGA为地震动强度参数得到的IDA曲线离散系数小于以PGV和Sa作为地震动强度参数时的离散系数;通过分位数曲线法比较可知,相对于PGV及Sa表示的分位数曲线,在PGA表示的分位数曲线中,16%分位数和84%分位数曲线相对于50%分位数曲线的偏差较小。因此PGA表示的IDA曲线整体集中度较好,其在隧道IDA分析中更为有效。     

高速铁路列控系统列车位置在线估计算法研究

针对高速铁路列控系统的列车定位误差问题,首先分析不同型号ATP车载设备通过应答器的绝对定位信息进行距离误差校正的数据,验证列车定位相对误差的正态分布特性;其次提出列车的相对测距近似模型,并以最小二乘法进行在线参数辨识;最后建立列车位置更新的离散线性模型,以定位相对误差的噪声特性和最小二乘的相对测距近似模型为基础,利用多层降噪自动编码网络辅助的卡尔曼滤波算法直接对列车的相对位置在线估计从而得到绝对定位信息。利用ATP车载设备与高速动车组接口型式试验的现场数据进行仿真分析,仿真实验与实际误差校正的对比结果表明,文章提出的方法可以有效降低高速列车行走过程中的定位误差,对应均方根误差统计,整体改善程度至少达到34.39%。     

铁路既有曲线整正计算方法研究

将偏角法实测数据转化为坐标法需要的坐标数据,分别用偏角法和坐标法计算各自的拔距值,并将两拨距值进行对比分析,从而得出渐伸线法计算的误差大小.同时通过计算两种方法的拨后正矢,分析其差值的规律,进而得出了一些有益的结论,对曲线整正计算方法的改进有一定的借鉴意义.     

基于多次波形匹配的高速铁路动检数据里程误差评估与修正

获取具有准确里程信息的动检车检测数据,是实现高速铁路线路的高效养护维修与分析其状态演变规律的基本前提。针对当前处理动检数据里程误差的不足,如区段内数据波形重复性差或依据单次检测数据处理误差等会造成错误修正,通过引入约束条件、动态尺度系数以识别、处理特殊区段并综合考虑多次检测数据,提出一种更可靠的里程误差评估模型,采用拉格朗日乘子法求解该模型并基于线性变换与插值方法修正里程误差,最后应用该方法编制了动检数据分析软件。结合某高速铁路动检数据研究发现:不合理的模型尺度参数会降低修正精度,建议取40~120m;在99.7%置信度下,任意两次动检数据间里程误差可控制在0.54m内;本文方法能有效处理实际工程中动检数据的里程误差问题,结合数据点标准差方法可实现快速定位线路几何状态波动明显的位置并准确评估线路养护维修作业效果。     

基于图像处理的接触网动态几何参数测量研究

为了保证高速列车安全运行,需要对接触网的高度以及拉出值等几何参数进行经常性的检测。接触式检测在高速铁路试验中会增大试验数据与实际运行数据之间的差异,从而导致接触网测试参数误差变大。现利用车顶摄像机测量接触网几何参数进行可行性分析,提出了一种利用图像处理技术,对摄像机影像进行处理,提取并计算接触网动态高度以及拉出值等参数的方法。试验结果表明系统具有设备安装简单,测量精度高等特点,具有充分的可行性。     

基于相关分析的超偏载装置精度评价方法研究

针对货车超偏载检测装置检测精度失准可能会影响正常的铁路作业及运输秩序,通过分析影响超偏载检测装置检测精度的主要因素,提出超偏载检测装置与动态轨道衡数据比对、超偏载检测装置检测空车与车辆自重数据比对等2种评价超偏载检测装置检测精度的方法,基于2种方法得出的设备误差与设备期间核查误差间的相关性分析及数据对比,验证此2种评价方法的可行性。     

填海造地工程中的软基沉降预测研究

基于某填海造地道路地基处理工程中的软基沉降监测实测数据,采用双曲线法、三点法和星野法对软土地基沉降进行了预测和比较研究,并对3种方法的预测结果和实测数据进行了对比分析.研究结果表明,双曲线法和星野法的预测沉降值与实测值比较吻合;三点法的预测沉降值与实测值偏差较大,且收敛速度较慢.所得结论对于类似工程中的沉降预测具有参考...     

基于最小二乘支持向量机的地铁弓网系统研究与仿真

提出了一种基于误差相关性的弓网系统模型,采用最小二乘支持向量机(LSSVM)方法对模型的参数进行研究探讨,并对误差相关性系数进行分析,最后利用既有线的弓网实际检测试验数据对弓网接触压力值进行仿真分析。结果表明:基于最小二乘支持向量机的弓网模型能够描述接触压力的动力学行为,具有较高的预报精度。     

基于改进支持向量域描述的道岔转辙机运行状态异常检测

针对铁路道岔转辙机缺乏大量异常样本来实施其运行状态异常检测的问题,提出了基于改进的支持向量数据域描述方法的异常检测模型。以ZYJ7型液压道岔转辙机为研究对象,利用既有微机监测系统采集道岔功率数据。用聚类的方法对数据进行清洗,接着对功率数据在时间序列上进行解锁、转换和锁闭分解,分别提取其统计特征值,采用主成分分析(PCA)法对特征值进行降维处理,将经过处理后的数据输入到异常检测分类器进行模型训练和模型测试。实验结果表明,改进的支持向量域描述(SVDD)分类器对道岔运行状态的异常检测有较强的识别能力。     

基于Grubbs-ARMA模型的钢轨胶接绝缘接头变化预测研究

为了提高钢轨胶接绝缘接头绝缘缝预测的精度,提出基于自回归移动平均(ARMA)模型的Grubbs-ARMA预测模型。该模型在ARMA模型基础上增加改进的预处理算法,保留原始数据的每一次波动规律,具体包括使用格拉布斯准则法对每个目标时刻附近的监测数据集合识别可疑值、剔除异常值和求均值,然后对得到的序列做平稳性分析,根据分析结果确定模型阶数,建立模型,利用京沈高铁沈阳段的闭塞区段某监测点采集的20组数据,分别构造Grubbs-ARMA模型和ARMA模型,根据前15组数据预测后5组数据。结果显示:Grubbs-ARMA预测模型的残差不仅均低于0. 15,且均低于ARMA预测模型的残差对应组别的残差。证实Grubbs-ARMA预测模型不仅适用于钢轨绝缘缝预测,且比ARMA预测模型有更高的预测精度。     

铁路既有曲线整正计算中基于坐标法的渐伸线误差分析研究

应用相关几何知识分析根据拨距计算拨后坐标以及利用公式计算渐伸线法拨后正矢的理论方法,提出将偏角法实测数据转化为坐标法需要的相关数据的方法,并且在采用相同的曲线半径及缓和曲线长度条件下,计算偏角法和坐标法各自的拨距值及其拨后正矢,将偏角法计算出的拨距值、拨后正矢和坐标法计算结果进行对比分析,从而可直观分析出运用渐伸线法计算出的拨距和拨后正矢的误差大小及规律。分析结果表明:渐伸线法计算的拨距误差和拨后正矢误差都与偏角的大小有关,渐伸线法用于大偏角曲线整正时,虽然其有一定的误差,但其计算精度可以满足曲线整正基本要求。