轨道动态位移地面监测方法研究

针对检测列车运行过程中,因车辆轮载作用引起的轨道几何动静态测量差异问题,提出一种轨道动态位移地面监测方法。该方法利用高速相机采集钢轨上L型靶标的图像,实时解算为靶标中心点位姿,经空间坐标转换,将靶标中心点位姿转化为在线钢轨特征点的横、垂向位移,并通过轨道两侧钢轨形位变化的组合,计算得到轨道几何动静态差异。为验证监测方法的有效性,在试验室和现场开展了测试试验。试验结果显示,该方法测量靶标中心点横、垂向位移以及倾角的测量不确定度分别为0.07 mm、0.08 mm以及0.02°,现场测试轨距、水平动静态差异分别为0.07、0.10 mm,具有良好的一致性。     

基于车载的轨道扣件同步采集系统设计及实现

线阵相机常用于轨道扣件检测时图像获取,在拍摄轨道扣件图像时受车辆变速和振动的影响,获取的图像信息容易出现失真现象;为了解决该问题,设计了一种基于车载的轨道扣件同步采集系统。通过建立测速及补偿模型和等距变换关系,实现线阵相机等间距拍摄轨道扣件图像的触发控制,通过建立传感器同步采集模型实现多传感器信息的同步采集控制。利用FPGA实现线阵相机等距触发控制和传感器信号同步采集功能。最后,搭建轨道检测小车对该系统进行实验验证,并在相同的测试条件下与基于常规光电编码器直接触发采集的方法进行对比;实验结果表明,基于车载脉冲等距触发采集的方法在变速条件下采集的轨道扣件图像不失真,并能准确同步采集各传感器信息。     

客运专线板式轨道动力反应分析

研究目的:根据板式轨道的受力特点,建立高速列车作用下板式轨道动力反应模型.利用Fourier变换,在频率-波数域内求解振动微分方程,再通过Fourier逆变换,得到列车在匀速和变速情况下轨道、轨道板及底座动位移在时域-空间域内的计算公式.结合算例,分析列车在不同速度、正加速度和负加速度下,轨道、轨道板及底座动位移的变化特性.研究结论:通过对板式轨道动力反映的分析表明:轨道结构存在一个临界速度,列车在匀速运行情况下,沿轨道方向的钢轨、轨道板及底座的动位移随列车轮对作用位置达到最大值;在变速运行情况下,钢轨、轨道板及底座动位移在不同速度与加速度处出现峰值;在减速运行情况下,轨道结构动位移仍在不同速度与负加速度处出现峰值;且在正加速度增加与负加速度减小的情况下,各结构动位移随之减小,反之亦然.     

轨道动应变的力学机理与电测技术

针对力学式轨道计轴装置在列车荷载作用下动应变曲线数据复位不充分、波形基线偏移问题展开研究.介绍剪应力法的力学原理,对轨道的受力图式、构件内部单元体的应力状态、电阻应变测试技术等内容进行重点论述.用模型试验数据及铁路现场测试结果验证剪应力法的理论分析,为轨道传感器的研发提供有效可行的技术方案.     

路基弹性变形的测试方法研究

结合现场试验 ,介绍利用位移计、891拾振器 (位移挡 )和 891拾振器 (加速度挡 )测试路基动位移的三种方法 ,并对测试结果进行分析和比较     

无砟轨道沉降监测系统光斑中心定位技术研究

光斑中心精确定位技术关系到图像式无砟轨道沉降监测系统的测量精度。针对传统光斑定位技术在对接收靶面受到干扰的不规则光斑图像定位时会产生较大误差的问题,在图像预处理的基础上,依据采集图像灰度呈高斯分布的特点,提出基于重心的灰度分布曲线拟合方法,通过重心法初步定位光斑中心的位置,利用二次曲线拟合灰度高斯分布进一步精确定位激光光斑中心。通过实验及现场测试表明,该方法定位精度高,鲁棒性好,满足图像式无砟轨道沉降监测系统监测精度要求。     

南京长江大桥有砟桥道床弹性改善的研究

研究目的:为考察道砟垫对南京长江大桥有砟桥道床弹性的改善效果,在室内试验基础上,通过仿真计算和现场测试,分析了3种不同厚度道砟垫对有砟桥轮轨动力响应的改善情况.研究结论:仿真计算和现场测试都表明:铺设道砟垫对低频轮轨力、钢轨和轨枕的垂向位移、钢轨和轨枕的振动加速度有一定改善;对道床垂向位移、道床振动加速度有明显改善效果,道床垂向位移可增加50%以上,道床振动加速度可降低45%以上;道砟垫对动力响应的影响与列车速度、轨道不平顺波长和波深的关系不大;30 mm厚度的道砟垫对道床的弹性改善效果较好,且其产生的轨道整体动刚度与明桥面的轨道整体动刚度较接近,有利于实现明桥面和引桥的刚度过渡.     

轮轨接触几何状态检测装置

基于机器视觉技术、光电测试技术和图像处理技术研制轮轨接触几何状态可视化检测装置。检测装置的硬件系统包括高速摄像机、光源系统、测速单元等;软件系统包括图像采集软件和数据处理软件。检测装置的工作流程分为图像采集和数据处理2步。图像采集主要完成检测区域的标定图像、钢轨轨头廓型图像和轮轨接触图像的采集。数据处理主要完成标定参数的提取,矫正、拼接图像,识别接触曲线,获取检测结果。关键技术是：通过畸变矫正函数将拍摄的有畸变的图像还原为无畸变的图像;通过标定参数中标记点的信息,将矫正后的内外两侧图像拼接,得到轮轨接触的完整图像。现场实际应用表明：该装置能够准确检测轮轨接触状态,并给出接触参数和相关报表,达到了实用化的要求。     

重载铁路道岔区钢轨冻结接头的现场试验与数值分析

重载铁路道岔与正线钢轨连接处需要一个位移限制作用强的接头,冻结接头恰好能够满足要求,但接头的存在破坏了钢轨的连续性,造成轮轨之间产生较大的动载冲击作用,长期作用下轨道结构易产生伤损病害。鉴于此,首先通过对运营现场服役过程中的冻结接头进行大量的静态测试,分析接头平顺性的波形特点。其次,选取典型的病害接头进行列车动态试验,对其动态冲击特性进行现场实测。最后,通过有限元建立列车-钢轨接头三维耦合模型,对接头的维修标准进行研究。研究结果表明：长期服役过程中的冻结接头在轨缝附近易形成局部的低塌下凹不平顺;对这种凹接头进行动态行车测试后,接头轨缝左右两侧钢轨动位移在垂向空间存在一个明显的错台分布,迎轮侧钢轨的动位移要大于顺轮侧钢轨的动位移,当车轮驶过这种凹接头时易产生逆轮错牙冲击模式;从接头夹板的动弯应力来看,车轮在经过接头轨缝左右侧时分别产生了2次较大的冲击作用,驶过轨缝后产生的冲击作用更大;对重载车轮驶过接头的动态作用力进行分析得,运营现场冻结接头最大低塌深度应控制在0.5 mm以内。研究结果可为揭示冻结接头现场服役状态及维修加固措施提供一定的借鉴。     

遂渝线无砟轨道道岔区基床动力测试研究

无砟轨道道岔区基床的动力学特性是无砟轨道研究的一项重点和难点。通过遂渝线无砟轨道道岔区试验段的现场实车测试，分析了不同车型、不同车速、正线和侧向行车条件下整个道岔区基床表面不同位置处的动应力、动位移和加速度特征，为进一步完善道岔区无砟轨道设计提供了重要依据。     

基于3D相机的轨道扣件部件丢失与松动智能检测

轨道扣件在运营过程中会出现松动甚至掉落、断裂等异常情况,不利于列车行驶稳定和安全,需要进行定期、及时的检查与维修。传统的人工巡检效率低,难以匹配我国轨道交通的快速发展,且对于部件松动等不易察觉的问题检测效果差。利用计算机视觉形成自动化的检测设备逐渐成为发展趋势,其中基于三角测量原理的线结构光技术因其成本低、精度高、速度快等优点得到广泛应用,且适合轨道检测场景。该技术核心设备为可以采集并分析线结构光进行三维重建的3D相机,基于成像原理设计可搭载于轨道检测车的扣件检测系统并进行现场试验,经过数据分析和处理可以分别得到高质量的图像数据和三维模型。针对图像数据利用目标检测的方法,构建数据集,搭载YOLO(You Only Look Once)v5深度学习模型,实现挡肩及扣件部件的快速识别,进行部件丢失检测;针对三维模型利用轨道扣件相对位置固定的特点,根据阈值筛选扣件数据并进一步得到弹条及螺栓等部件的坐标信息,通过边缘提取、平面拟合等方法计算位移量,进行部件松动检测。研究结果表明,检测系统可以采集高质量的扣件数据,扣件部件识别平均精准度达到99.0%,速度满足现场实时检测的要求,同时对于弹条和螺...     

CRTSⅠ型双块式无砟轨道轨枕松动修复试验研究

在运营的无砟轨道线路上调查发现,CRTSⅠ型双块式无砟轨道在预制轨枕与现浇道床板接触面间出现裂缝和道床板面混凝土掉块.本文分析了 CRTSⅠ型双块式无砟轨道轨枕松动的原因,通过现场测试对比分析了松动轨枕在修复前后钢轨、轨枕、道床板的垂向位移及加速度的变化情况.研究结果表明,松动轨枕修复后,钢轨、轨枕的垂向位移及加速度均明显减小,轨枕纵横向翻转幅度也明显减小,修复前后道床板的加速度变化较小.及时修复轨枕块松动应作为该类型无砟轨道日常养护维修工作的主要内容之一.     

钢轨纵向位移快速测量系统的方法与应用

钢轨纵向位移是无缝线路状态演变的典型表现,监测钢轨纵向位移情况成为无缝线路养护维修的重点工作。然而,目前常用的无缝线路状态监测方法均基于固定式设备,大多存在成本高、精度差的弊端,且较难实现快速监测。开发设计一种动态的无缝线路钢轨爬行快速测量系统,基于机器视觉技术,对轨标和道旁基标图像进行特征提取,并通过对轨道场景进行还原和追踪,实现对无缝线路状态的监测。通过系统在现场的应用测试验证了该监测方法良好的适用性,在现场试验中钢轨纵向位移的测量精度可控制在±1 mm范围内,满足监测要求。该系统提高了无缝线路养护维修作业效率,降低了人工劳动强度,可为无缝线路科学精细化管理提供借鉴。     

光纤光栅传感技术用于铁路边坡滑动监测的试验研究

通过室内试验及现场测试研究了光纤光栅传感技术在铁路边坡滑动监测中的应用。室内试验及现场测试结果表明,可通过求解光纤光栅测斜仪同一高度上2个测点的波长差值,从而计算出该点的变形值。光纤光栅测斜仪对不同位置、大小的位移反应灵敏,测试数据与普通测斜仪测试结果一致,可用于铁路边坡滑动位移的长期监测。     

武广高铁红黏土路堑基床动响应现场测试与分析

研究目的:路基基床承受列车和轨道荷载,必须具有足够的强度和稳定性.随着列车速度不断提高,对路堑基床在高速列车动载作用下的力学响应进行现场测试分析,对于正确的进行高速铁路路基设计具有重要的指导意义.研究结论:通过动响应现场实测,研究了时速300～350 km的机车通过武广高铁红黏土路堑基床时的动响应规律.分析了不同方向列车行驶条件下,振动速度、振动加速度、动应变、动应力沿基床横向、深度方向的分布规律.分析表明:竖向测试断面上振动速度、振动加速度、动应变、动应力等动响应参数均随深度增大而衰减;横向测试断面上,右线车作用下基床动响应近似呈倒“V”字形变化,左线车作用下随水平距离的增大而减小.与有砟轨道基床动响应测试成果对比表明:同等条件下,无砟轨道基床动响应小于有砟轨道,且无砟轨道下动响应衰减速率慢,影响深度大,因此建议高速铁路无砟轨道基床厚度取5.0m左右.研究结果对其它高速铁路的建设有重要的借鉴作用.     

梁桥模态参数图像识别技术的模型试验研究

介绍一种非接触式视频图像梁桥振动检测方法,利用图像识别技术与小波分析方法,以MATLAB软件构建测试系统,对某简支梁模型进行振动测试。以数码摄像头采集模型梁振动的视频图像,通过计算机将采集的视频分解为时间-图像序列,然后采用图像边缘检测法对图像序列进行处理分析,可得到梁振动的位移-时间数据。对振动信号进行Morlet连续复小波变换,进而识别出梁模型的模态参数,测试结果与FFT分析结果比较一致,验证了视频图像测试方法的可靠性和准确性。     

高速铁路轨道板图像智能比对技术

提出一种结合深度学习与经典图像处理技术的高铁轨道板外观状态变化智能比对方法,以扣件位置为锚点对齐轨道板,通过网格化图像提取特征,分区域比对轨道板图像相似性.利用同一块轨道板的历史图像数据与新采集的数据自动进行比对,寻找外观差异,从而在无需预先定义故障类型的情况下筛出轨道板异物、设备形位变化及破损等故障,提高了检测效率和...     

基于层次积分梯度的尖轨伸缩位移图像自动判读算法

针对人工判读道岔尖轨伸缩位移图像存在效率低和误差大的问题,为实现尖轨伸缩位移的实时自动监测,提出1种基于层次积分梯度的尖轨伸缩位移图像自动判读算法。采用逐层逼近目标区域的方式,克服尖轨伸缩位移图像中噪声和不相关信息的干扰,以SURF(Speeded Up Robust Features)算子的特征匹配结果为指导,逐步提取图像中的有效区域;利用积分梯度的抗噪特性,根据积分梯度和极值点精确定位刻度尺的特征点位置,结合可信度检验,实现尖轨伸缩位移图像的自动判读。用该算法对监测现场采集的尖轨伸缩位移图像进行判读的结果表明,可在2s内自动判读尖轨伸缩位移图像,总体偏差在0.5mm以内,能够满足目前现场对尖轨伸缩位移实时自动监测的要求。     

铁路碎石道床动刚度与阻尼的试验研究

道床动刚度和阻尼是轨道结构动力仿真计算的重要参数。本文介绍了采用落轴试验方法测试道床的动刚度和阻尼值，利用落轴模型法和参数辨识法进行了计算道床的动刚度和阻尼。并用LabVIEW软件对测试数据进行采集计算，得到了不同道床材质，厚度，密实度以及脏污情况下的道床动刚度和阻尼值。通过试验认为利用落轴试验测试道床动刚度和阻尼值的方法是可行的，结果是可靠的。     

铁路轨道不平顺的一种检测方法

轨道的不平顺状态对机车车辆的安全行驶有重要的影响。介绍利用高精度位移传感器、里程传感器检测轨道高低、水平不平顺,利用倾角传感器检测轨道三角坑的一种方法。该办法是在手推小车上安装高精度位移传感器、倾角传感器、里程传感器等传感器,把采集到的数据进行处理直接得到高精度的轨道高低不平顺、水平不平顺和三角坑,为铁路工务部门维修线路提供技术依据。