数字轨道地图线路特征分段拟合方法研究

基于全球卫星导航系统（GNSS,Global Navigation Satellite System）的列车定位技术降低了铁路建设与运营的成本，数字轨道地图作为地图匹配方法的基础，通常作为辅助定位手段对卫星定位偏差进行校正，对轨道线形进行准确描述及约简是轨道电子地图构建存储的前提。文章采用方位角近似估计曲率的方法对轨迹平面线形进行初步识别分类，为提高线形的拟合精度，引入自适应权值因子，对最小二乘拟合法进行优化，以消除大偏差观测数据对拟合趋势的影响，从而保证整体轨迹数据的平滑拟合及精度。实测车辆轨迹数据验证表明，该算法可对车辆轨迹线路特征进行有效提取及准确描述。     

变分曲线模型及其在轨道数据库生成中的应用研究

本文研究有限约束条件下的变分曲线模型及其在铁路列控轨道数据库中的应用,提出从GPS轨道数据中自动生成适合列车控制的数字轨道地图的方法、模型和算法。通过大量实测数据对算法和方法进行验证、比较和改进,针对大量轨道数据建立其数据约简的组合数学模型,分析实际列车运行时有限约束条件,研究曲线演化理论,采用基于变分曲线模型曲线形变的思想对数据进行约简和误差剔除,在满足一定的误差前提下快速自动获取少量关键数据来描述铁道轨迹,完善列控轨道数据库的自动生成与优化方法,实现基于GPS的列车运行控制系统的实时、精确定位。     

轨道交通GPS数据约简的数学模型与算法研究

利用实测轨道GPS数据生成电子地图是实现列控智能化的一个重要环节。为减少存储空间和提高列车定位的实时性,需要对大量GPS数据进行约简,找出其中的少量关键数据。通过数学建模和分析,轨道交通GPS数据约简问题是一个NP问题,难以求得最优解。本文提出一种启发式线性算法,并给出6个性能指标的定义。两个铁路区间的实测GPS数据用于对算法的性能指标进行分析比较。计算结果表明,该算法是有效的且运行速度较快。该算法能以较低的约简率在一定误差要求的前提下约简大量GPS数据。在误差约束为1 m时,约简率小于2%;误差约束为2 m时,约简率约为1%。随着轨道弯曲程度的增加,约简率有所增加。     

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.     

多轨迹GPS数据生成高精度列车控制用数字电子地图的方法

采用GPS进行列车定位是一种全新的列车定位方法。而建立生成各个车站和区间的数字电子地图是一项巨大的工程。针对高效率、低成本地生成列车控制用高精度电子地图，提出了多轨迹求径的概念，即利用低成本GPS接收机采集的线路轨迹数据，在关键点（POI点）坐标的约束下，拟合得出线路方程，用以生成数字电子地图。该算法在城市智能交通系统车载导航地图线路更新，未知区域线路探测等领域也有很好的应用前景。     

基于主曲线和自适应半径的多GPS轨迹数据融合算法

研究从大量低精度的GPS轨迹数据融合生成高精度GPS数据的快速有效算法,并产生若干关键数据点以简化描述GPS轨迹,具有提高数据精度、降低测量成本和减少数据存储空间的重要意义。本文依据K段主曲线、二分法、优化等理论方法,提出3种多GPS轨迹数据融合算法:最大距离融合算法MDA、数据分块算法DPA、自适应半径数据融合算法ARA。算法的仿真实验结果表明,ARA算法在数据精度、曲线光滑程度等方面明显优于其他两种算法。将3种算法应用于青藏铁路实测多轨迹GPS数据的融合,验证结果表明,ARA算法性能最优,平均横向误差在0.2m左右,约简率为2.01%,有效节约了数据的存储空间,能够较好地完成高精度轨迹的生成。     

轮轨实测廓形小波平滑方法及其对蛇行运动影响

文中提出了一种异常值剔除结合分段小波降噪的实测轮轨廓形平滑方法；建立了某高速动车组拖车非线性动力学模型，通过降速法计算车辆蛇行运动临界速度；对比分析了采用小波降噪和样条拟合方法平滑轮轨廓形对轮轨接触几何关系和车辆蛇行运动的影响。结果表明：样条拟合参数选取不当会导致对原始廓形的欠拟合或过拟合；小波降噪能较好地去除廓形中的噪声和畸变点；合理的轮轨廓形平滑处理可提高动力学仿真效率和计算精度，蛇行运动分岔更符合实际运营情况。     

基于EGM2008模型的GNSS高程拟合在铁路勘察中的应用分析

分析了EGM2008模型计算出的高程异常在中国区域的起伏情况及绝对精度,然后选择少量GNSS水准点的实测高程异常,对EGM2008模型高程异常进行拟合,从而进一步提高GNSS高程转换的精度。结论表明:EGM模型在湖南省浙江省精度为12cm以内,加入实测数据的模型拟合基本符合三等水准测量精度。     

基于监控数据挖掘的运行图参数查定与修正方法

采用基于统计的异常数据处理方法对列车运行监控装置记录的海量列车运行实测数据进行处理,剔出其中的异常数据,设计数据补齐算法补齐缺失的数据;应用统计分析方法,在分析实测数据的集中趋势、离散程度、分布形态等规律和按照列车种类对数据进行时距分组的基础上,建立能够合理反映数据变化趋势的拟合曲线回归模型,用于参数的修正。运用给出的数据处理方法和拟合曲线回归模型开发出基于实测数据的运行图参数查定与修正系统。以大同—准格尔铁路为例进行验证,结果表明该方法及系统提高了参数的计算精度和查定效率,并且简便易行,可操作性强。     

高速铁路轨道中长波不平顺检测模型研究

为保证速度200km/h及以上列车安全平稳运行,高速铁路增加轨道30m弦和300m弦中长波平顺指标。传统手工检测已无法满足该要求,需依靠高精度测量设备采集轨道坐标高程以控制轨道中长波不平顺。某进口高速铁路轨道检测设备将矢距差法模型计算的轨向高低不平顺作为不变量,结合调整量较差控制中长波轨向高低。受检测起点位置影响,矢距差法模型计算结果表现出显著随机性,忽略基准弦端点变化会产生模型误差。实测数据显示:采用这种模型,轨道调整后不平顺指标超限率达18.9%;若验收高速铁路线路,测量成果精度的提高可能无法有效控制轨道不平顺。因此,提出高密度四点偏差约束轨道方向高低模型,以提高矢距差法模型的检测精度。实测数据检验结果表明,模型不仅能够使任意位置中长波轨向高低满足检验要求,而且能获得最优扣件调整量。     

数字轨道地图线路分段表示方法研究

将GNSS与数字轨道地图相结合应用于列控系统,可降低建设和运营成本,实现智能化列车控制.但大量线路曲线在数字轨道地图中的表示是一个难点.本文提出一种线路分段表示方法,先根据角度差将线路划分为直线、圆曲线,缓和曲线,再用最小二乘原理对3种线元分别进行拟合.根据算法编制计算程序,计算实例证明了算法的有效性,数据的精度和存储效率能满足应用需求.     

一种基于卫星导航的列车初始定位方法研究

在西北环境恶劣地区,线路区间往往较少设置实体应答器,列车在区间重启时需要长距离低速运行.经过实体应答器后才能确定列车位置。针对该问题.本文提出一种基于卫星导航系统和车载电子地图的列车初始定位方法。该方法利用轨道约束算法和概率学方法,设计满足铁路安全标准要求的列车初始定位方法。     

列车监控系统专用电子地图自动生成算法的研究

GPS是近年来得到广泛应用的定位系统,将先进的定位技术应用于铁路站场可实现调车的可视化、智能化监控,有利调车安全,提高调车效率。但是车站股道密集的特点决定了对定位数据高精度的要求,生成一张精确的电子站场图成为实现列车智能化监控的一个必要环节。本文针对调车作业产生大量重复轨迹的特点提出多轨迹融合的方法实现地图自动精确化和更新,并且对定位测量方法及弯轨的表示进行了讨论。初步的实验结果证明了算法的有效性。     

不同信号系统下到发线安全防护距离的计算方法研究

到发线安全防护距离涉及行车安全、行车效率及工程投资。在不同信号系统下,到发线安全防护距离的计算方法不尽相同。阐述安全防护距离的定义、组成,分析在不同信号系统下安全防护距离受约束的相关因素;以两种典型的信号系统为例,详细讨论不同方式下到发线安全防护距离的计算方法,为实际的到发线有效长研究提供借鉴。     

基于车载全站仪免置平设站的轨道精测模型与算法

“相对+绝对”复合测量模式在数据处理方法上取得突破,达到了较好的效果,但在测量环节上,仍然存在一些急需解决的问题。本文提出一种基于车载全站仪免置平设站的轨道精测方法,通过全站仪免置平设站方法打破了全站仪必须置平才能设站的传统,采用轨道中线坐标“设站即测量”的方式,从根本上消除了原有小车棱镜测量环节中测角误差的存在。线路试验表明:相比于现有“相对+绝对”复合测量模式,该轨道精测方法测量结果更稳定,不但提高了测量效率,还改善了测量精度,具有较高的工程价值和现实意义。     

地铁出入线一度停车制动距离计算公式

研究目的:<地铁设计规范>规定,当出入线的列车在进入正线前需要一度停车,且停车信号机至警冲标之间小于列车制动距离时宜设安全线,但对制动距离的计算方法未做详细说明.本文根据运动学原理推导出制动距离的计算公式,为设计人员在设计过程中准确把握安全线的设置条件提供参考.研究结论:经过综合分析,与制动距离有关的主要因素有:列车制动前的起始速度(V0)、终止速度(Vt=0)、列车减速度(ax)、线路坡度(i)、风阻力(f风)、平面圆曲线的曲线阻力(Δi曲)、列车单位阻力(r阻).经过推导论证,得出制动距离计算式,按此式可以计算出最不利情况下的制动距离,从而确定是否设置安全线.     

新型列控系统列车综合自主定位技术研究

安全、准确、高可靠的列车定位技术是列车运行控制系统的基础和核心.现有列控系统的列车定位技术依赖轨道电路,建设及运维成本高,难以适应高海拔铁路的恶劣应用环境.为此提出一种基于卡尔曼滤波的多源融合测速定位技术方案,综合利用卫星导航信息、轮速传感器信息、加速度计信息、应答器信息等,进行列车走行距离和速度计算,可以摆脱对轨道电...     

基于图论和面向对象的列控数字轨道地图研究

将全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)结合在一起应用于轨道交通中,可提高列车定位精度、减少轨旁设备、降低建设和维护成本。一份结构合理的数字轨道地图可以提高列车定位的实时性和准确性。本文主要研究数字轨道地图的模型、设计和验证。首先,结合拓扑关系数据模型和面向对象数据模型的优点,对数字轨道地图进行建模;基于图论和面向对象的数据结构的思想,利用空间数据和对象属性数据实现数字轨道地图的设计。其次,结合图的深度优先搜索算法,提出对数字轨道地图连通性、合理性和正确性进行验证的算法。最后,本文在VC++平台下实现数字轨道地图的功能,并采用丰沙线三家店车站现场采集的GPS数据对数字轨道地图进行实验验证。结果表明本文提出的设计方法是可行的。