转向架轮对参数的结构光视觉测量方法与实现

为实现转向架轮对半径参数的精确检测,提出了一种基于结构光视觉传感器的非接触式检测方法。该方法首先采集轮对的线结构光条纹图像,采用中值滤波和最大间类方差法对图像进行去噪和阈值分割后,运用细化及Hough变换算法提取结构光条纹中心直线,最后结合视觉传感器标定参数计算出轮对特征点坐标及尺寸参数。通过轮对轮缘半径检测试验,验证了该方法的误差小于0.05mm,具有较好的检测精度,满足实际现场检测的要求。     

基于机器视觉的轨距检测方法研究

提出了一种基于机器视觉的轨距检测方法,该方法采用4个CCD摄像机和2个红色扇形光源构成检测系统。对检测系统进行了定标分析,采用提取分量的方式对图像的目标区域和背景区域进行分割,利用图像差影法去除噪声,应用自适应迭代阈值法对图像进行二值化处理,并通过膨胀和细化算法得到轨道的截面轮廓线。试验结果表明,该方法能有效地实现轨距参数的高精度动态测量,精度可达到0.07mm。     

基于点集配准的非接触式地铁限界检测系统标定方法研究

地铁限界是保证地铁车辆安全运行的重要数据,目前使用较多的接触式地铁限界检测存在效率低、无法准确获知超限尺寸的缺点,本文基于激光扫描测距原理开发了一种断面检测密度高、误差小的非接触式地铁限界检测系统。针对非接触式检测系统标定困难影响测量精度的问题,提出了应用机器视觉领域的点集配准迭代最近点(Iterative Closest Point)算法进行系统标定,将2个180°二维激光扫描传感器采集到的数据点拼接成一个完整的基于轨道基准坐标系的测量断面。北京地铁8号线、15号线的现场实验证明,经过该方法标定的限界检测系统可准确获知超限位置和超限尺寸,推行速度为6km/h时采样断面间距密度为0.02m,多次反复测量时系统精度可达±4mm。     

轨道交通户外站台门与列车间隙背景灯带图像分割算法研究

轨道交通在发车前需要清空站台与列车间隙,否则异物入侵会对乘客与列车运行造成安全隐患,基于背景灯带的异物入侵检测需要对灯带在图像中进行图像分割、提取、识别。针对在户外站台场景下,复杂背景和日光等因素为背景灯带提取带来困难的问题,提出一种无监督的图像分割算法。首先通过卷积神经网络进行特征提取,然后将特征图输入到后续分类器中对所有像素进行类别输出。在训练过程中,使用的损失函数从三方面进行设计：考虑特征相似度和空间连续约束、基于深度支持向量描述以及基于几何与光度增强。算法能够实现单样本无监督对神经网络参数进行调优。通过对某城轨站台真实数据采集及实验结果表明,本文提出的方法在与训练样本不同光照条件、拍摄角度条件下,对背景灯带进行分割的F1分数为78.47%;在性能优于其他方法的同时,耗时最多能减少97.1%;算法为基于背景灯带的异物检测方案提供一种行之有效的图像分割方法,为后续的异物自动检测提供基础。     

地铁新型车载式供电接触轨几何参数检测装置的研究及应用

目的：为确保接触轨供电系统安全服役，指导运营养护维修，特提出一种地铁新型车载式供电接触轨几何参数检测装置。方法：详细阐述其定义、组成、检测原理、软件功能等，并验证检测装置的精度和现场实际应用情况。通过长期跟踪试验和大量的数据分析，验证供电接触轨检测装置的实际应用精度，具体采用检测车以30 km/h速度往返检测2遍，以采集接触轨的几何参数数据，利用分析程序导出4次检测数据，提取定位点支柱处工作高度和偏移值，同时人工测量该段数据，进行包括接触轨工作高度、偏移值的准确度动静态对比和检测系统本身重复性误差对比。结果及结论：动静态对比50个定位点测量值，其中：48个工作高度测量值动静态误差在±2 mm以内的占比96%,仅2个工作高度测量值动静态误差在±3 mm以外(占比4%),精度满足标准要求；50个偏移值动静态误差均在±2 mm内，占比100%,满足要求。对比50个定位点4次测量值，工作高度重复性误差在±2 mm以内，占比96%,满足精度要求；偏移值重复性误差在±2 mm以内，占比99%,满足精度要求。地铁新型车载式供电接触轨几何参数检测装置在6条正线接触轨上已正常运用近1年半，约完成130次...     

基于机器视觉测量技术的地铁站台限界检测仪设计

为确保运营期间地铁车辆运行、停靠与旅客乘降的安全,需要定期对地铁站台限界进行检测。目前使用较多的接触式检测存在检测效率低,人为影响因素较大等缺点。基于机器视觉技术研究了一种非接触式站台限界检测仪。采用三角测量原理,提出基于基准点匹配的标定方法,解决近景斜角大范围摄影测量问题。通过现场测试数据分析,检测仪满足了地铁站台限界侵限检测需求。     

基于专用测量仪的新型城市轨道交通站台门测量安装及精度控制技术

针对城市轨道交通站台门系统安装精度普遍不高、运行故障频出等问题，提出了基于专用测量仪的新型城市轨道交通站台门测量安装及精度控制技术。详细阐述了站台门底座、立柱、门机、门槛及滑动门的安装精度控制方法，并将该技术与传统的站台门安装技术的精度控制进行对比。从成都轨道交通6号线三期的站台门施工效果可得到结论如下：该技术实现了站台门系统的快捷安装，大幅缩短了施工周期，提高了站台门的整体安装质量。     

基于模板匹配图像算法的高速铁路接触网几何参数测量

利用机器视觉三角测量原理,建立基于弓网视频的接触网几何参数测量参考坐标系,并进行测量标定。通过合理提取模板类型,利用时序图像滤波方法,实现连续视频图像快速匹配与参数测量。以海南东环铁路公司综合检测列车200 km/h的弓网视频检测数据为例,对比接触式检测系统测量数据和现场实测数据,分析测量结果准确性,用3次测量结果分析重复性。分析结果表明,基于模板匹配方法测量接触网几何参数方案可行,在200 km/h运行速度下,测量误差可控制在±20 mm。     

激光测量在高速铁路扣件扣压力检测的适用性研究

为了提高铁路扣件扣压力检测的自动化程度,弥补人工检测精度低、效率低等方面的不足,研发一种基于激光测量原理的扣件扣压力自动检测系统。首先基于人工检测的原理建立高度差的测量模型,然后对测量系统采集到的数据进行处理分析,通过数据噪声处理、有效数据组的判定、特征点的提取得到测量模型所需结果,验证系统的适用性和有效性。为了验证特征值提取方法的有效性,对H-h高度差的提取结果与标准棒料直径进行比对,精度达到0.0064,在提取效果上具有较优的表现。测量系统的不确定度达到0.086,满足检测精度要求。     

基于因瓦尺的高精度控制测量方法及其应用

在特种工程测量、工业测量、近景摄影测量和三维扫描仪标定中,往往涉及到范围较小(如10m到50m范围内),但绝对精度要求很高(精度要求在±0.5mm以内)的测量问题,电子全站仪或工业测量手段很难达到精度要求。建立了一个基于因瓦尺的物方坐标系,用电子全站仪测出因瓦尺上点的角值,反求出测站的坐标,再用前方交会测定其他待定点的坐标。理论分析、实验验证及应用实例证明,该方法简便易行,且能达到很高的精度。     

基于钢垫梁的CRTSⅡ型板式无砟轨道支承层修复技术研究

针对高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道支承层伤损,以影响运输效率最小化、作业效率最大化为原则,提出钢轨切割、轨道板移出、砂浆清理、钢垫梁临时支撑、伤损支承层修复、轨道板复位和砂浆层灌注的作业方案。并以关键工装钢垫梁为研究对象,进行承载能力静载试验和有限元数值分析,论证该技术方案的可行性。在钢垫梁临时支撑阶段,采用视频监控及动力学监测技术手段,实时监控线路状态,保障施工安全。应用实践表明:该技术能在天窗时间内完成CRTSⅡ型板式无砟轨道支承层伤损修复,有效改善线路高低不平顺,恢复无砟轨道结构稳定性。     

基于元胞自动机理论的沪杭高铁通过能力仿真研究

沪杭高铁除嘉兴南站外,其他沿途车站各方向均仅有1条到发线,不可避免会出现在同一股道接发同向列车的情况,列车发到间隔时间较大,阻碍了沪杭高铁运能的提升。通过元胞自动机理论,建立沪杭高铁通过能力仿真系统,以现行运行图停站方案为基础,对同股道列车发到间隔时间为7 min和6 min两种情况进行仿真分析,对比压缩列车同股道发到间隔时间对沪杭高铁通过能力的影响。仿真结果表明,在现行较优的运行方案下,压缩列车发到间隔时间对目前沪杭高铁通过能力的提升幅度有限。     

地面隔声墙高度对轨道交通高架结构噪声影响研究

以轨道交通32 m双线混凝土简支箱梁为研究对象,采用现场实测及有限元、声学边界元联合仿真的方法,分析列车运行条件下桥梁低频结构辐射噪声的声场分布,在此基础上,考虑在桥梁附近设立不同高度的地面隔声墙,分析隔声墙高度对桥梁结构噪声的影响。研究结果表明:桥梁振动辐射的噪声主要集中在底板附近,以小于250 Hz的低频噪声为主,全局峰值出现在50～63 Hz频率段;在一些较为复杂的现场工况,例如居民楼距高架桥的距离较近,在居民楼和桥梁之间设立的隔声墙,可以在一定程度上降低桥梁结构噪声对居民生活的影响;位于桥梁附近的隔声墙对于墙后的场点有一定的降噪效果,降噪效果与隔声墙高度呈非线性关系,在考虑经济效益和美观的情况下,可以设立2.3 m左右的隔声墙。     

基于摩擦摆支座的高速铁路 连续梁桥减隔震研究

为改善铁路桥梁的横向抗震性能,以高速铁路三跨连续梁桥为例,采用ANSYS软件,建立横向碰撞有限元模型,开展摩擦摆支座的减隔震研究。模型中考虑轨道系统(CRTSⅡ型)约束作用、支座非线性、墩柱弹塑性及桥梁两侧简支梁和路基段的影响。采用非线性地震反应时程分析方法,分析轨道系统约束作用对桥梁结构横向地震响应的影响,探讨挡块-垫石间距及摩擦因数和球面半径对摩擦摆支座隔震性能的影响,并比较2种隔震方案的减震效果。研究结果表明:轨道系统约束作用会改变桥梁结构的动力特性与地震响应,放大墩底剪力横向分配的不均匀性;适当增大挡块-垫石设计间距,可确保摩擦摆支座充分发挥隔震性能;结构横向地震响应对摩擦摆支座摩擦因数的变化较其球面半径变化敏感,且摩擦因数取用0.03～0.04较为合理。     

基于IFC标准的城市轨道交通BIM(建筑信息模型)数据有效性检查

城市轨道交通BIM(建筑信息模型)数据的体量不断增长,数据的有效性成为各个阶段协同工作的关键要素之一。以IFC(Industry Foundation Classes)标准为基础,对实现城市轨道交通BIM数据的有效性检查进行分析。基于IFC标准架构对轨道交通BIM数据的完备表达,引入了模板匹配的检查方法,搭建了基于IFC标准的BIM数据有效性检查平台,实现了对城市轨道交通BIM中对象及属性信息的有效性检查。最后,通过实际工程案例测试验证该方法的可行性。     

基于多功能车辆总线的地铁车辆远程监测系统研究

多功能车辆总线(MVB)上传送了大量关于地铁车辆运行状态的信息,对故障检测及设备维修有着重要的参考价值。设计一套由解码系统、传输系统和监测系统3 个部分组成的基于MVB 总线的地铁车辆信息远程监系统,实现地铁车辆运行状态的远程监测。介绍该系统的总体设计,以及3个子系统的原理和功能,并利用车门半实物仿真平台和车门控制单元(EDCU)进行系统测试,验证整个数据流程的完整性以及可行性。     

城市轨道交通市郊线快慢车开行比例优化研究

轨道交通市郊线连接了郊区与中心城区,乘客出行具有比较明显的时空分布不均的特征。对市郊线快慢车的开行比例进行优化研究可以有效解决乘客滞留,节约运营成本。以灰色预测模型为基础,通过历史客流数据预测未来短期各时段内的客流量。根据预测的客流值,建立市郊线某工作日各时段开行比例的优化模型,并使用分支定界法进行求解,并以上海轨道交通16号线为例进行了线路开行比例的优化研究。可以为市郊线快慢车开行比例的确定提供参考。     

快速地铁车辆气动效应及车辆设计参数分析

对快速地铁车辆可能产生的空气动力效应进行了描述,并详细分析了与气动效应相关的车辆设计参数及其变化规律。分析表明,随着车速的提高、车辆断面积的增大,列车空气阻力、压力波幅值、气动噪声等均有不同程度的增大;列车头型长细比越大、车辆表面平顺程度越高,列车空气阻力越小。     

上海轨道交通2号线车站无线接入点信号强度分布问题研究

针对上海轨道交通2号线车站内易出现无线接入点(AP)信号故障的情况,选取该线路张江高科站和金科路站作为研究对象,对AP信号强度分布进行了分析,并找出产生通信故障的原因,并提出解决措施。采用专业软件建立车站模型,通过分析得到仿真数据和实测数据相吻合,验证了模型的正确性。利用模型仿真场强分布,分析了车站内AP信号随距离变化的分布特点。分析了AP在有车和无车时的信号强度变化情况以及两车站内AP信号强度分布的相似性。同时根据理论分析得到AP信号受干扰的原因,并从降低干扰源、切断干扰路径等方面提出一系列解决措施,以保障良好的通信质量。可为其他车站的AP信号强度分析和通信故障分析提供参考。