基于中点弦测法的中低速磁浮轨道不平顺检测

针对中低速磁浮F轨轨道不平顺检测问题,提出基于机器视觉测量技术的中点弦测方法。由一组激光摄像式传感器检测轨道轮廓,进行图像处理、特征点提取以及世界坐标系转换后,计算得到轨道不平顺正矢值,通过"以小推大"、差值方法得到不同弦长的不平顺值,并为长沙磁浮快线研制了MTDS-1型车载非接触式中低速磁浮F轨轨道动态检测装置。选取株洲电力机车有限公司的磁浮交通系统中心试验线为试验地点,测试结果表明:在20 km/h和25 km/h的速度下测得的4 m弦和10 m弦轨道不平顺满足精度要求,验证了轨道不平顺检测数据的一致性,该检测方法能实现中低速磁浮轨道不平顺的准确测量,检测结果不受列车运行速度变化的影响。     

基于弦测法的上承式拱桥长波不平顺限值研究

研究目的:温度和收缩徐变引起的拱桥桥面竖向变形导致长波不平顺,对车辆运行走行性产生影响。本文以某上承式铁路拱桥为研究对象,运用MIDAS/Civil软件计算得到桥面温度变形和收缩徐变变形,采用有限元软件MSC. PATRAN和多体动力学软件ADAMS/RAIL联合仿真技术,开展车桥系统耦合振动分析,研究桥面变形(温度和收缩徐变作用)产生的长波不平顺对列车动力响应的影响,并采用40 m弦分别对桥面变形和等效不平顺限值进行分析。研究结论:(1)收缩徐变倍数为1. 6时,CRH3以350 km/h速度通过大跨拱桥时,车辆竖向加速度指标接近限值1. 30 m/s~2;(2)当收缩徐变倍数为1. 6时,CRH2以各计算车速通过桥梁时,动力响应指标均满足要求;(3)基于40 m弦的桥面变形的弦测矢量限值可采用5. 5 mm;(4)本研究成果可为同类桥梁的限值要求提供参考。     

等弦法对轨道不平顺测量滤波特性影响的研究

文章从空域和频域两个角度讨论了等弦测量法对轨道不平顺测量结果滤波特性的影响,这种滤波特性是指轨道不平顺的长波长成分被极大地衰减,短波长成分则随波长变化起伏振荡。文章将弦测法的结果与轨道检查车的拟空间曲线输出结果进行了对比。     

弦测法检测轨向不平顺的研究

弦测法是轨道方向测量的一种基本方法。文章讨论了弦测法的基本原理并推导了“以小推大”公式,在此基础上分析了轨检仪利用弦测法检测轨向不平顺时,影响检测精度的因素,并提出了相应的改进方案。     

基于中点弦测法的车载式车轮不圆度测量

列车车轮不圆度是影响列车运行平稳性的重要因素,目前静态检测设备均需抬轮的准备工作,极大降低了检测效率,接触式传感器测量易发生损耗,导致测量发生误差,为提高检测效率以及避免检测误差,采用中点弦测法结合逆滤波器实现对车轮不圆度的车载式测量。检测时列车以低速运行,通过激光位移传感器实现非接触式测量,并同时利用3个激光位移传感器的具体位置关系和测量值得到弦测值作为逆滤波器的输入,构造逆滤波器的频率响应函数使一定波长范围内的不圆度数据得到还原,最后再构造低通滤波器以及进行离散傅里叶变换该车轮各个阶次多边形磨耗的粗糙度等级。通过实验测量数据验证,采用中点弦测法测得的车轮不圆度数据与真实不圆度数值的误差较小,可以实现车轮不圆度数据的车载式测量,各个阶次的粗糙度等级也可反映被测车轮目前的磨损状态。     

高速铁路轨道不平顺幅值控制研究

研究目的:快速、舒适和安全是高速铁路得以实现的三大要素.由于高速铁路列车与轨道的相互作用很复杂,轨道几何形位难控制,从而造成轨道与设计线形的变化,出现轨道几何不平顺,反过来又会影响列车行驶的安全和舒适度.本文通过建立列车垂向振动整车模型,考虑轨道结构的弹性,以轨道不平顺值作为激励,建立运动方程.用变换矩阵法求解系统的刚度、阻尼、质量矩阵,以Newmark积分法经matlab编程逐步求解.提出车体垂向加速度和轨道高低不平顺幅值.研究结论:通过建立整车模型和对运动方程的求解,探讨了轨道高低不平顺对列车垂向加速度的影响;通过与国内外相关标准的比较,提出在时速300 km/h时应满足的轨道最大高低不平顺幅值,即:当车体垂向加速度满足不平顺舒适度值0.15 g时,轨道高低不平顺幅值应控制在8 mm以内;满足计划维修目标值0.25 g时,轨道高低不平顺幅值应控制在14 mm以内;满足安全管理目标值0.35 g时,轨道高低不平顺幅值应控制在19 mm以内.     

利用高速铁路轨道不平顺谱估算不平顺限值的方法

基于车辆-轨道耦合动力学理论,结合我国高速铁路轨道不平顺的管理模式,提出利用高速铁路轨道不平顺谱进行不同管理等级轨道不平顺限值估算的方法。以中国高速铁路无砟轨道不平顺谱激扰作用下中国典型高速车辆在板式无砟轨道上运行为例,进行350km/h行车速度条件下轨道高低、轨向、水平、轨距不平顺各管理等级(Ⅰ~Ⅳ级)对应限值的估算,并与传统单一谐波(波长为10、40m)激扰作用下计算获得的限值和国内外高速铁路轨道不平顺标准对比分析。结果表明,采用本文所提的限值估算方法,以包含多种波长成分的随机不平顺作为输入激扰,相比单一谐波的计算方式考虑更为全面,可反映轨道不平顺各波长成分对行车品质的共同作用;相比国内外高速铁路轨道不平顺标准,在本文仿真计算条件下,利用高速铁路轨道不平顺谱估算的各管理等级轨道不平顺限值总体居于国内外标准之间。因此,本文利用高速铁路轨道不平顺谱进行轨道不平顺限值估算的方法是可行的,为采用动力学仿真手段获取轨道不平顺理论限值提供了一种新途径。     

轨道多波不平顺管理值探讨

目前,铁道部对提速线路轨道多波不平顺管理仅有定性要求,难以控制机车摇晃。通过对轨道多波不平顺与动态平稳性之间的关系分析,提出轨道多波不平顺管理值的定量化标准,为更好地控制机车摇晃提供理论依据。     

高速铁路轨道不平顺预设试验最大幅值的研究

为建立350 km/h及以上速度级的轨道不平顺动态管理标准,并通过预设轨道不平顺实车试验的方法进行验证和探索.借助车辆—轨道系统动力学仿真技术研究了高速铁路轨道不平顺试验预设的最大安全值.首先利用多体系统动力学理论建立了CRH2的动力学模型,并根据320 km/h以下的试验结果对模型进行验证和完善.详细研究了轨道不平顺和动力学响应的关联关系,分别给出了350 km/h和400 km/h下轨道不平顺试验预设的最大幅值,为完善试验方案、节约试验成本提供理论支撑.     

干线轨道不平顺速度管理标准建议值的研究

轨道不平顺会恶化列车运行条件，大的轨道不平顺还可能引起列车脱轨。为保障行车安全，当查出这些不平顺后，应立即整修，并在病害消除前限制列车运行速度。根据轨道不平顺对车辆的动力影响，通过人工设置轨道不平顺动力试验、计算机仿真分析、考查我国轨道实际状况和参考国外类似标准，研究提出了“干线轨道不平顺速度管理标准建议值”，对我国轨道安全管理具有重要意义。     

基于概率分布的轨道不平顺发展统计预测

针对轨道不平顺的随机性,应用数理统计原理和方法,对轨道动态不平顺检测数据进行统计分析,研究轨道不平顺的概率分布特性。分析讨论基于不平顺分布函数特征的不平顺发展统计预测方法,比较不同统计预测模型的预测效果和预测精度。研究结果表明:轨道不平顺概率分布接近于正态分布;在轨道不平顺概率分布特性分析的基础上,指数平滑预测方法具有较好的预测效果和预测精度,能够用于轨道不平顺发展预测问题的研究。     

基于灰色区间预测模型的轨道不平顺状态预测

轨道不平顺状态是影响行车安全的关键因素。轨道质量指数(TQI)是反映轨道几何状态变化的重要数据,是一个随时间变化的时间序列,具有随机性。为了更好地研究轨道状态的变化趋势,利用灰色区间预测模型,对单元区段范围内随时间变化的TQI进行建模,并与传统的非等间距GM(1,1)预测模型相比较。为了说明预测模型的有效性,采用京九线K467.8~K468单元区段实际数据进行验证,结果表明灰色区间模型的预测精度更高,对铁路轨道养护维修工作起到指导作用。     

考虑波长因素的轨道不平顺预测研究

准确预测轨道不平顺的变化规律是提高轨道养护维修效率、降低维修成本的关键问题之一。鉴于轨道不平顺波长对列车运行状态的影响,基于小波理论,通过选取合适的小波基函数及分解层数,对原始不平顺时域序列进行小波分解及重构,并采用不平顺状态推移方法对重构后不平顺序列进行分析处理,利用不同时刻下轨道不平顺的状态分布,从而实现对轨道不平顺预测;通过2个实际算例对本方法正确性进行验证,并对预测结果进行误差分析。研究结果表明:利用本文提出方法得出的预测结果与实际结果误差较小,可以有效地预测轨道不平顺的变化趋势,且能够实现不同波长段轨道不平顺的预测,可为我国轨道养护维修方案的制定提供一定的技术支持。     

基于双结构元素数学形态学的铁轨图像边缘检测方法

针对铁轨图像在采集过程中经常受到不同程度的噪声影响,传统边缘检测方法难以检测并提取准确的铁轨边缘.文中通过分析灰度数学形态学抗噪图像边缘检测的常用方法,提出基于不同几何形状及大小的双结构元素抗噪数学形态学铁轨图像边缘检测算法.并应用这种算法对掺杂有噪声的铁轨弯道图像边缘进行铁轨边缘检测,实验结果表明:该方法具有比传统经典边缘检测方法更好的铁轨弯道边缘检测及提取效果.     

基于小波的轨道不平顺和车体振动响应分析

通过选择合适的小波基函数,对轨道不平顺和车体振动加速度信号进行连续小波变换,以小波系数作为平顺状态评价指标进行轨道不平顺时频分析;同时,将小波尺度系数与车体振动加速度时程曲线进行相关性分析,可以提取对车体振动影响较大的特征频率(段)。研究结果表明:以上方法直观有效,可以很好地提取及定位轨道不平顺时频特征,并对车体振动加速度响应进行分析。     

轨道轨向与水平不平顺逆相位复合限值初探

分析轨道轨向与水平逆相位复合不平顺对列车运行平稳性带来的不利影响。综合考虑轨道几何尺寸、列车运行速度和机车、车辆自身构造等因素 ,初拟轨道轨向与水平逆相位复合不平顺静态限值 ,并提出整治该病害的措施。     

轨道不平顺峰值管理与均值管理的分析

峰值管理和均值管理是评价轨道平顺状态的常用方法。为对比分析这两种方法的特点,采用傅里叶逆变换反演美国六级高低不平顺轨道谱,用反演的随机样本来分析轨道不平顺截止波长和周期不平顺对两种方法评价结果的影响。研究结果表明:轨道不平顺截止波长对均值管理和峰值管理的评价结果均影响很大,均值管理的稳定性较峰值管理好;峰值管理可以反映出周期不平顺幅值或波长对轨道不平顺的影响,均值管理只能反映周期不平顺幅值对轨道不平顺的影响,无法反映波长的影响。建议制定连续的扣分管理值,以确保峰值管理在不同截止波长下的稳定性;建议在均值管理中引入波长权重。     

一种能够简便测量和计算曲线拨道量的方法

在铁路新线养护作业中,捣固车作业需提供大量拨道量数据,外业测量任务繁重。文章提出一种实用的测量及计算拨道量的方法,不仅可以减少测量的外业工作量,还能避免由于测量结果的偏差对养护精度的影响,此方法同样适用于既有线养护。     

基于D-S证据理论信息融合的轨道电路故障诊断方法研究

在闭塞区间主流设备越来越多的采用ZPW-2000A型无绝缘轨道电路的背景下,针对单一故障诊断方法的诊断精度偏低问题,提出基于信息融合的故障诊断模型和故障诊断方法。该方法分别用BP神经网络和模糊综合评判对轨道电路进行故障诊断,然后将这2种方法的诊断结果作为D-S证据理论的证据体,利用神经网络输出和模糊综合评判输出来构造D-S证据理论中的概率分配,最后利用D-S证据理论将BP神经网络和模糊综合评判对轨道电路的故障诊断结果在决策级进行融合,诊断轨道电路是否有故障并判断故障的模式。仿真结果表明:该诊断方法具有较高的故障诊断精度,诊断结论的可信度有明显提高。