非惯性坐标在列车纵向力分析中的运用

考虑车体与钩缓系统位移而造成的钩缓系统各部件间几何非线性特点,本文提出一种新的非线性列车车钩缓冲系统模型。忽略钩缓系统各部件惯性,将系统坐标分成惯性坐标和非惯性坐标:惯性坐标描述有惯性力作用其上的车体运动,与惯性力无关的非惯性坐标描述钩缓系统各部件的运动。在不增加状态方程数量、系统惯性坐标数量和约束方程数量的前提下,建立一个较为详细的钩缓系统模型,以体现系统各部件的运动自由度。本模型可在车体任意三维运动时捕捉钩缓系统各部位的运动自由度,而既有的简化钩缓系统模型则未能体现这一点。该方法还可避免由于过小质量的引入而带来系统微分方程组的刚性问题。最后,本文给出一个简化的列车模型算例来展示所述方法的运用。     

基于惯导的移动三维测量技术在地铁保护区变形监测中的应用研究

在地铁保护区变形监测中,水平位移和沉降作为重要的监测内容,通常用全站仪和水准仪测量,其测量精度高,应用比较广泛,但是该手段仅能对布设有监测点的区域进行监测,无法掌握隧道整体的变形情况。本文提出基于惯导系统的移动三维测量技术,通过在隧道内布设基准网,配合Lidar控制点绝对坐标传递,对惯导系统的累积误差进行修正,最终得到隧道结构三维点云模型。依托杭州市某地铁区间三维扫描项目,采用不同间距的控制点对惯导系统的累积误差进行修正,经与全站仪测量值对比,结果表明:移动三维测量技术的水平位移和沉降监测精度与隧道线型有关,当隧道为直线有坡度环境时,其水平位移监测精度比较稳定,基本保持在0.76 mm左右,沉降监测精度随控制点间距增大而降低,最优可达0.72 mm。     

长方形构件的拟合研究

介绍了空间长方形物体平整度和边长的检测方法,以及求4个直角点在测量坐标系中坐标的办法。采用全站仪观测长方形构件表面四条边上一些点的空间坐标,拟合出空间平面方程。各观测坐标至平面的距离即可反映物体表面的平整度。算出各点在平面上的投影坐标后,在平面内建立平面坐标系,运用坐标转换求得各点的平面坐标,在平面内拟合长方形上下左右4条边线的方程,再求出4个直角点的坐标,从而求得长方形四边的长度。将4个直角点的平面坐标转换回测量坐标系,这样可与直角点的设计坐标相比较。算例表明拟合结果正确。     

基于Unity3D的地铁线路三维模型自动生成的研究

地铁线路三维模型的自动生成有助于快速实现三维视景仿真。以线路平面和纵断面数据为基础,研究了线路路径点的坐标计算方法;采用Unity3D和C#程序,结合数据库技术,实现了数据读取与路径生成;采用线渲染器组件和生成Mesh网格的方法,实现了轨道、道岔等模型的创建;并通过Douglas–Peucker算法,实现对轨道三维模型的简化,有效提升了画面渲染速度和帧率;运用碰撞检测、消息广播等技术,实现了虚拟场景漫游和列车运行模拟。基于该研究开发的软件可快速构建地铁线路模型并进行驱动,为地铁运营场景仿真提供三维视景基础。     

空间曲梁单元应变——位移关系

基于「１」所建立的空间弹性曲杆在三维变形中的曲率－－位移方程，运用卡尔丹角方法进行坐标转换，并依据有限变形理论，推导出空间曲梁单元在三维变形中的应变－－位移关系的显示表达式，这一结果考虑了剪切变形的影响，它为空间曲梁 形非线性有限元分析作了必要的准备。     

基于三维坐标测量轨道几何形位的计算模型

为改进基于CPⅢ轨道控制网测量技术的地铁无砟轨道几何形位精调的测量精度与效率,提出一种基于三维坐标测量轨道几何形位的方法。通过对轨道几何形位检测点进行三维坐标测量,以轨道控制网CPⅢ点作为测量基准点,采用轨道几何形位与检测点的三维解析几何关系,建立三维坐标测量轨道几何形位的计算模型。现场无砟轨道试验段的测试结果表明,三维坐标测量可有效对轨道几何形位进行测量,测量精度满足规范要求的无砟轨道几何形位测量精度指标。     

三维激光扫描仪在高速铁路轨道线形测量中的应用

为解决传统轨道检测小车测量作业效率低、成本高、数据形式单一等问题,采用基于自由测站的三维激光扫描仪进行点云数据获取,通过对仪器技术参数及扫描模式分析,对点云平面及高程坐标精度推算,确定了设站模式、作业线路、设站间隔。结合16 km隧道内既有铁路轨道线形测量工程实例,对比了轨检小车与三维激光扫描仪在人员、设备以及作业用时方面的差别;通过对414站扫描设站精度进行统计,推导计算得出点云坐标平面精度可达2.45 mm,高程精度可达1.06 mm。通过自主研发软件提取轨道中线三维坐标,采用稳健平滑滤波进行去噪处理,结果表明,点云中线坐标与静态轨检小车测量结果横向偏差平均值为2.7 mm,高程较差平均值为3.9 mm。     

地方独立坐标系与WGS-84坐标系转换方法及应用

根据n(n≥3)个点的地方独立坐标及对应的WGS-84坐标,结合平面坐标转换模型、布尔莎模型和三维坐标差转换模型,完成了地方独立坐标系与WGS-84坐标系转换参数的计算。基于该转换模型,利用Google Earth COM API、LibKML等开发接口,完成了AutoCAD数字地形图数据到Google Earth上的三维表示。     

测定球面多点坐标计算球面参数的方法

无协作目标电子全站仪无需安置棱镜和反射片作为反射目标而能测定待定点的空间位置。采用无协作目标电子全站仪这一特性,可以方便地测定球面上多于4个点的三维坐标。以球心坐标和半径为未知数列出误差方程式,平差计算球心坐标和半径,并评定球心点位精度,实例证明该方法是可行和可靠的。     

铁路工程GNSS平面控制网复测相关研究及探讨

对目前TB10101—2018《铁路工程测量规范》和TB10601—2009《高速铁路工程测量规范》还未涉及的GNSS平面控制网复测的相关技术进行研究和探讨,为将来规范修订提供一些参考和建议。以多个铁路工程控制网复测项目为例,结合控制网复测的工程实践经验,对自由网相似变换方法中选取已知点、二次复测是否需要更新坐标、超限点更新坐标是否合理等问题进行分析和探讨。研究表明,采用自由网相似变换方法选取已知点,可避免将已发生2～4 cm位移的控制点误用作已知点;采用坐标较差和坐标增量之差的相对精度两个限差技术指标配套检核,可用于判别二次复测后是否需要更新坐标,以及超限点更新坐标是否合理。大量复测数据证实,该方法可用于指导控制网复测作业。