车载激光雷达在铁路复测中的应用探讨

传统的铁路复测方法作业效率低、精度差、安全性不高.采用车载激光雷达系统进行铁路复测是一种新技术,测量时将激光雷达系统安装于铁路通勤车或轨检车的车厢尾端,具有安全性好、作业效率高、能准确直观反映现场实况的优点.本文介绍了车载激光雷达系统的原理、实施方案,探讨了系统的检校、扫描盲区处理、轨道中心线的提取、数据质量控制措施等关键问题.     

基于机载LiDAR的铁路工务设备及周边环境形变分析

提出一种基于机载LiDAR(Light Detection And Ranging)点云的铁路工务设备及周边环境形变分析方法,通过无人机机载LiDAR巡线系统获取铁路场景三维点云,对点云进行裁剪、去噪及配准;结合点云-点云比较方法与多尺度点云模型比较方法分别对工务设备及周边环境的形变进行定性与定量判断,并应用于邯长线（邯郸—长治）K130+874—K135+292区段。结果表明：该方法能够有效利用机载LiDAR铁路巡检数据,通过定性与定量的形变分析及时发现隐患。     

“无人机+激光雷达”在集通线复测中的应用

传统既有线复测主要采用上线作业方式,利用水准测量或GNSS-RTK技术进行中平和平面测绘,效率较低且存在安全隐患。针对集宁至通辽铁路(集通线)复测任务,提出一种基于"无人机+激光雷达"的铁路既有线测量方法,通过低航高的激光雷达获取高密度既有线点云,经轨迹解算、航带平差、坐标转换后,再采用特殊地面控制标靶对其进行点云精度改化,最终获取了既有线三维中线坐标。为验证精度,选取10 km的既有线点云数据与实测点进行对比,结果显示,该方法获取的三维中线坐标的平面、高程精度分别达到3 cm和3.4 cm,可以满足一般既有线复测的需要。     

机载LiDAR技术在复杂地形铁路定测阶段的应用研究

为提高新建铁路定测阶段测量工作效率,在某复杂地形新建铁路项目中,基于其使用机载LiDAR点云数据进行中线测量、横断面测量、地形图测绘等作业,并对数据精度进行分析比较。在LiDAR断面测量时,基于Terrasolid软件得到的成果数据冗余量大,提出一种改进的道格拉斯-普克算法,以达到既反映地形变化又减少断面点数量的效果。在项目横断面测量中,大量实测数据与LiDAR点云测量数据的对比分析表明,在植被稀疏的平地、丘陵地区,97.25%的断面点高差较差小于0.35 m, 100%的断面点高差较差小于0.5 m;在植被茂密的高山地区,73.33%的断面点高差较差小于0.35 m, 95.15%的断面点高差较差小于1.0 m。因此,在复杂地形铁路定测阶段,LiDAR数据生产宜采用内业生产为主,外业测量检核为辅的作业模式。     

基于GIS技术的运营铁路快速测量数据管理技术

基于运营铁路测量数据管理现状及需求,以南昌局为试点,将运营铁路测量空间数据分为结构化数据和非结构化数据,并设计数据存储方案及其数据服务中心.此外,基于运营铁路线路复测数据多时相、多版本特点,提出系统功能结构,对线路测量数据实施可视化展示与版本化管理,有效地实现了铁路数据的规范化、统一化和共享化.     

无人机LiDAR技术在山区铁路测绘中的应用

复杂山区铁路建设项目中,所涉及的区域一般自然环境恶劣,地形条件复杂,传统测绘手段难以获取满足设计精度要求的测绘资料。结合我国西部高海拔山区的某铁路勘测项目,根据工作区域、地形地貌等特点,提出基于北斗高精度区域定位的旋翼无人机多载荷仿地飞行方案,获取测区有效范围内高密度、高精度、高质量激光点云数据以及数码高清影像等数据资料,再对数据进行试验加工处理,形成各类测绘产品,满足勘察设计各专业对测绘资料精度需求,同时系统总结了适用于高海拔复杂地形、大高差、高寒缺氧等特殊环境下的无人机LiDAR测绘作业模式与技术手段,包括载荷性能指标、飞行航线指标、飞行平台指标、采集参数设置、内业数据处理详细步骤等。研究表明,在高海拔复杂山区作业环境下,充分利用无人机LiDAR机动灵活、环境适应能力强、数据精度高、仿地飞行等优势,可作为传统卫星影像测量、航空摄影测量等勘测技术的有效补充,在铁路勘察小范围精细化地形图制作、中线测量中具有得天独厚的优势,可以解决高海拔复杂山区铁路测绘难题。     

铁路隧道洞内CPⅡ导线测量与复测精度指标合理性探讨

在铁路隧道洞内精密平面控制网CPⅡ建立、复测过程中,因规范规定的往返观测平距较差限值、导线复测水平角较差限差及边长较差限差指标过严,致使规范不能严格有效执行。以某线3座新建隧道工程的洞内CPⅡ控制网建立与复测为基础,对实测数据进行较差统计,对规范中现行测量限差匹配合理性进行分析,提出更加合理可行、安全可靠的限差指标建议,达到既能保证控制网测量质量,又减轻施测单位测量工作量的目的,供将来规范修订时参考。     

TC1102全站仪铁路复测一体化开发

既有铁路复测是铁路测量中的一个重要环节.传统铁路复测操作步骤是钢尺丈量、全站仪测量外移桩导线和曲线查定;铁路复测一体化系统突破常规,利用GeoBasic编程语言,针对Leica1102全站仪编写程序代码,将里程丈量、外移桩导线和曲线查定融为一体,实现了铁路复测的一体化.     

铁路既有线平面和竖面线形精确分段方法研究

研究目的:铁路既有线复测实测线形的分段是复测计算的首要步骤,其线形分段的结果将影响后续的线形拟合以及优化。针对传统铁路既有线的线形分段过程中存在的分段精度不高等问题,提出一种线形分段新方法,即首先进行线形的概略分段,找到分段点的概略位置,然后通过拟合迭代的方法进行精确分段。研究结论:(1)基于相邻弦方位角变化的平面实测线形概略分段原理,能够对多种不同圆曲线半径的实测数据进行概略分段,分段结果满足拟合迭代的要求;(2)基于平面线形精确分段方法,对比实测数据与设计信息的分段结果,验证这种精确分段方法具有较高的分段精度;(3)基于概略分段、拟合、迭代的纵断面实测线形精确分段原理,对比实测数据与设计信息的分段结果,验证了这种纵断面线形分段的可行性及其高精度。(4)研究结果可应用于既有铁路复测计算,对铁路既有线的整正具有实际的参考意义。     

高速铁路轨道控制网局部快速复测技术研究

为了解决运营期高速铁路重点段轨道控制网复测面临的较难单独安排天窗时段的难题,提出采用轨道快速检测时全站仪不整平自由设站数据进行CPⅢ复测构网的作业方法,以提高天窗综合利用效率.分析60 m及120 m两种设站间距下的观测网形,建立基于罗德里格矩阵的单站解算模型、整网平差模型、不稳定点分析模型及精度评估模型;基于大量不整...     

地铁信号系统车载设备维保策略优化

主要研究基于故障树的贝叶斯网络分析、基于状态的维修模型以及维保策略优化.在获取地铁信号系统车载设备故障数据的前提下,采用贝叶斯网络分析方法研究信号系统车载设备重要度的辨识方法;在周期预防性维修的基础上,采用基于状态的维修模型进行针对性优化,实现风险与成本双目标优化的目标,改善信号系统车载设备关键部件薄弱环节.     

机车车载视觉识别系统中的稳像技术研究

提出一种基于特征的机车车载图像配准稳定算法。通过计算视频帧中的特征曲线来估计图像的偏移。算法计算量较低,可以应用快速变化的实时图像序列。对从铁路现场获取的机车车载摄像机视频序列的处理验证本算法的有效性。     

基于激光雷达的高铁路基正常高测量方法

研究目的:在铁路测量工作中,传统水准测量费时费力,GNSS水准测量只能算是准动态测量方式,GNSS/INS水准测量需要车体经过已知控制点且只能获取载体轨迹点处正常高。以GNSS/INS和车载激光雷达为核心传感器的车载移动测量系统可以快速获取包含三维空间信息的点云数据,经过融合处理后可以得到对应的大地坐标。本文研究如何基于车载激光雷达快速、精确地获取大量未知点的正常高,介绍其中涉及的各种误差并分析其影响,除考虑趋势误差项和随机误差项外,还根据车载激光雷达测量原理建立常数项误差项。针对其中趋势项和随机项误差,建立二次项拟合模型进行处理。针对常数项误差项,利用未参与解算的CPⅢ控制点信息进行常数项误差的改正。研究结论:(1)移动测量系统能以近乎动态连续的方式快速获取大量未知点的正常高,相比于传统水准测量等测量方式,获取高程点的数量和效率都明显提升;(2)常数项误差对高程精度也有很大影响,本文试验结果与精密水准测量测得的检核点高程对比得:常数项误差改正前计算出的扫描点正常高的标准差为0.074 m,最大偏差绝对值为0.115 m;改正后扫描点正常高的标准差为0.002 m,最大偏差绝对值为0.006 m;(3)基于激光雷达的高铁路基正常高快速测量方法测量效率完全能够满足铁路建设作业的精度要求,同时也可大大提升作业效率,在铁路路基高程维护和检修方面起到重要作用。     

基于5G通信的铁路车载大数据车地传输方案研究

随着我国铁路路网规模的迅速扩大,以及基础设施、移动装备的健康管理数字化和智能化发展,越来越多的机车、动车组和检测车投入运营,车载设备所产生的数据也呈指数级增长.为了研究高效、可靠、安全的车地数据传输技术,实现车载大数据实时传输,本文结合5G通信在我国铁路应用中的发展趋势,基于5G通信传输特点和铁路车地通信场景,提出正线...     

车载激光雷达测量系统

激光扫描技术用于铁路检测的历史已经很长。从宏观的地形地貌测量到毫米级精度的建模,使用者可根据不同的应用需求,利用不同的激光扫描系统获得最佳的检测数据。不同激光扫描系统所采集的数据集还可以相互补充,具有巨大的潜力。自2018年以来,法国的3列Vigirail试验车,除安装了已投入使用的各种测量设备外,还配备了一套激光扫描系统,此系统是奥地利Laser Measurement Systems GmbH公司生产的VMX-RAIL系统。这是世界上第一个包含3台扫描仪的铁路用车载激光雷达(LiDAR)测量系统,安装于车顶,用于检测轨道环境。     

LKJ数据无线换装系统研究与应用

结合当前国内铁路列车运行监控装置(简称"LKJ")"人控"数据换装作业过程存在因LKJ数据换装管理漏洞带来错换、漏换等安全隐患,提出设计一种新的LKJ车载数据无线换装系统解决方案.旨在突破LKJ车载数据采取人工在库内或途中进行换装作业的瓶颈,基于无线通信网络在确保安全、可靠的前提下,解决LKJ车载数据采取人工进行换装作...     

基于视频监控的全时空列车智能追踪系统研究

研究基于视频监控的全时空列车智能追踪系统,实现对高速列车自动、精准、全视角的监控追踪。从铁路综合视频监控系统获取铁路沿线摄像机监控画面,运用视频分析技术对视频图像中的列车进行分析;从列控设备动态监测系统获取列车的地理位置,结合二者数据运用一定的算法实现列车的精准定位,并在视频显示终端上以9屏监控画面显示列车的运行位置;同时,利用车载视频、综合视频、地理信息系统等在显示终端上实现全时空、可视化地图显示效果。     

基于GSM-R的机车信号远程动态监测系统

远程动态监测系统基于大秦线GSM-R无线网络的GPRS业务及铁路内部有线专网,将车载机车信号设备的实时运行数据、地面信号数据及TAX数据实时地传输到地面数据服务器,用户使用客户端软件登录服务器察看远程动态监测数据,从而实现对铁路机车信号系统的动态监测.     

铁路安防数据记录器架构及关键数据设计

目前我国铁路各专业车载检测监测系统采集的数据信息较独立，关键参数未进行集中记录，研究确定铁路安防数据记录器架构及关键数据成为当前重要工作之一。从我国铁路事故类型出发，结合现场调研，确定事故调查所需的各专业车载检测监测系统及其采集的关键数据。对动力分散型动车组、动力集中型动车组、机车等不同车型，分别梳理既有车载检测监测系统之间的结构关系，在此基础上设计铁路安防数据记录器架构，并明确铁路安防数据记录器包含的关键数据。     

轨道交通线网车载电子地图传输方案研究

CBTC(基于通信的列车控制)系统的VOBC(车载控制器)通过调用预制、存储的线路数据来获取线路信息,其存储的数据称为车载电子地图。车载ATP(列车自动防护)/ATO(列车自动运行)系统以车载电子地图为基础,结合列车自身定位系统的数据,根据移动授权实现列车的安全运行。为满足网络化运营下线路间互联互通的要求,设计了4个车载电子地图传输方案,分别是基于无线传输的线网电子地图方案、基于固定范围的线网电子地图方案、基于行车交路的线网电子地图方案、基于行车交路的单线电子地图方案。从车载电子地图的传输范围和运营交路角度对全线网车载电子地图进行“切片”和“订制”处理,并对4个方案进行了对比分析,得到结论如下：只有1～2条互联互通线路的线网宜选用基于无线传输的线网电子地图方案;有3条及以上互联互通线路的线网宜选用基于固定范围的线网电子地图方案和基于行车交路的单线电子地图方案。