基于3D移动测量系统点云数据的钢轨信息自动提取方法

为实现铁路基础设施智能化管理运维,利用3D移动测量系统高效获取高精度点云数据,并对点云数据进行智能化处理.钢轨作为铁路基础设施中最基本的单元,是几何参数计算的基础,对其信息进行自动提取具有重要意义.因此,提出了一种基于3D移动测量系统点云数据的钢轨信息自动提取方法.首先利用点云数据中的角度信息快速实现道床区域的分割,有...     

三维激光扫描仪在轨距提取中的应用研究

采用徕卡MS50三维激光扫描仪获取同济大学试验线点云数据,并结合预处理软件对其进行处理,对点云数据封装并规则化处理后建立基础操作模型,生成轨面下16 mm处特征截面,在此基础上提取、导出线路轨距。经比较,软件提取轨距与人工实测值基本吻合。本次试验实现了在三维模式下轨距的提取,为获取线路轨距数据提供了新的方法。     

基于奇异滤波及稳健回归的轨道曲线主点定位方法研究

曲线主点位置的准确获取是线路整正的基础。在缺失线形标记的情况下如何准确地计算出轨道主点的位置一直是业界广泛关注的问题。在分析曲线轨道正矢图形的特征后,提出基于奇异分解和稳健回归的曲线主点定位方法:利用相对测量正矢数据构造截断矩阵进行奇异值分解滤除其中幅值较大的冲击部分,在此基础上通过稳健回归减少数据微小变化带来的拟合偏差,得到主点的具体位置。实验表明:该方法能够基于相对测量的正矢数据推算出曲线各个主点的位置,受分段点选取偏差影响较小,适合工程应用。     

基于连续点云数据的既有铁路轨面信息快速提取算法设计

三维激光扫描获取的既有铁路点云数据具有海量性、离散性等特点,难以从点云数据中快速提取线路参数.为此,结合现场实测数据,提出一种基于连续点云数据的既有铁路轨面信息快速提取算法.通过k-d树实现点云的快速搜索、查询和储存,利用主成分分析法和移动激光点聚类法提取的接触线分割构建出铁路缓冲区,进而通过平面格网法的粗提和多种约束条件下的精提实现了轨面点提取.对既有线路现场试验结果表明,轨面点提取的完整度c和准确度p均在93％以上,该方法能较好地实现钢轨轨面点云的快速提取.     

基于TLS数据的站场线路点云提取算法

铁路站场线路几何信息对于铁路安全管理与维护具有重要意义。由于铁路站场内包含多条线路,且轨道错综复杂,使得从大场景点云中自动提取多股道钢轨点云成为难题。地面激光扫描TLS(Terrestrial Laser Scanning)作为非接触式测量手段,可快速获取铁路场景中的海量点云数据。针对TLS技术获取的铁路站场点云数据,提出一种基于Delaunay三角网聚类的多股道钢轨点云提取算法。基于分割-归并的思想,在获取铁路站场高精度点云后,沿站场线路方向将点云分为若干段,基于轨道平顺性特征,利用三角网聚类算法逐段提取钢轨顶面点云。在归并阶段整合站场中各股道轨面点云信息,将各段轨面点云连接起来,同时匹配左右轨面点云。将该方法在玉林站部分站场区域进行实例验证,提取到的轨道点云在对象层面上的总体精度为93.95%,完整度为90.57%,准确度为97.59%,相较于平面格网法,提取总体精度提升了5.65%,准确度提升了18.49%。在10处截面提取轨面宽度与轨距,统计结果表明轨面宽度中误差为5.2 mm,轨距中误差为5.3 mm,满足工程精度需要。实例结果表明,算法可准确有效提取站场多股道钢轨顶面点云,...     

基于几何特征信息的铁路罐车点云容积快速计算方法

针对目前三维激光扫描法处理铁路罐车点云存在的问题,提供一种基于几何特征信息的改进方法。此方法首先分析筒体和封头的几何特征,确定抽稀算法;然后利用数据拟合算法,完成几何特征信息的获取;最后,实现容积的准确、快速计算。试验结果表明,该方法与几何测量法、传统三维激光扫描法所测容积差较小,容积结果输出时间小于20 s。此方法有利于三维激光扫描技术在铁路罐车容积测量领域的应用与推广。     

基于三维扫描与数值技术的粗集料形状特征与级配研究

粗集料体系作为混凝土主要组成部分,其颗粒构成对混凝土各项性能的改善起到了关键作用.为优化粗集料体系颗粒构成,以实现粗集料形状特征和级配精细化、数字化分析目标,采用激光三维扫描技术获取了粗集料的点云坐标,结合三维图像技术,进行粗集料的几何形状重构与三维形状参数准确测量,并提出球度、长短轴长比、粒径离散度和级配分形维数等指...     

基于三维重构的钢桥表面锈蚀提取方法研究

为实现钢桥表面锈蚀的准确提取及可视化，提出基于三维重构的钢桥锈蚀提取方法。该方法利用无人机采集桥梁影像，基于倾斜摄影生成三维点云模型，通过点云模型进行RGB颜色分布直方图统计，获取模型初始聚类中心，运用K-means聚类算法结合最大类间方差法获取锈蚀最佳分割阈值，进而对锈蚀率及锈蚀等级进行评估，并结合点云模型实现锈蚀可视化。以某钢桁拱桥为背景，采用该方法提取锈蚀区域，基于视觉分析和定量分析进行精确度评价，验证方法的有效性。结果表明，该钢桥的表面锈蚀率1.3%～9.4%,锈蚀等级为3～4级；提出的钢桥锈蚀提取方法平均正确提取率可达90.1%,平均漏提取率、误提取率分别为9.9%、8.2%,可有效用于钢桥表面锈蚀提取。     

基于曲率变化特征的既有线路整正算法设计

铁路曲线运营过程不可避免会产生几何形位变化,运行速度的提升需要现代化的检测手段,相应的曲线整正算法设计是列车安全、舒适运营的重要保障。采用某线路轨检小车实测5 m间隔数据,以现场实测数据为基础,从曲率和曲率变化率的角度分析不同间隔条件下的轨道几何形位特征,采用基于正交最小二乘和三次样条的平面拟合方法,利用线路的曲率特征进行线路初始参数获取,设计相应的平面曲线线形优化重构算法。编程实现算法在具体线路的应用,以拨道量改正数最小为目标函数,采用5、10 m不同测点间隔的计算结果分析并结合现场实际,取得了较好的计算结果。通过现场实例表明,该方法具有理论简单、计算准确,与现代高速行车检测方法适应好等特点。     

基于BIM+GIS的城市轨道交通选线应用研究

基于GIS信息开展城市轨道交通BIM选线设计是发展智慧交通的必然产物.为了实现线路BIM+GIS正向设计,在分析城市轨道交通正向设计特点基础上,首先提出一种结构化三维环境模型数据标准并形成模型结构树,基于Openrail软件开发了一种兼容多源数据的BIM选线设计平台,生成标准化、结构化三维环境实体模型,结合地理信息模型...     

基于三维激光扫描的既有铁路中线勘测方法研究

线路勘测是既有铁路改造、维护以及与增建二线的重要环节,为解决铁路轨道三维激光点云不完整对钢轨线型提取的精度和影响等问题,提出一种基于钢轨结构特征约束匹配的三维激光点云轨道中心线自动提取新方法,通过将三维激光扫描获取的钢轨断面与标准钢轨相匹配,以标准钢轨中心线对遮挡和缺失的实际扫描钢轨中心线进行表达,从而精确计算钢轨中线...     

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....     

线路工程带状走廊三维地形构建及轻量化研究

基于线路工程带状走廊三维地形海量空间数据的特点,总结了线路工程数字高程模型(DEM,Digital Elevation Model)的获取方式和数据来源,对三维地形建模方法及其轻量化处理方式进行了研究。分别通过方格网和三角网2种模式对试验路段地形进行了构建,选取Delaunay算法进行三角剖分,并应用边缘收缩和点删除法对数据进行了轻量化处理。试验结果表明,不规则三角网模型能用更少的数据来合理地表达复杂的地表形态;Delaunay逐点插入算法更适用于线路工程三维地形建模;点删除法对线路走廊带曲面模型的简化效果更好,主要参数未发生改变且失真较小。     

基于超融合基础架构的铁路云数据中心建设方案

在充分研究铁路信息化发展现状、演进困境以及云计算平台技术的基础上,结合中国国家铁路集团有限公司对于信息化的总体规划,提出铁路云数据中心的总体技术架构,详细阐述基于云计算技术的铁路数据中心平台优势。对涉及到的关键技术:超融合技术和网络拓扑技术展开说明。立足铁路云数据中心规划建设角度,重点从IaaS层资源规划、云管平台建设、网络架构设计和云平台双活灾备建设4个方面进行详细论述。为铁路云数据中心规划、设计、建设提供理论基础和技术支撑,也为后续工程现场实施提供重要的建设思路支撑和实验室数据支撑。     

铁路货运预付款集中核算管理信息系统研究与开发

针对目前铁路货运预付款客户管理分散,客户预付款使用效率低下,预付款操作使用流程不规范,凭证手工录入工作量大等问题,设计并实现铁路货运预付款集中核算管理信息系统。在分析业务需求的基础上,提出系统设计方案,采用集中部署、多级应用的总体架构,依托中国国家铁路集团有限公司主数据中心的云计算资源构建系统运行环境;介绍系统构成、运行环境配置与运行监控、系统逻辑架构、主要功能及数据接口。该系统实现货运预付款相关业务由铁路局集团公司统一管理和预付款数据的集中核算,客户预付款可一点存入、多点结算,提高客户资金利用率和货运服务体验;通过实现与相关系统的数据交换与共享,相关凭证、账目和报表可自动生成和传递,减轻了业务人员工作量,有助于提高数据质量和规范业务流程。     

基于距离的线路数据处理算法

在基于设计散列长链算法基础上,针对铁路信号产品列控中心、无线闭塞中心、临时限速服务器软件对于铁路线路数据处理存在的差异进行分析,提出一种基于距离的线路数据处理算法,通过提供给数据配置用户自行定义配置规则的接口使得线路数据配置灵活、统一,通过提供线路上任意点的相对距离、绝对距离的计算接口使研发用户不再考虑线路数据配置规则而获取到与线路数据相关的大小比较、范围判断、距离计算,解决当前各产品由于线路数据配置规则不同而导致的线路数据处理逻辑无法通用的问题。后续也将对此算法在线路数据处理的应用,提出进一步的展望和规划。     

基于背景建模的钢轨表面缺陷像素级检测方法

钢轨表面缺陷具有独特性和稀疏性,利用机器视觉技术自动地检测钢轨表面缺陷仍存在很大挑战.提出一种基于背景建模的钢轨表面缺陷像素级检测方法,利用钢轨图像固有特性构建图像背景分布模型,找到背景分布簇中心,以定位到可疑像素点;提出一种钢轨表面缺陷像素级识别方法,根据可疑像素点的上下文特征和空间位置先验概率识别该像素点是否属于真...     

一种机载LiDAR点云电力线自动提取和重建方法

针对机载激光雷达（LiDAR，Light Detection and Ranging）铁路电力线点云特性，尤其是水平投影近似重叠的情况，提出一种电力线自动提取的方法。结合直线拟合法、成分分析法和Hough变换法计算电力线在XOY平面走向；利用空间距离聚类方法将水平投影近似重叠的2股点云分离开来；采用Davis-Bouldin指标的最佳聚类数判定方法，自动计算电力线条数；利用K-means聚类方法将单根电力线点云提取出来；并基于二次多项式的最小二乘拟合方法确定电力线模型参数，进行三维重建。实验证明，该方法能够达到较高的拟合精度，尤其对水平投影近似重叠且有中断的点云，拟合效果较好。     

京张高铁八达岭地下站及隧道工程信息模型一致性表达

北京—张家口高速铁路是国内第一条全线、全生命周期内所有专业均应用建筑信息建模技术的智能高速铁路。文章结合京张高铁重点工程—八达岭地下站和隧道工程BIM应用,基于铁路工程BIM技术标准,重点研究多专业设计数据一致性表达,构建了八达岭地下站和隧道工程的全要素信息模型,并利用中铁工程设计咨询集团有限公司开发的铁路多专业数字化协同设计软件,搭建了一个协同设计平台,使传统上离散的各专业设计数据能够实现集成展示,方便设计方案的对比和优化,有助于提升设计效率和质量,实现铁路工程的智能化建造。此外,提出将全要素信息模型与能够反映铁路基础设施运营维护阶段真实状况的海量三维点云数据融合起来,为运营维护阶段基础设施一致性检测提供支持。     

基于截线法的铁路扣件骨架提取算法

为了能够精确描述铁路扣件端部形状,提高铁路扣件的识别率,以及满足扣件检测的实时性要求,提出了一种基于截线法的铁路扣件骨架提取算法。首先,通过预处理得到原始图像的二值图像及其感兴趣区域;其次,应用不同方向的方位距离变换计算扣件各端部区域的骨架生长点;然后,以骨架生长点为中心沿扣件的弯曲方向分别利用水平线族和竖直线族扫描扣件端部轮廓,得到截线段后,计算其中心点;最后依次连接骨架生长点和所有截线中心点即可得到完整的扣件图像骨架。理论分析与实验结果证明,本文算法对扣件形状的描述能力强,并且可以准确识别扣件形状。对于复杂图像的识别具有较好的效果,在识别缺陷扣件时具有较强的应用优势。算法运行时间较短,可以达到实时性的要求。