轨道基准网平面测量及其数据处理的探讨

轨道基准网作为一种从德国引进的全新的建网方法,其测量和数据处理方法以及精度控制指标跟我国常规的测量方法有很多不同之处,因此对轨道基准网平面测量及其数据处理进行详细的探讨很有必要。通过大量的实测数据统计分析和理论推导,得出如下结论:(1)对CPⅢ和轨道基准点外业质量检查应设定不同的限差进行;(2)确定了轨道基准网站内平面坐标转换采用的是三参数相似变换法;(3)用重叠区内首尾2个轨道基准点坐标反算的近似方位角代替重叠区内轨道基准点处的线路切线方位角,计算重叠区内轨道基准点平面位置偏差是可行的。     

高速铁路轨道基准网精度评定方法探讨

轨道基准网是CRTSⅡ型轨道板施工安装定位测量的依据和保证轨道板高平顺性的基础,其相邻点的相对中误差直接影响轨道板安装的精度。目前国内轨道基准网的测量精度指标是借鉴外国规范的规定,要求实际测量中通过控制每个轨道基准点坐标值偏差与高程值偏差来控制相邻点相对中误差,并未进行相邻点间的精度指标计算。本文根据轨道基准网测量方法和特点,结合相邻点的相对中误差计算原理,推导出轨道基准网相邻点平面精度与高差精度评定公式,并依据所推导的公式对宁杭高速铁路轨道基准网平面与高程测量数据进行了精度评定,评定结果符合规范要求。     

无砟轨道GRP基准点平面自动采集软件设计与应用

介绍无砟轨道GRP基准点平面自动采集软件的数据采集、平面外业测量方法和测量注意事项。根据GRP平面测量方法及精度要求,结合智能型全站仪的特点,设计无砟轨道GRP基准点平面数据自动采集软件,实现外业数据自动采集、自动记录,设置数据采集限差和依据相关参数精度指标对数据进行自动检核。沪宁城际铁路施工采用无砟轨道GRP基准点平面自动采集软件测量出的GRP平面数据精度高,满足施工要求,可为同类工程提供借鉴。     

AGC基于线路位置偏移的精确作业方法

分析了捣固车弦测法拨道测量原理及残留误差,在自主开发轨道几何参数自动引导计算机AGC时,引入轨道绝对位置偏移量数据接口,实现精确拨道作业。通过现场作业试验,将作业前精确测量的轨道偏移数据输入AGC,捣固车能够消除绝对位置误差,作业后线路绝对位置能够满足《高速铁路工程测量规范》要求。     

CRTS Ⅱ型板式无砟轨道基准网高程测量探讨

轨道基准网作为CRTSⅡ型轨道板精调的基准,分为平面、高程两部分,其建网精度要求非常严格,特别是在竖向上,目前基本上还是照搬德国方法进行。对轨道基准网高程测量外业观测和内业数据处理过程进行了详细的说明,从中误差的定义出发,推导了相邻轨道基准点相对中误差的计算公式,可用于评定轨道基准网高程测量的精度。     

CRTSⅡ型板式无砟轨道基准网高程测量探讨

轨道基准网作为CRTSⅡ型轨道板精调的基准,分为平面、高程两部分,其建网精度要求非常严格,特别是在竖向上,目前基本上还是照搬德国方法进行。对轨道基准网高程测量外业观测和内业数据处理过程进行了详细的说明,从中误差的定义出发,推导了相邻轨道基准点相对中误差的计算公式,可用于评定轨道基准网高程测量的精度。     

高速铁路轨道基准网平面网精度指标合理性研究

介绍国外对高速铁路轨道基准网平面网精度的评定方法,通过试验和客运专线实测数据研究轨道基准点相对点位精度指标的合理性,并结合某客运专线实测数据对平面网外业数据的限差指标进行统计分析.研究结果表明:将轨道基准网平面网相邻点相对点位精度定为0.2 mm 偏高,现有的测量方法难以达到,合理值应为0.4 mm;外业测量时还应增加各点多次测量间坐标较差作为控制指标,以弥补目前平面网只有内业数据处理限差指标的不足.     

高速铁路轨道基准网测量技术深化研究

研究目的:现行高速铁路轨道基准网采用人工整平对中、半盘位、多测回的测量方式,通过坐标转换获得基准点坐标,存在点位无法永久保存、测量及使用效率低、精度指标无法评定等问题。本文针对以上问题,对高速铁路轨道基准网(CPIV)测量技术进行深化研究,并对研究成果进行仿真实验和生产验证。研究结论:(1)研究设计的CPIV测量标志组件和布设方法,可实现强制对中和点位永久保存,并可在施工建设和运营维护两个阶段使用CPIV控制网,统一了无砟轨道施工和运营维护控制基准;(2)提出的CPIV自由设站边角交会测量方法,可实现自动测量并消除了对中误差的影响,测量精度、观测值的可靠性和测量效率显著提高;(3)构建的CPIV边角交会控制网,按Helmert方差分量估计确定两类观测值的权比关系,根据间接平差原理进行CPIV平面网严密平差和精度评定,数学模型理论严谨,成果可靠;(4)研究成果可应用于高速铁路板式无砟轨道精调作业控制,对城市轨道交通无砟轨道施工控制具有重要的参考价值和借鉴意义。     

基于三点激光准直原理的轨道几何参数测量技术

针对既有激光准直系统存在激光弦抖动现象和人工测量无法直接检测轨道中长波平顺性的问题,为进一步提高轨道几何参数测量精度,结合捣固车现场实际作业模式,提出发射车+接收车+接收车的“一发两收”模式,开展基于三点激光准直原理的轨道测量技术研究。通过激光弦、轨距、超高、里程计等多传感器数据融合,测量轨道内部几何参数;构建三点式激光准直矢距测量模型,解决了激光弦抖动漂移误差问题;采用接收车跟随自走行技术,提高了测量效率。现场试验结果表明：使用三点弦技术方案测量得到的轨向、高低、正矢、轨距、超高等轨道内部几何参数满足现场使用的误差要求,可为数字化、智能化捣固提供数据支撑。     

基于精细修改法的有限元模型修正

提出了一种基于精细修改法的有限元模型修正方法,该方法具有在修正后系统矩阵仍维持主对角阵的优点,是元素型修正法的一种,但与早期的元素型修正法——限定带宽法相比,克服了多次迭代且修正结果仍不够精确的缺点。与传统的有限元模型修正Berman法相比,减少了运算量并提高了精度,而且还可在修正过程中考虑结构质量矩阵和刚度矩阵中元素之间的约束关系。仿真计算结果表明该方法对有限元模型的修正有效。     

整锚段接触网吊弦长度的三维稳态模型

为了减少吊弦长度计算误差、严格控制导高、改善受流质量,提出一种用于整体吊弦精确计算的三维稳态模型。基于二维精确索单元,将X-Y,X-Z两计算平面耦合,得到三维索单元。基于有限元理论,采用三维索单元离散接触网结构;根据接触网的拓扑结构关系组装刚度矩阵,根据地理信息、测量信息和设计参数等组建边界条件;建立并使用迭代法求解整体的非线性平衡方程;根据求解结果建立接触网三维图形并输出整体吊弦长度。将计算的整体吊弦长度与现场数据对比,中间柱计算误差小于2.0‰,转换柱计算误差小于3.5‰,验证本三维模型和构建方法的有效性。     

无砟轨道长波高低不平顺管理标准的研究

研究目的:高速铁路要求轨道具有高平顺性,需要关注的波长也越来越长。目前,轨道长波高低不平顺的管理和评价还存在不足。因此,本文基于多体动力学理论和综合检测列车实测数据,初步探讨300~350 km/h高速铁路轨道长波高低不平顺管理标准和评价方法建议。研究结论:(1)综合分析仿真和实测数据波长和幅值的关联关系,建议300～350 km/h无砟轨道长波高低不平顺管理波长应扩展到150 m;(2)基于惯性测量原理,设计优化了综合检测车轨道检测滤波算法,实现了150 m截止波长高低不平顺的动态检测;(3)建议300～350 km/h高速铁路无砟轨道用70～150 m带通滤波不平顺方式来评价长波高低不平顺,使现场养修更有针对性;同时,提出了相应的幅值和均值管理标准建议值;(4)本研究结论可为后续轨道检测设备研发和工务养护维修等提供参考。     

高速铁路列车运行辐射噪声测量量和测量点位的选取

在研究国内外相关铁路列车运行辐射噪声测量标准的基础上,结合大量的试验数据与现场测试经验分析成果,研究并提出我国高速铁路列车运行辐射噪声关键测量参数测量量和测量点位的选取建议:(1)高速铁路列车运行辐射噪声测量量应选择LAeq,Tp;(2)高速铁路列车运行辐射噪声测试中,以距轨道中心25.0m、距轨面高度3.5m和距轨道中心7.5m、距轨面高度3.5m两个测点作为标准测点。     

高速铁路动检车轴箱加速度与轮轨力数据里程对齐研究

高速铁路动检数据对轨道养护维修具有重要意义,其中轴箱加速度和轮轨力是两种能够反映轨道短波不平顺信息且相互关联的高频采样数据。然而,这两种数据之间存在里程误差,以至于在评价轨道平顺性时无法建立参考基准。现有的动检数据里程修正方法大多需要结合线路台账信息,主要针对轨道几何不平顺数据的里程对齐,鲜有适用于无线路超高信息且高频采样下的轴箱加速度和轮轨力里程对齐方法。提出一种二阶段窗长收敛的里程误差修正模型,结合线性插值方法调整全局波形。根据某高速铁路实测轴箱加速度、轮轨力数据修正结果表明：该线路区间的里程误差在第一阶段修正后从1 km左右减小至42 m以内,经第二阶段精确修正后误差在99.7%的置信度下可控制在1.55 m以内。数据能量趋势结果表明,修正后轴箱加速度、轮轨力数据趋势线性相关性在全区段显著提升。     

轨道基准点（GRP）测量技术研究与应用

以沪宁城际铁路Ⅳ标工程为例,介绍了无砟轨道CRTSI型板轨道基准点（GRP）测量方案的创新、设备工装与配套软件的研发、现场测量存在的难题与解决措施,并通过实测数据的处理分析及应用,证明沪宁城际GRP测量的成功,为今后高速铁路无砟轨道的施工提供借鉴。     

高铁轨道CPⅢ基准点自动检测方法研究

为实现高铁轨道CPⅢ基准点的自动高效检测,研发基于双目视觉的CPⅢ基准点动态非接触自动检测系统。首先对双相机拍摄的图像进行自适应分割处理,对分割后的图像利用改进模板匹配算法计算获得CPⅢ标识物在图像中的位置;然后对提取的标识物目标图像进行自适应阈值分割提取边缘轮廓,计算标识物中心坐标;最后利用基准点计算方法和双相机标定的参数计算CPⅢ基准点坐标。试验结果表明,检测系统在水平方向上的最大误差为0.95 mm,垂直方向最大误差0.25 mm,最大变异系数为0.211%,该方法可为CPⅢ基准点高精度自动化检测的应用提供参考。     

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。     

普速无砟轨道精调技术探讨

本文介绍了一种用轨道静态检测小车测量数据进行普速无砟轨道精调的方法,该方法充分运用了轨道检测小车输出数据表格的计算功能,还介绍了excel的绳正法数据处理原理,为普速铁路无砟轨道精调提供了一种新思路。     

基于轨道倾角积分的长波高低轨道不平顺测量方法

高效且准确地对长波轨道不平顺进行监测是轨道几何测量领域的难点。分析两类惯性基准动态检测方法的测量误差来源，认为转向架与轨道间的“冲角”是造成长波不平顺测量精度损失的重要因素；为此，重新设计检测系统硬件结构，引入点头陀螺仪传感器和测距组件，在轨道平面建立“短弦”测量模型，推导基于误差状态扩展卡尔曼滤波估计的俯仰轨道倾角测量算法；通过补偿滤波与空间域积分等信号处理方法，计算长波高低轨道不平顺。现场试验表明：该方法有效复原7～200 m以内的长波高低不平顺；当截止波长为200 m时，相比传统的惯性基准法，平均精度增加了81%～88%,且受检测速度影响小；统计系统重复检测误差的95%分位数在1.5 mm以内，在大跨度桥梁形变与路基沉降监测等领域具有较好的应用前景。     

隧道施工中的平面测量方法探究

中线法和导线法是目前隧道施工平面控制的两种主要测量方法,但这两种方法在误差控制方面仍有改进的空间。结合测量的基本原理与现场实际操作,对这两种测量方法进行改进,将原有的单导线法、主副导线法、旁点闭合环、交叉导线法等整合为三角导线法。结果表明,改进后的三角导线法测量精度明显提高,贯通误差仅为其它方法的60%左右,且测量工作更便利,计算更规范。