铁路隧道建筑限界快速检测技术研究与应用

铁路隧道建筑限界检测是确保运输安全的一个重要环节。本文基于三维激光扫描技术,提出了一种快速铁路隧道建筑限界检测技术。首先利用三维激光扫描仪等设备进行数据采集,然后经数据分析提取隧道断面轮廓线,进而判别侵限点是否存在,最终得到隧道限界断面图、隧道综合最小建筑限界尺寸表等成果。在既有线铁路隧道中的应用经验表明,与传统隧道建筑限界检测技术相比,该检测技术应用更便捷,检测结果更准确。     

基于点云数据的轨道结构与隧道空间限界一体化自动检测方法研究

为了保证列车运营安全,需要在日常运营过程中进行隧道限界检测,但现有检测方法存在测量干扰大、效率低、断面非连续性、与轨道结构相互独立等不足。为此,提出一种基于点云数据的轨道结构与隧道空间限界一体化自动检测方法。在通过中轴线拟合提取隧道任意位置断面的基础上,建立基于钢轨顶面的隧道限界检测坐标系,引入不同类型的隧道限界框,采用改进射线算法实现多种隧道类型的限界自动检测分析。对既有铁路隧道进行现场实验表明,采用该方法可实现侵限位置和侵限尺寸值的准确获取,并给出侵限断面图,满足隧道检测精度要求,在隧道日常运营维护中能够发挥重要作用。     

基于三维激光扫描的铁路限界检测技术

结合现阶段铁路限界检测的具体情况,对基于三维激光扫描的铁路限界检测技术开展研究.重点论述采用三维激光扫描进行铁路限界检测的外业工作、在扫描点云中确定铁路线路的中心,以及采用限界组合圆柱(台)体进行限界超限判定的方法.测试结果表明,该技术较好地解决了采用三维激光扫描进行铁路限界检测的关键性问题,满足限界测量对精度的要求,...     

铁路隧道检测技术现状及发展趋势

传统隧道质量检测方法以人工检查为主,结果依赖于检测人员水平,效率极低,远不能满足现场需求。为了检测设备的研制和保障铁路隧道运营安全,通过调研国内外多种隧道检测新技术和不同类型的综合检测车,分析现有隧道检测技术的特点,结果表明:目前的检测技术存在病害检测指标相对单一、自动识别程度低、检测速度较慢等问题。提出铁路隧道检测环境与公路隧道及城市轨道交通相比存在的一些差别,得出铁路隧道检测技术有以下发展趋势:(1)隧道衬砌质量无接触式检测;(2)激光扫描将成为表面病害主要检测方式;(3)检测设备高度集成化;(4)检测数据采集和处理自动化;(5)铁路隧道检测车需采用专用轨道车辆。     

铁路建筑限界检测系统及应用

论述横断面法、综合断面法和轨迹法等铁路建筑限界早期检测技术,分析已在线路运营维护中应用的激光扫描和断面摄像检测技术和原理。铁路建筑限界检测系统以激光扫描技术为基础,由数据采集模块、数据分析模块和数据管理模块组成,阐述并分析各模块组成和功能。通过现场实际运用,铁路建筑限界检测系统安装快捷方便、运用可靠稳定,能够快速高效地检测铁路建筑限界状态,为铁路运营维护单位提供准确、可靠的限界状态数据,具有广阔的应用前景。     

高铁站台限界管理存在的问题及对策

铁路站台限界是关系铁路行车安全的一项重要基础标准,对客运运输安全影响重大。由于高铁为国家重点的建设项目,在国内和国际上均有较大影响力。在运输过程中,一旦发生站台侵限,不仅会产生经济损失,而且也会造成恶劣影响。因此,站台限界管理是确保运输安全不可忽视的一项工作。本文指出了高铁站台限界管理存在的问题,提出了相应对策。     

基于机器视觉测量技术的地铁站台限界检测仪设计

为确保运营期间地铁车辆运行、停靠与旅客乘降的安全,需要定期对地铁站台限界进行检测。目前使用较多的接触式检测存在检测效率低,人为影响因素较大等缺点。基于机器视觉技术研究了一种非接触式站台限界检测仪。采用三角测量原理,提出基于基准点匹配的标定方法,解决近景斜角大范围摄影测量问题。通过现场测试数据分析,检测仪满足了地铁站台限界侵限检测需求。     

遥感技术在既有铁路地灾防治中应用方法研究

研究目的:我国铁路运营里程已超过13万公里,其中山区铁路众多,沿线地质灾害多发,给铁路运营安全带来极大挑战。为探索既有铁路灾害防治经济高效的技术手段,研究利用三维遥感、雷达遥感、无人机遥感、卫星定位等技术手段,开展既有铁路沿线地质灾害筛查监测工作。研究结论:(1)通过高分辨率三维遥感解译技术,可实现既有线一定缓冲区内的滑坡、崩塌、泥石流等灾害的快速筛查,并通过数据解译更新,及时掌握既有铁路沿线灾害发育演变特征;(2)无人机遥感技术在局部高陡边坡、危岩落石及大型滑坡及错落等灾害调查中优势明显;(3)雷达干涉测量技术可作为边坡形变监测的有效手段;(4)建立基于北斗卫星定位系统的既有铁路地质灾害实时监测和信息管理系统,能够提升既有铁路防灾减灾和信息化管理水平;(5)本研究成果可广泛应用于山区铁路防灾减灾工作。     

基于深度学习的铁路限界快速检测算法

列车行驶环境快速、可靠、精准感知是列车安全、高效运行的前提和关键支撑技术。列车若无法提前感知非法侵入铁路限界范围内的异物,并在短时间内有效制动,将会导致严重的安全事故。为解决列车运行环境内影响运行安全的异物侵限问题,基于深度学习算法,提出一种铁路轨道限界快速检测算法。该方法首先采用预设行锚框的方式对图像进行划分,将传统分割算法的逐像素预测,转变为对每个行锚框进行逐网格预测,以达到显著降低算法计算量,并提高检测速度的目的。同时,通过快速识别图像中属于轨道部分的像素,结合轨道线的连续特征进行追踪,达到铁路轨道坐标的智能快速识别。最后根据标准轨距下限界的定义,对识别出的轨道线坐标和侵限区域进行扩充,以确定铁路异物入侵限界的范围。通过在真实轨道数据集上的对比实验,验证所提算法能以172FPS的速度快速检测铁路限界,且轨道线和限界区域的识别精度分别达到98.96%和98.12%,F1值分别达到99.68%和98.95%,限界区域检测的平均交并比MIoU达到96.88%,各类指标均取得当前最好的准确率和性能,满足高速列车对环境感知精度和速度要求,可以为异物侵限检测、目标跟踪和列车控制等环境感知及运...     

基于Faster R-CNN网络模型的铁路异物侵限检测算法研究

行人和车辆等异物侵入铁路周边限界内的情况严重威胁了行人自身安全及铁路行车安全。针对传统铁路异物检测算法识别精度不高、分类不明确和结果易受外界环境影响等缺点,提出了一种基于Faster R-CNN网络模型的铁路异物侵限检测算法,并对该模型做适应性改进以满足铁路异物检测的现实需要。提出将全连接层用全局平均池化层替代来减少参数量;通过增加锚点个数来提高对目标区域建议的精确性;引入迁移学习思想训练网络以解决铁路异物侵限数据匮乏问题。在铁路异物侵限视频数据集上进行测试表明,本算法对于人、车及部分动物的综合检测精确度达到了97.81%。     

基于激光摄像技术的设备限界检测与图像融合拼接

将激光摄像技术运用到地铁设备限界检测,对相邻摄像机不重合、不完整的检测轮廓进行融合拼接。根据分析所得到标定精度较差摄像机与相邻摄像机视觉重合远处出现检测轮廓数据出现不重合、完整的原因,采用迭代最近点(ICP)算法并结合杭州地铁二号线地铁设备限界的检测轮廓数据,对所检测设备限界不完整的轮廓进行融合拼接。研究结果表明:基于激光摄像技术检测技术能够更加快速、高效的实现设备限界的非接触式检测;采用ICP算法实现精度较差摄像机与相邻摄像机视觉重合远处设备限界检测轮廓的融合拼接,可以使设备限界检测更加完整、可靠,对保障地铁的安全运行具有现实意义。     

运营铁路隧道防灾救援监控与报警一体化技术研究

为提高铁路隧道防灾救援效率,完善铁路隧道运营安全体系,探索运营铁路隧道灾害监测报警及救援疏散的一体化解决方案,通过对运营铁路隧道灾害危险源研究及灾害风险分析,针对火灾、水灾、有害气体等主要灾害,结合运营铁路隧道防灾救援存在问题和运营维护需求,提出铁路隧道防灾救援监控与报警一体化系统总体架构、分级分层设备配置、报警及联动控制救援功能,提升铁路隧道防灾救援系统性能,并对一体化技术发展做出展望。     

圆形地铁隧道调线调坡设计研究

为纠正土建偏差,消除侵限,调线调坡是地铁隧道主体结构完成后,铺轨之前的一项十分必要的工作。首先要进行断面测量、建筑限界检查,然后通过调整设计线位和坡度,减小隧道侵限值,满足限界要求。以圆形隧道为例,介绍调线调坡设计的全过程,并总结调线调坡的方法和设计要点。     

曲线超高在铁路工程设计中的关键影响

研究目的:结合工作实践、工作需要,针对曲线超高的力学作用,系统分析对铁路技术条件的关键影响。以便在铁路线路设计中具有参考价值和必要的指导作用。研究结论:曲线超高是线路平面、纵断面设计和轨道设计的重要技术条件。(1)影响曲线半径、速度目标值等主要技术标准的选择;(2)影响着通过曲线的允许最高、最低速度,缓和曲线长度,铁路限界和轨道选型等技术条件的规定;(3)影响着铁路运输安全、旅客舒适度、运营养护成本等运输安全经济指标。     

宜万铁路隧道变形侵限原因分析与治理

研究目的:宜万铁路全线共有隧道159座,据统计,施工中有14座隧道21次发生了变形侵限,占隧道总数量的8.8%.分析变形侵限原因,提出治理方案. 研究结论:变形侵限与隧道断面和埋深关系不大,不良地质、开挖方法、辅助工法、初期支护及时性和监控量测信息反馈是引起变形侵限的主要原因.研究表明:(1)单线软岩隧道宜采用短台阶法施工,台阶长度控制在10～15 m.双线软岩隧道宜采用CRD法、CD法施工,或采取超前注浆及大管棚支护措施下短台阶法施工;(2)预留变形量适当放当,Ⅳ级围岩单线5～10 cm、双线10～15 cm;Ⅴ级围岩单线10～15 cm、双线15～20 cm;高地应力段30～40 cm;(3)隧道日变形速率v≥5 mm/d,累计变形量U≥13U0时,应对初期支护补强;v≥10 mm/d 、U≥23U0时,应封闭、支撑、径向注浆加固;(4) 软岩高地应力隧道应采取"初支-释放-强化-衬砌"综合技术;(5) 对侵限地段可采取径向注浆加固后逐榀拆换.     

地铁隧道结构竣工后线路调整设计研究

在地铁修建过程中,由于地下工程不确定因素较多,不可避免地出现施工误差、结构不均匀沉降及变形等问题,导致隧道结构与原设计线路不能很好吻合,造成隧道结构侵入限界。为了防止列车行驶过程中与隧道结构内各种设备或结构发生碰撞,就迫切需要进行线路调整设计减少或消除侵限,满足各种限界要求。结合深圳地铁1号线续建工程实例,提出地铁竣工后结构侵限常见的问题,探讨解决侵限的方法。     

基于PTZ相机极向投影的铁路限界自动识别方法

铁路异物侵入检测对保障铁路运营安全具有重要意义,提出一种基于PTZ (Pan-Tilt-Zoom)相机极向投影进行铁路限界自动识别的方法。针对PTZ相机采集的移动背景图像,提出一种分时图像融合生成匹配模板,利用小波分析、形态学运算和连通域标记进行图像预处理,进而利用Hough变换和钢轨极向投影检测图像中钢轨位置的限界区域标记算法。当相机姿态或焦距调整后,基于Sift特征匹配计算模板图像与新图像间的坐标变换矩阵,提出将模板图像中的限界区域映射为新图像中限界区域的方法。铁路现场实验表明:所提方法能够快速准确地识别由平行钢轨确定的铁路限界,有效解决了PTZ相机无法自动确定限界区域的问题。     

北京地铁异物侵限探测系统研发与实践

对北京地铁异物侵限事件进行调研和总结,根据异物侵限事件发生的位置、侵限源特征及其危害程度对异物侵限源进行分类。在此基础上,提出一种基于雷达-视频多手段融合的智能异物侵限检测方法,采用高清摄像机视频检测、雷达测距和双目立体测距技术等开发一套异物侵限探测设备。通过模拟不同异物侵限工况在北京地铁某试车线开展现场试验,验证该设备具有识别精度高,并可实现实时预警、报警等功能,可为北京地铁安全运营提供技术保障。     

季节性冻土区铁路隧道渗漏水原因分析及整治技术

季节性冻土区运营铁路隧道渗漏水现象普遍存在,冬季渗漏水病害常演变为衬砌挂冰侵限、道床冻结上拱等病害,直接影响列车运营及隧道结构安全。渗漏水防治措施是目前国内外隧道设计、施工的重点和难点。本文通过分析铁路隧道渗漏水的原因,提出一种渗漏水综合防治措施,并详细介绍了整治方案的施工工艺,为类似工程提供参考。     

高速铁路的灾害防护设计

研究目的:高速铁路的灾害防护是我国铁路建设中遇到的新问题,根据工程建设的需要,对可能造成铁路灾害的种类进行分析,并阐述可采取的防护措施.在参照国外高速铁路灾害防护技术的基础上,探讨适合我国高速铁路应用的灾害防护技术.研究结论:通过对可能造成铁路灾害种类的分析,有些突发性灾害信息实时性要求很高,及时预报和报警,对降低列车损失至关重要.我国高速铁路防灾安全监控系统的建立,应结合运营特点,合理确定某些灾害监测信息能直接控制列车限速或停运;另一些灾害监测信息可由调度人员人工确认处理.并可将防灾安全监控系统作为车站综合监控系统的主体部分进行集成,也可将自然灾害、轨温及火灾、突发事故、异物侵限监测和其他各类辅助监测统一集成.