铁路基础设施位移数据预测模型研究

线路安全是铁路运营的重要前提，我国铁路跨度广、行车环境复杂，当铁路基础设施稳定性产生改变时往往会严重影响行车安全。文章采用长短期记忆（LSTM,Long Short-Term Memory）模型对基于全球导航卫星系统（GNSS,Global Navigation Satellite System）的铁路基础设施监测系统的形变监测数据进行建模预测，实现对铁路基础设施灾害的早期预警，并与多种传统时间序列预测模型进行对比，结果表明，LSTM模型具有更好的性能。     

BDS/GPS/GLONASS中长基线解算性能对比分析

北斗三号全球卫星导航系统的建成,显著改变了多星座GNSS(全球导航卫星系统)的空间结构,为了定量评估融合北斗三号的多星座GNSS中长基线解算的精度和可靠性,采用实测中长基线数据,对不同系统组合、不同定权方法、不同观测时长下的BDS/GPS/GLONASS基线解算性能展开试验研究。在分析多星座GNSS基线解算函数模型和先验观测值定权方法的基础上,通过观测某高速铁路框架网65.9 km基线数据,进行不同策略下基线解算对比试验,结果表明：(1)BDS定位性能整体上优于GPS,0.5 h观测时长高度角定权策略下,融入BDS后三系统基线解精度比GPS/GLONASS双系统提高39.7%;(2)高度角定权法总体稳定性优于信噪比定权与等权方法,融入北斗后三系统0.5 h观测时长的基线解算精度与单GPS 2 h的解算精度相当;(3)融入北斗后,BDS/GPS/GLONASS三系统融合可减弱不同定权方法的中长基线解算精度的差异,水平和垂向差异分别为1 mm和5 mm。北斗三号系统将有利于铁路框架网控制测量的定位精度提升及后续作业流程优化。     

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。     

基于灰色区间理论的重载铁路轨道质量指数发展预测

基于一重载铁路大量历史检测数据,利用灰色区间理论建立了重载铁路轨道质量指数的灰色区间预测模型,对重载铁路轨道质量指数变化规律进行了预测。模型采用分段三次Hermite插值函数将非等时距序列转化为等时距序列,将所选区段单次检测平均值作为观测值,根据预测结果反算求得每个单元区段的轨道质量指数预测值。结果表明,采用灰色区间预测模型能够对重载铁路轨道质量指数的发展变化进行高效率、高精度的模拟与预测。     

BDS-3精密单点定位在铁路勘测中的应用研究

为研究第三代北斗卫星导航系统（BDS-3,BeiDou Navigation Satellite System-3）精密单点定位技术（PPP,Precise Point Positioning）在铁路勘测应用中的可行性,文章推导了BDS-3任意双频非差非组合PPP通用函数模型,并采用该模型对BDS-3卫星B1I、B3I、B1C和B2a信号形成的5种双频组合进行PPP解算和性能分析,利用某铁路观测数据,对BDS-3进行PPP解算。结果表明,所有观测时段内可见卫星数约为7～11颗,空间位置精度因子（PDOP,Position Dilution of Precision）值约为2.0,可见卫星数较多,且空间几何分布良好;在静态和仿动态解算模式下,在水平和高程方向均可实现厘米级的定位精度。该研究可为BDS-3精密单点定位技术在铁路勘察中的应用提供参考。     

铁路军事运输保障能力评价模型研究

在介绍了应用层次分析法考察和分析影响铁路军事运输保障能力5个因素的基础上,提出了基于希尔伯特空间向量范数的铁路军事运输保障能力评价模型。评价以建立保障能力指数为核心,应用层次分析法的分析结果作为权重算子,建立了希尔伯特指标空间,利用希尔伯特空间上单位球的弱紧性,建立了铁路军事运输保障能力评价模型。该模型具有良好的数据处理功能,包括定性数据和非定性数据。通过指数分析,对评价对象进行横向和纵向的比较;通过指标分析可得到各指标对于总指数的贡献率和总指数的可达性指标。通过一个算例,对铁路军事运输保障能力进行了评价。尝试建立铁路军事运输保障能力评价方法。     

GAMIT中不同卫星星历对GNSS点位坐标解算的影响

利用GAMIT/GLOBK软件进行GNSS数据高精度解算的时效受限于IGS最终精密星历(IGS)的发布。为提高时效,探讨不同星历对不同基线距GNSS网络坐标解算精度的影响。基于GAMIT软件,采用IGS发布的最终精密卫星星历(IGS)和快速卫星星历(IGR),对不同基线距(20～1000 km)的GNSS网络进行坐标解算。结果表明,利用最终精密星历解算GNSS点的坐标精度随着基线距的增加而减小,水平向坐标误差保持在5 mm以内,中短基线网(20～200 km)垂向误差在1 cm以内,长基线网(200～1000 km)垂向误差超过2 cm;利用快速卫星星历解算短基线GNSS网(20～100 km)的点位水平向误差在5 mm以内,中长基线GNSS网(60～200 km)点位水平向精度保持在1 cm以内,长基线GNSS网点位水平向精度超过1 cm。上述结果表明,在GAMIT/GLOBK软件中,利用快速卫星星历解算中-短基线距GNSS网,可以满足三维坐标精度需求为1 cm的工程。     

铁路工程长距离带状GNSS控制网高精度解算

铁路工程控制网三网合一,采用GNSS卫星导航定位基准站(CORS)方式建网是发展的趋势,但其长距离、带状布设的控制网要确保高精度且连续均匀,具有一定的难度。针对长距离带状控制网的特点,分析影响GNSS控制网解算的影响因素,引入IGS站点坐标的松弛约束,筛选出优化解算策略：融合多星座卫星观测数据,基于电离层约束模型求解宽巷模糊度,当控制网的基线长度小于100 km时,对流层延迟采用站间差分改正、电离层延迟采用差分或模型改正,并结合环境条件顾及其他负荷改正。实际铁路工程带状控制网解算测试表明,优化策略控制网处理精度相较于常规策略在Y和Z方向上提升2～5 mm。通过对复杂地形环境下长距离带状控制网的解算质量分析,进一步表明该策略可优化铁路工程长距离带状控制网高精度解算性能。     

基于AHP的铁路货运服务质量模糊综合评价

随着铁路运输企业的发展,铁路货运服务质量逐渐成为提高运输企业竞争力、赢得市场的关键。基于层次分析法(AHP)确定指标权重,采用模糊综合评价法对货运服务质量进行评价,提高了传统模糊综合评判结果的准确性。以货运站南昌北站作为具有代表性的监测站,建立铁路货运服务质量指标体系,对其进行监测并取得相关数据。根据分析结果,指出当前铁路货运服务质量所存在的问题,提出改进意见和建议,从而提高铁路货运环境的整体水平,为顾客提供最优质的服务。     

基于单一北斗二代系统的高速铁路CP0框架控制网基线解算和精度分析

目前，我国铁路CP0框架控制网基于GPS系统来构建，随着我国北斗系统的逐步完善，铁路行业亟需摆脱对GPS系统的依赖。在杭衢高铁进行北斗和GPS静态数据测量实验，在GAMIT内输入同时段的IGS和MGEX在亚太地区5个测站的数据，分别处理单一GPS和单一北斗的CP0基线，以标准化均方根误差和基线解算偏差作为指标来对比分析两者的基线解算精度，然后对解算得到的基线进行平差计算。研究表明：选择我国经纬度范围内3～4个MGEX站参与单一北斗二代系统的基线解算和平差起算，能够满足高速铁路测量规范对于铁路CP0框架控制网三维无约束平差最弱边相对中误差小于1/2 000 000,三维约束平差最弱边相对中误差小于1/250 000的精度要求；单一北斗二代系统能够独立应用于构建铁路CP0框架控制网，摆脱我国铁路系统在该领域长期对GPS系统的依赖。     

运用模糊综合评判法评价铁路货运服务质量

通过对铁路货运服务质量影响因素的分析。运用层次分析法和模糊数学理论建立铁路货运服务质量综合评价模型，并给出了该模型的具体算例。结果表明，该方法具有较好的适应性，能较为客观地评价铁路货运服务质量。     

基于灰色线性回归模型的哈尔滨铁路枢纽客运量预测研究

客运量是铁路客运枢纽规划的基础,准确掌握铁路客运量的发展规律,可为铁路枢纽制定运输计划与线路改造等提供参考依据。由于铁路客运系统是一个信息不完全的灰色系统,在进行客运量预测时,将灰色预测模型与线性回归模型结合,消除单一模型在预测过程中产生的较大误差,使模型更加灵活、预测数据更加准确。采用该模型预测哈尔滨铁路枢纽客运量,对模型精度进行评价检验,验证结果表明:评价指标方差比与小误差概率均为第一等级,评价检验结果为优,预测结果可靠。     

京沪高铁列车运行晚点预测方法研究

为快速、准确地掌握列车的运行状态及未来的运行趋势，需要对列车运行晚点预测方法进行深入研究。文章根据对北京—上海高速铁路（简称：京沪高铁）2020年列车运行数据的分析，包括停站时长对于晚点的影响及不同初始晚点时长下的传播车站数，提出了基于循环神经网络（RNN,Recurrent Neural Network）的全段预测方法，使用同步多对多模式的RNN模型作为基础模型结构，建立列车运行晚点预测模型。在特征值的选择上，采用集成梯度打分法，从多个特征值中选择12个最显著的变量作为模型自变量。采用该模型对京沪高铁2020年晚点数据进行验证，结果表明，该模型在验证集上5 min的误差范围内可以达到89%的准确率，该预测方法可以满足实际生产的需要，有助于调度部门进行科学决策，有利于提升铁路旅客服务质量。     

星间单差GPS实时精密卫星钟差估计及精度分析

GPS实时精密卫星钟差是实现实时精密单点定位(RT-PPP)技术的关键,国际GNSS服务组织(IGS)提供的超快速(Ultra-Rapid)实时预报卫星钟差的精度(3ns)较差,不能满足RT-PPP的精度要求。首先利用GNSS区域参考站网数据,建立基于星间单差的观测模型,对GPS卫星钟差进行实时解算,并对钟差解算精度及影响因素进行分析;将解算的GPS卫星钟差用于不同站点的RT-PPP中,对定位结果进行精度分析。分析结果表明,实时解算的GPS卫星钟差的标准差均在0.16 ns以内。从定位结果来看,随着PPP站点与钟差估计区域参考站网距离的增加,其定位精度并没有明显降低,各站点的水平分量精度优于6 cm,高程分量精度优于7 cm,可满足厘米级精度实时精密单点定位的应用要求。     

基于层次分析法的重载铁路线路状态评价方法

为优化重载铁路养护维修资源配置,本文对现有的重载铁路轨道几何状态数据、结构状态数据进行分析,选取评价指标,确定指标扣分标准,将线路质量等级划分为四级,建立了重载铁路线路质量等级指标体系。运用层次分析法确定各指标的初始权重,采用摄动法对几何状态指标的初始权重进行敏感性分析。结果表明:轨道质量指数和几何状态超限两个指标对线路等级划分的影响较大,轨道质量指数和轨道质量指数变化率权重之比宜为5∶3,几何状态超限与动态偏差权重之比宜为10∶7。     

基于层次分析法对铁路货运安全的模糊评价

针对铁路货物运输过程中受多方面指标影响的特点,从人员、设备、环境、管理4个方面分析了影响铁路货物运输安全的因素,运用层次分析法和模糊数学理论建立铁路货运安全综合评价模型,并给出了该模型的具体算例。结果表明,该方法具有较好的适应性,能客观地评价铁路货运安全质量。     

基于GNSS的铁路通信铁塔变形监测方法

在铁路通信铁塔顶部布设2台全球导航卫星系统(GNSS)监测设备,并采用实时动态载波相位差分技术(RTK)测量以实时获得其坐标观测值,从而计算出铁塔的倾斜度及水平偏角。在塔基布设1台GNSS监测设备,采用静态后处理技术计算得到铁塔整体位移及沉降,进而得到通信铁塔整体的变形量。考虑到RTK测量结果可能存在测量粗差,采用抗差卡尔曼滤波对坐标观测数据进行处理,削弱粗差和偶然误差影响。通过仿真数据分析,证实在GNSS观测结果中包含粗差的情况下坐标滤波值能有效抵抗粗差影响,且与真值之间的差值小于预设的测量噪声误差。     

灰色理论在铁路客运量预测中的分析研究

针对传统灰色预测模型存在对历史数据依赖性强、容错性小及抗干扰能力差的局限性，将无偏灰色理论与残差验证理论引入预测模型，从趋势曲线灰色拟合与状态分类方式上对传统灰色模型进行改进，提出无偏灰色预测铁路客运量方法；同时，对铁路客运量预测方法从定性预测和定量预测两个方面进行阐述并对其优缺点进行分析。依据建立的无偏灰色预测铁路客运量模型，以1997—2016年铁路客运量为基础数据，对铁路“十三五”时期的数据进行预测，通过残差检验和结果分析，其预测精度明显高于BP神经网络预测。     

基于动态检测数据的GSM-R网络质量综合评价方法应用研究

为充分利用铁路通信动态检测数据对GSM-R网络质量进行合理评判,针对CTCS-2、CTCS-3线路对GSM-R网络的运用需求,从越区切换、语音呼叫、话音质量和电路域数据传输等4类检测项目中,选取13项具体测试指标进行量化描述,并基于对应的标准规范和检测数据特征对各项参评指标进行单独评价;然后,使用基于对等共识模型的模糊层次分析法衡定各项指标权重;最终,提出基于动态检测项目和检测问题的GSM-R网络质量综合评价方法及GSM-R网络质量综合评价指数(GQI)。通过选取实际动态检测数据进行GQI计算,探讨检测指标变化对评价结果的影响,分析GSM-R线路不同的网络状态与评价结果的关联关系,研究表明,GQI可对GSM-R网络质量进行整体评价,也可对4类测试项目分别量化评价,为GSM-R网络状态的趋势分析和铁路GSM-R无线网络管理决策提供支持。     

起算点坐标精度对高速铁路CP0框架网GAMIT基线解算结果的影响研究

根据GNSS相对定位双差观测方程推导了起算点误差对GPS基线向量的传播模型。以杭黄高速铁路CP0框架控制网作为研究对象,用试验的方法讨论了不同起算点坐标精度对高速铁路CP0框架网基线解算结果的影响。结果表明,在使用GAMIT软件处理CP0框架网基线向量时,必须严格控制起算点坐标精度,最好将其控制在10 cm范围内;当起算点初始坐标精度低至20 cm时,GAMIT软件解算的CP0框架网基线在X、Y、Z三个方向的分量可仍保持在mm级;但当起算点坐标误差达到2 m时,CP0框架网GAMIT基线解算结果无法满足高速铁路CP0框架网基线解算的精度要求。