基于激光扫描的隧道限界侵限检测研究

研究目的:铁路隧道作为重要的铁路设施,在长期运营期间可能发生形变灾害而影响安全,为杜绝此类灾害发生,隧道限界侵限检测是隧道检测的一项重要内容。随着我国铁路隧道里程不断增加,提高隧道限界侵限检测效率成为提升铁路工务部门工作质量的一项工作,高效快捷的检测方法必不可少。基于此,本文重点研究基于激光扫描的隧道限界侵限检测技术,旨在利用激光扫描能密集、连续地自动获取大量数据的特点,完成隧道限界侵限的检测及侵限值的计算。研究结论:(1)激光扫描技术可以有效地采集铁路隧道内壁轮廓,作为隧道限界侵限的检测依据,进而判断是否存在限界侵限问题;(2)试验证明,利用激光扫描方法检测隧道内壁轮廓的测量精度达到±4 mm;(3)本研究成果可以有效针对铁路隧道限界侵限问题进行检测,用于指导维修养护工作,可为铁路的安全运营提供帮助。     

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。     

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。     

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。     

上海轨道交通15号线圆形隧道调线调坡设计研究

调线、调坡设计是城市轨道交通线路设计中的重要一环.通过对结构断面进行限界检核,针对侵限地段进行调线、调坡设计,从而减小或消除侵限情况,为将来铺轨、设备安装提供保障.结合上海轨道交通15号线工程实例,介绍了圆形隧道调线、调坡设计的主要流程与方法.     

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。     

A型车车辆限界和设备限界的确定

结合地铁限界国家行业标准的编制,介绍了标准中隧道内直线段受电弓受流方式A型车车辆轮廓线的确定以及车辆限界、设备限界和建筑限界的计算方法,开发了基于Fortran PowerStation的车辆限界计算程序,降低了限界计算工作强度,提高了工作效率.对不同车辆和隧道结构断面形式,有必要开发参数化和人机交互相结合的限界计算系统.     

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...     

轨道交通智能限界检测技术研发及应用

传统的限界检测仪存在检测时间长、安全性低、数据采集效率不高等缺点。本文介绍一种集激光扫描设备、高清影像设备、里程计等多类传感器于一体的轨道小车多传感器动态精密测量装置,阐述基于高清影像数据的轨道断面高精度、高密度数据采集方法,针对不同的应用场景采集不同的空间信息,实现超限位置里程、影像、侵限数据同步记录,并支持数据导出形成数据报告,为提升铁路客运专线的安全性提供技术支持。     

弱爆破在大断面软岩隧道侵限处理中的应用

结合武广客运专线某隧道初期支护变形侵限的处理实例,通过对工程实际情况的系统分析和科学设计计算,研究比选大断面软岩隧道变形处理方案。在方案实施过程中严格施工工艺,加强施工控制和监控量测,及时进行数据的分析处理并用于施工的动态管理,解决了大断面软岩隧道初期支护侵限问题。采用浅孔弱爆破法爆破拆除原有侵限初期支护,是处理隧道侵限的一种快捷有效、安全可行的施工方法,可为类似工程提供借鉴。     

大跨度四线铁路车站隧道内轮廓研究

对于大跨度四线隧道,相比传统单、双线铁路隧道,其开挖跨度及开挖面积要大得多。一方面,为提高隧道空间的利用率、降低工程成本,其断面形式将更加扁平,开挖后的应力重分布状态恶化,增加了隧道结构设计和施工的难度。反之,单纯从受力考虑,衬砌结构宜采用近圆形的内轮廓,导致空间利用率降低,开挖量及圬工大幅度增加,势必产生浪费,增加成本。基于贵昆铁路六盘水至沾益段增建二线上的乌蒙山2号四线车站大跨度隧道,在满足建筑限界及相关作业要求条件下,在技术可行、经济合理的范围内,通过对大跨度四线隧道不同扁平率洞室的围岩应力、位移及塑性区,衬砌结构的承载力及经济性对比等进行研究,以确定经济合理的衬砌内轮廓及其扁平率范围,为特大跨度隧道衬砌内净空拟定提供参考与指导。     

新关角隧道信号系统方案研究

鉴于青藏线西格二线关角隧道的特殊性,通过对国内已开通可借鉴的长大隧道京广线大瑶山隧道、兰武二线乌鞘岭隧道及青藏铁路既有关角隧道情况进行调研、测试、分析,综合新关角隧道环境条件、方案可靠性、维修维护、投资等各方面因素,推荐区间采用ZPW-2000系列无绝缘轨道电路,隧道内进行轨道电路分割方案。     

高速铁路隧道无砟轨道上拱整治技术研究

近年来,我国交通建设迅猛发展,复杂艰险山区铁路隧道工程规模庞大,为降低维修养护成本,满足高速铁路运营安全及乘客舒适度的需要,隧道内采用大量的无砟轨道结构,但仰拱施工仍然延续以前的施工生产模式,时有隧底积水、虚砟、欠挖等施工质量缺陷,导致无砟轨道结构开裂、上拱、下沉等病害,严重影响列车运营安全。依托某运营高速铁路隧道,为解决无砟轨道结构上拱的病害,采用现场调查、物探及钻探验证的方法,查明仰拱及填充厚度不足、隧底积水是导致病害段轨道几何位移的主要原因;根据病害段实际情况,采取限速45 km/h、锚杆加固隧道边墙、切断钢轨及道床板(保留支承层)后,设置短轨并利用两端既有的道床板支承层及仰拱填充架设钢垫梁,分段拆换仰拱、填充及支承层,分段现浇道床板,恢复轨道结构,实现隧底病害的彻底整治。     

北京地铁6号线下穿既有4号线线路及隧道远程监测

北京地铁6号线平安里站—北海北站区间采用矿山暗挖法下穿既有地铁4号线,为保证既有4号线运营安全,应用远程自动化监测系统对既有4号线的隧道结构及线路进行实时监测,通过施工期间的实时监测,快速反馈信息,指导施工,保障了新建6号线的顺利下穿和既有4号线的运营安全。     

铁路黄土隧道施工变形规律及预留变形量研究

为研究黄土隧道施工变形规律及预留变形量,以蒙华铁路双线黄土隧道工程施工为依托,采用现场实测和统计分析的方法分析隧道周边位移变形规律,以确定黄土隧道设计预留变形量。双线黄土隧道施工的变形规律表现为:隧道开挖时,拱顶下沉和周边收敛发展较快,仰拱封闭后,变形趋于稳定;隧道拱顶下沉大于周边收敛。Ⅳ级围岩黄土隧道下沉速率集中分布在5 mm·d~(-1)以内,部分深埋断面速率大于5 mm·d~(-1)。Ⅴ级围岩黄土隧道深埋时,拱顶下沉较小,速率集中分布在5 mm·d~(-1)以内;浅埋时,部分断面拱顶下沉超出设计预留变形量,速率在15mm·d~(-1)以内;其表现出的特点是:浅埋变形大,速率大。净空变形特征值的均值在浅埋时为4.1,深埋时为2.2。Ⅳ、Ⅴ级围岩黄土隧道设计预留变形量建议值分别是8~10 cm、12~15 cm。     

隧道检修一体化机器人系统设计及关键技术分析

机器人作为一种能替代人工且能大幅度提高工作效率的创新技术,在隧道维护方面的应用倍受关注。近年来,研究者基于机器人系统开发了各种隧道检测设备,但难以同步实现隧道修复的功能。目前,我国运营隧道的检测与维修均是分开进行的,且维修过程仍以传统的人工维修为主,导致一些较为严重的隧道结构病害未及时修复而产生巨大安全隐患,同时检修与维修作业人员会长时间处于复杂、密闭的隧道环境中而不利于身体健康。基于此,本文提出一种隧道检修一体化机器人系统概念,并对该系统三维成像结构形式和技术、隧道检修优化方法进行分析,可解决隧道病害成像、修复定位、修复能力等关键检修问题。结合当前隧道机器人检测系统,设计了检修一体化机器人系统,为我国运营隧道的检修与维修方法提供新的思路。     

新建隧道施工对临近既有隧道结构安全性影响分析

新建隧道与既有隧道间距较近时,新建隧道的开挖导致围岩应力发生重分布,对既有隧道的结构产生影响,为此针对包西铁路通道新宝塔山隧道出口端,用有限元方法进行了数值模拟分析,并进行施工监控量测,对计算结果和监控量测结果进行分析,结果表明:新建隧道开挖将引起围岩应力重分布,使既有隧道衬砌结构的安全系数有所降低,其降低程度与两隧道间距有关,间距越小其影响程度越大。新建隧道的开挖对既有隧道临近开挖一侧的衬砌结构影响最大。     

运营地铁盾构隧道结构振动响应实测分析

以上海轨道交通八号线运营地铁盾构隧道为科研监测对象,选取目前上海广泛采用的3种典型通、错缝拼装盾构隧道,有、无铺设钢弹簧浮置板的单圆盾构隧道和双圆盾构隧道,分别对隧道内道床和标准块的振动响应进行对比分析.结果表明,采用整体道床,不考虑上、下行列车交汇叠加振动影响的情况下,相同测点处竖向振动峰值加速度,双圆盾构隧道小于单...     

三管隧道开挖对周边构筑物影响分析研究

为保证三重隧道施工安全,在建立复杂三维数值模型的基础上,对地铁盾构隧道与铁路出入线隧道施工进行模拟,获取施工过程中地铁隧道所引起的轨道沉降位移曲线。通过分析施工过程中近接地下空间的位移响应趋势,判断地铁盾构隧道、铁路隧道对周边桥桩与地表铁路轨道的影响。同时,对于采用CD法与预留核心土台阶法两种工法进行对比研究,并且提出此两种方法对地表铁路股道的影响。根据计算结果得到隧道开挖施工对股道影响范围,为宽44 m、纵向36.5 m的区域。根据影响范围区域,提出监测方案。根据监测可知,沉降最大值仅为0.5 mm,采用目前的设计方案施工可以保证成花铁路的运营安全。研究所得结论对复杂地下空间中的多重隧道施工具有一定的参考价值。     

盾构隧道正交下穿施工对既有隧道影响的模型试验与数值模拟

在城市地铁工程中,经常出现新建隧道施工近接既有隧道的情况,包括隧道水平、竖直和倾斜平行以及上下正交和斜交等,新隧道的掘进不可避免地对既有隧道产生影响。本文针对盾构法新建正交下穿隧道,以广州地铁3号线大塘-沥滘区间盾构隧道为背景,采用室内相似模型试验和三维有限元数值计算相结合的手段,引入横向和纵向等效刚度折减系数,对盾构隧道正交下穿施工所引起的既有隧道纵向变位、纵向附加轴力和弯矩、横向变形、横向附加轴力和弯矩进行深入研究,得到围岩条件、隧道净距、顶推力等因素作用下盾构隧道正交下穿施工所引起的既有隧道的变形和附加内力分布变化规律。