捣固车前端轨道偏差自动测量技术研究

提出了一种适用于临时维修作业捣固车的前端轨道偏差自动测量技术方案,测量系统采用惯性导航系统测量原理,结合智能化、集成化测控技术,搭载于捣固车上同步进出作业区间。利用测量系统在捣固车作业前后对施工区段进行轨道几何参数测量与数据处理,指导捣固车精细化作业的同时,保证捣固与测量同步,有效解决传统模式存在的人工上道频繁、效率低、劳动强度大等问题。选取试验线进行快速且多次测量,自动计算获取轨向、高低、轨距、超高、高程等轨道几何参数,且各参数重复性偏差均达到指标要求。     

JGJY激光长弦轨道检测仪

正JGJY激光长弦铁路轨道检测仪是中国铁道科学研究院铁道建筑研究所研制的具有自主知识产权的高精度轨道几何状态测量仪器。该检测仪采用二维激光远距离准直技术,可快速、准确检测轨道线路的各项几何参数。在有效测量范围内,同耐测量轨道的"高低"、"轨向"、"水平"、"轨距"、"扭曲"、"里程"等。"长弦"测量结果可立即转换成10 m弦或20 m弦的测量数表。     

高精度线路测量车测量系统及其应用

由于传统的捣固车采用20 m钢弦指导线路维修作业,对于线路长波不平顺的整治效果不很明显。采用激光准直技术的高精度测量车用于测量和计算铁路线路相对于绝对点的起道量、拨道量、以及轨距、超高、里程等数据,能够满足线路新建、大修和维修时捣固作业需要,也能够直接输入配备有ALC的捣固车,作为捣固车的部分控制参数完成捣固车起道、拨道作业。本文介绍了高精度线路测量车测量系统的测量原理和组成元件,并总结了现场使用情况,可为产品研发和现场应用提供参考。     

GJY-T-2轨道检查仪

由成都铁路局什邡瑞邦机械有限责任公司开发的GJY-T-2轨道检查仪。能通过电了、传感技术移动测量并自动记录标准轨距铁路轨道静态几何参数，自动实时测量并记录轨道的静态几何参数（轨距、轨向、水平及超高、高低、三角坑、轨距变化率）。用IC卡通过电脑USB接口将数据转存存电脑上，智能分析软件通过数学模型推算出10m、20m弦线上的轨向或正矢及10m弦长的高低，利用超高测量结果，判断三角坑的存在及其大小。     

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。     

提高既有捣固车作业精度的研究

既有的D08-32型自动抄平起拨道捣固车和D09-32型连续式捣固车的作业精度不能满足客运专线对轨道几何精度的要求。通过研制适合高速线路需要的、具备“长弦测量”特点和“起拨道自动跟踪”功能的“二维激光准直系统”,增加了捣固车的作业功能,其激光跟踪装置提供的准确“前端起道量及拨道量偏差输入值”,较好地消除了捣固车作业的“残余误差”。采用光电测量替代机械式测量方法,能够避免测量系统元件在捣固作业时受机械振动的影响。通过实验室的试验、实尺模拟测试和捣固车试装车试验的对比测试结果证明,光电测量系统的工作原理可行,其数据采集系统与捣固车控制系统的兼容性好,输出的数据可以满足捣固车的作业需要。     

利用激光准直技术检测线路的长波不平顺

结合国内外轨道检测现状,介绍了利用激光准直技术开发的激光长弦检测仪.该检测仪利用激光弦作为基准弦进行线路几何参数的直接检测,从而可以直接测量轨道的长波不平顺.该设备给线路的施工作业和线路竣工验收时长波不平顺检测提供了一种可靠的手段.     

大型养路机械轨道纵向水平光电测量技术研究

捣固车利用弦测法测量轨道纵向水平时，由于采用钢丝绳弦线而具有一定的局限性，针对这一问题，提出了一种用激光弦替代钢丝绳弦线的光电测量系统。该系统采用单弦法检测轨道纵向水平，在后司机室位置放置激光发射器，在前司机室门口及后司机室前方4 500 mm位置放置光电探测器。该系统包括数据采集、数据处理、图像分析与处理、多传感器数据融合四部分，通过对采集到的数据进行处理，准确定位激光图像光条中心的位置，并对接收到的传感器测量值进行滤波处理，使数据变得平滑，噪声得以有效去除。现场试验结果表明，该光电测量系统与捣固车原有测量系统测量数据的时间响应基本一致，且测量差值最大不超过0.5 mm，能够满足实际测量的需求。     

DCL2-32连续式捣固车二维激光准直系统的研究与设计

DCL2-32连续式捣固车在传统捣固车基础上运用激光准直技术,利用激光远距离传播良好的特性,对轨道横向及垂向长波不平顺进行检测并治理.基于计算机视觉技术的捣固车二维激光准直系统,采用面阵CCD摄像机作为传感器,实时跟踪并计算激光图像在接收屏中的位置,通过摄像机标定技术,运用摄像机非线性模型,计算图像畸变;同时对激光远距离传输后大气湍流对激光的干扰进行分析,分别在捣固车静止和捣固两种工作模式下统计检测数据,统计结果表明激光波动呈高斯分布,采用高斯滤波器对激光图像数据进行滤波,能够有效减小大气湍流对检测参数造成的影响.     

基于非接触式测量技术的捣固车作业线路纵向水平检测系统的研发及试验研究

捣固车作业线路纵向水平测量采用传统钢丝绳弦线法，长周期使用存在钢弦磨损、断裂的风险，且钢弦抖动会影响测量精度及稳定性。针对这些问题，本文研发了一套基于非接触式测量技术的捣固车作业线路纵向水平检测系统。该系统基于位敏探测器（Position Sensitive Detector,PSD）激光测量原理，采用E型激光发射器和接收器实现激光偏移量的测量。以DCL-32连续式捣固车为例，通过加速度传感器和激光传感器获取捣固车的振动特性，在振动实验室利用该系统进行现场工况模拟试验，并与现场试验数据进行对比。结果表明：该系统能够实现35 Hz振动频率跟随，可靠、稳定地采集线路纵向水平数据。     

激光长弦轨道检查仪在城市轨道交通中的应用

基于激光准直技术的激光长弦轨道检查仪,主要用于轨道静态几何状态的检查与测试,具有高精度、高效率、易操作等特点,目前主要用于高速铁路和客运专线轨道精调与线路维护。结合北京市轨道交通大兴线轨道工程验收工作,主要介绍激光长弦轨道检查仪的测试原理和操作方法,以期在城市轨道交通轨道工程的建设中得到广泛应用。     

提速后铁路的养护维修

随着铁路不断提速，在整治好轨道方向、轨距的前提下，保持轨道前后高低顺畅十分重要。用20m弦取代10m弦测量高低误差，并使其达到验收标准，可减小竖直离心加速度和超高时变率对列车运行的影响。     

08-32型正线捣固车和08-475型道岔捣固车拨道系统几何原理分析

详细分析了08－32型正线捣固车和08－475型道岔捣固车三、四点法检测拨道的几何原理和实现方法，阐述了08－475型道岔捣固车拨道测量弦随动系统的补偿几何原理，并推导出了各参数之间的几何关系。为拨道系统的电气控制及电气调试提供了理论依据。     

基于惯性组合导航技术的自走行轨检装置

针对现有轨道线路几何参数测量中存在的检测效率低，检测设备安全性和环境适应能力差、自动化程度低等问题，设计了基于惯性组合导航技术的自走行轨检装置。轨检装置中的惯性组合导航测量系统加电后进入初始对准模式，通过测量、解算得到导航初始航向角、俯仰角、横滚角以及速度、位置信息。初始对准完成后测量系统进入正常导航状态。通过测量系统内置的高性能组合导航处理器，对陀螺及加速度计测量数据进行处理，融合全球导航卫星系统定位信息，实现组合导航。采用Kalman滤波算法实时解算出轨向、高低、正矢、轨距、超高等轨道几何参数。经在试验段多次测量，各项参数重复性检测差值均满足要求。     

轨道状态确认车检测系统的研制

根据高速旅客列车安全运行的要求,研制用于轨道状态确认车上的轨道几何检测系统、环境监视系统、限界检测系统及车载局域网系统。轨道几何检测系统采用惯性基准原理、陀螺平台和计算机实时处理等技术,通过专用的数字滤波数学模型计算水平、超高、高低、轨向、曲率,解决不同运行速度和不同运行方向检测结果的准确性和一致性问题;通过最新研制的车载局域网,实现计算机实时显示轨道几何波形、网络打印机打印波形图的功能。实时显示叠加轨道几何波形的线路周边环境图像。构架式光电伺服轨距测量装置,采用构架与轴箱间的侧滚和垂向位移量修正的技术,保证跟踪轨距点的稳定性,消除轴箱式轨距测量的不安全隐患。     

轨道坡度对测量静态超高的影响

当前国内采用轨道测量设备进行轨道静态超高测量时,主要是使用轨道检查仪和数字轨距尺等测量设备。针对不同的轨道测量设备在轨道无坡度的线路上的测量结果是一致的,但在有坡度的线路上的测量结果却明显不同的情况,分析不同倾角传感器的主要装配方式下,轨道坡度导致的误差的原因及误差计算方法。提出在测量设备的制造过程中有效减小误差的控制方法和建议。     

无碴轨道精确测量系统的研制

无碴轨道精确测量系统是具有多种功能的混合测量系统，是现代精密测量技术、无线通讯与信息传感技术与机械和工程实际应用相结合的产物。该设备用全站仪定位，通过全站仪自动目标照准功能，以及全站仪与小车专用电脑控制的持续无线通讯功能，利用沿线布置的精测基桩（CPⅢ），配合数据处理系统，可实时提供精确的轨道内部及外部几何状态参数，并将计算出的轨道中线、轨距、水平、高程以及超高偏差通过界面显示，以便高效调整该里程点的轨道断面几何尺寸，达到所需的精度。     

两维激光跟踪系统在捣固车中的应用

随着列车运行速度的不断提高,对线路提出了更高的平顺性要求.国内的有砟线路维修靠捣固车起拨道作业完成,而捣固车的检测弦线基准长度较短,不能较好的解决线路长波不平顺的要求.利用激光准直技术开发的两维激光跟踪系统,延长了检测基准弦的长度.将该系统安装于08-32型捣固车上,进行激光准直的起拨道作业,经现场试验表明,该系统能够较好的解决线路长波不平顺的问题,从而为提高捣固车的作业精度提供了一种可靠的技术手段.     

面向轨道维护的可变轨距轨道模型与钢轨点云的配准方法

基于车载Lidar技术相关的硬件和算法的快速发展,具备发展成快速车载轨道测量技术手段的潜力,从而替代传统的地面人工轨道测量手段。针对其中根据钢轨点云获取轨道轨距、钢轨位置等参数的问题,定义了可变轨距轨道模型,并在此实现可变轨距轨道模型与钢轨点云的配准方法。新算法在配准迭代过程根据钢轨点云到轨道工作边的距离来动态调整模型轨距,从而在轨道配准精度和轨距测量精度两项关键指标获得了同步提高。通过模拟数分析存在不同轨距偏差、超高等情况下算法性能,并和单钢轨轨道模型和固定轨距轨道模型的配准结果进行比较。最后通过一段干线铁路的实测点云进行测试,试验结果表明单钢轨轨道模型配准后左右钢轨的平行性得不到保证;在直线段与固定轨距轨道模型配准精度和轨距测量精度基本相当,配准精度为0.16 mm;在曲线段可变轨距轨道模型配准精度和轨距测量精度不受轨距变化的影响,显著优于固定轨距轨道模型的结果,精度高88.7%。     

捣固车曲线激光准直系统的研制

为解决线路长波不平顺问题,研制了能够引导捣固车实现自动起道、拨道功能的长基准测量系统——曲线激光准直系统。该系统利用激光方向性好、测距长、亮度高、能量集中的优点,集激光、机械、电子、液压、控制等技术于一体。现场试验表明,该系统能有效检测线路长波不平顺,尤其是可对曲线进行测量并引导捣固车起拨道作业,满足捣固作业精度要求。