基于数据融合的轨道不平顺检测算法研究

针对轨道不平顺检测方法和检测精度问题,提出基于捷联式惯性导航技术,搭建以四元数为基础的"数学平台",融合里程计和射频标签修正里程位置信息,根据惯性测量单元加速度计和陀螺仪的数据进行轮轴姿态解算,通过互补滤波算法进行数据融合,并基于混沌增强果蝇优化算法进行滤波处理,获得以欧拉角表示的轮轴三维姿态数据,进而拟合实现轨道不平...     

基于A-INS组合导航的现代有轨电车轨道几何状态快速精密测量

铁路轨道是现代有轨电车运行的基础,其几何状态对于车辆的运行安全、行车速度、平稳舒适性起着决定性的作用。传统轻型轨道几何状态测量仪(轨检小车)以高精度全站仪为核心测量设备来检测轨道几何平顺性,测量效率低,难以满足线路维护的需求。提出基于带有辅助信息的惯性导航系统(A-INS),通过获取轨道的高精度三维坐标和姿态的方法,来实现有轨电车轨道几何平顺性的快速检测与准确评估。在武汉现代有轨电车轨道几何不平顺测量应用结果表明,轨向不平顺和高低不平顺重复测量误差小于0.2 mm,超高和轨距偏差的重复测量误差小于0.2 mm。实测结果说明:基于A-INS组合导航的轨道几何状态测量系统,可以满足现代有轨电车轨道不平顺检测的精度要求。     

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,...     

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。     

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。     

基于三维移动激光扫描技术的铁路限界测量方法

传统铁路限界测量作业效率低,难度大,如何高效且精确地获取限界数据成为铁路建设亟需解决的问题,为此,提出了将三维移动激光扫描技术运用于铁路限界测量的方法。通过实际工程应用后,与传统限界测量结果进行对比,结果显示,移动激光扫描测量具有自动化程度高、获取数据速度快、点云数据量大、精度可靠性高以及数据处理迅速等优点,今后可将该技术在类似工程测量项目中推广应用。     

基于简易IMU的低成本列车定位系统研究

针对我国当前列车定位技术中存在的不足,并结合列车定位的使用环境和实际需要,忽略列车的海拔高度、天向速度和部分姿态角信息,对传统惯性导航系统进行了简化设计,提出了一种低成本的简易惯性测量装置(简易IMU)。文中仅采用一个单自由度陀螺仪和两个加速度计作为惯性测量器件,构成简易IMU,通过导航解算获得列车的即时速度和位置,从而实现列车的导航定位。文中设计了该简易IMU的系统结构,并经详细推导获得其导航定位解算方法。仿真结果表明,该简易IMU能够全天候地对列车进行连续可靠的自主导航定位,导航信息全面且定位精度较高,并显著地降低系统的成本、复杂性和计算量,为解决现有列车定位技术中存在的问题,进行了有益的尝试。     

欧盟技术标准体系铁路限界计算方法研究

欧盟内部铁路系统制式众多,为满足互联互通需要,制定了较为详尽的铁路限界技术标准,在世界范围内影响较大。近年来,国内企业承担的海外铁路项目及装备出口项目越来越多,系统性掌握欧盟标准体系中铁路限界的计算方法对项目顺利实施十分重要。为此,对欧盟铁路互通性技术规范(TSI)、欧洲铁路限界系列标准(EN 15273—1/2/3)进行研究;总结欧盟技术标准体系下限界计算的一般思路,提炼欧盟铁路限界计算方法的关键点,并针对具体案例,分别基于欧盟限界标准体系及我国铁路限界标准总结建筑限界的确定流程。研究成果可帮助国内相关技术人员深入理解欧盟标准体系中铁路限界计算方法,并为设计人员在采用欧盟技术标准体系进行铁路限界计算中提供参考。     

基于自动化监测的轨道数据采集转换与偏差分析

涉铁工程施工易导致既有铁路轨道产生变形,为弥补传统人工监测无法满足运营铁路高频次监测要求和预警要求的缺陷,研发了"铁路立交工程施工形变控制综合自动化监测系统",采用全站仪多测回、多测角外业测量方式,通过互联网将测量数据实时传输至自动化监测数据处理系统并进行轨道几何尺寸的数据转换;通过建立初始坐标系和坐标相对位置的换算,...     

高速铁路站场断面测量新方法研究

既有铁路站场断面测量时存在GNSS-RTK卫星信号差、测量效率低、测量条件困难等问题,故提出一种采用背包式移动三维激光扫描系统进行既有铁路站场断面测量的新技术,该系统可在无GNSS-RTK信号的条件下快速高效地采集测量区域内密集的三维点云数据。采用理论与实践相结合的研究方法,首先通过对SLAM算法和点云配准算法的研究,从理论上验证背包式移动三维激光扫描系统在铁路既有站场断面测量的可行性,随后以广州东站改造工程项目为实例,制定详细的测量流程,经过路线规划、控制点布设与测量、外业数据采集、内业数据预处理、点云配准与拼接、多源数据精度评定等一系列测量步骤的实施,得到背包式移动三维激光扫描系统在既有铁路站场内的断面测量高程中误差为0.025 m,满足既有铁路站场断面的测量要求。     

基于移动双目视觉的铁路建筑物限界快速自动检测方法

采用高速、高分辨率CCD相机以优于10-6s时间同步精度获取铁路建筑物限界的移动双目立体图像.提出了基于移动双目视觉测量模型,通过自检校多传感器系统标定和DGPS/IMU集成处理计算各双目图像严密的内、外方位元素,构建立体图像中各要素的空间相对关系.提出基于自动拟合计算的线路中心线空间位置的建筑物限界计算模型,与车辆限界相结合计算建筑物限界参数.设计并开发了一个基于双目视觉的铁路建筑物限界自动检测试验系统,进行铁路建筑物限界自动检测试验,对其精度进行分析和讨论,结果表明可达到标准规定的技术指标.     

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。     

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。     

基于激光测量的地铁限界检测系统

将激光测量系统(LMS)应用于地铁限界的快速检测系统中,实现对限界的一种非接触式检测,测量、采样数据速度快;将检测数据与标准数值实现自动比较,把数据和曲线图作为检测结果,快速检测地铁限界,用以指导竣工验收和日常运营维护.     

铁路限界综合管理信息系统的开发与研究

分析了铁路建筑接近限界管理工作的现状和需求，介绍了“铁路限界综合管理信息系统”的设计功能、数据流程及关键技术。该系统改变了传统的限界检测信息管理方式，提出将超限货物运输管理与限界检测综合管理融为一体的理念，实现了运用计算机的科学化管理。     

机车车辆静态限界非接触式自动测量系统

针对接触式铁路机车车辆静态限界规存在测量精度控制较难、操作复杂、效率低等问题,基于激光测距传感器和以PLC为主控单元,并结合测量计算机,研制机车车辆非接触式静态限界自动测量系统。在车辆的4个侧面分别布置激光测距传感器,传感器以电机传动的方式实现对机车车辆整个横截面的自动扫描测量;借助激光跟踪仪测量精密靶标,建立轨道中心坐标系;通过系统校准,消除误差,融合所有传感器的测量数据,求出截面各部分到限界的尺寸,完成静态限界测量。经现场实验验证,系统的测量精度达到0.5mm,实现了测量的高度自动化,很好地满足了机车车辆静态限界测量的要求。     

下一代列车控制系统ATACS的现状

日本铁路东日本公司从1995年起着手开发利用移动通信和计算机的列车控制系统ATACS(Advanced Train Administration and Communications System).ATACS系统用数字无线电检测列车自身位置,从车上向地面传送位置信息,地面将根据先行列车的位置和路线制订出停车限界信息传送给列车,心控制列车间隔,本文介绍该系统于2000年在仙石线进行现场试验的情况.     

一种基于钢轨枕的中低速磁浮列车组合测速定位方法

中低速磁浮列车因其特性,无法使用轮轴式传感器测量车轮运动状态,也无法像高速磁浮测速那样通过检测轨面上分布规律的参照物来计算列车的速度与位置。提出了一种基于中低速磁浮钢轨枕的高精度测速定位方法,使用加速度计和涡流传感器检测列车运动状态,再与雷达的信息进行比较判断,共同计算出列车的速度和位置。通过在长沙中低速磁浮线路上的试验测试,证实这种测速方法的精确度和实时性能够满足需求。     

站台限界测量新方法及其不确定度分析

对既有站台限界测量设备进行分析,在此基础上提出一种新的站台限界测量方法,即采用位移和编码器角度测量,结合单片机、信号传感技术等测量铁路站台限界。介绍此方法的测量原理,并从横距和竖高2个方面开展测量不确定度分析,从理论上论证此方法的设计精度可满足各类站台限界测量的精度要求。