基于奇异滤波及稳健回归的轨道曲线主点定位方法研究

曲线主点位置的准确获取是线路整正的基础。在缺失线形标记的情况下如何准确地计算出轨道主点的位置一直是业界广泛关注的问题。在分析曲线轨道正矢图形的特征后,提出基于奇异分解和稳健回归的曲线主点定位方法:利用相对测量正矢数据构造截断矩阵进行奇异值分解滤除其中幅值较大的冲击部分,在此基础上通过稳健回归减少数据微小变化带来的拟合偏差,得到主点的具体位置。实验表明:该方法能够基于相对测量的正矢数据推算出曲线各个主点的位置,受分段点选取偏差影响较小,适合工程应用。     

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。     

列车定位轨道电子地图数据约简算法研究

高效、高精度的轨道电子地图是实现列车定位及列车运行控制的重要基础。为了提高轨道电子地图数据的存储及使用效率,在地图生成过程中需要在保证精度的前提下对测量数据进行约简。本文在实测数据的基础上分析轨道地图测量数据特性,采用小波变换及距离判别的方法对异常测量数据进行剔除,提出一种基于垂距判定和三次B样条曲线拟合的数据约简算法用于地图生成。该算法利用垂距判定方法从异常值剔除的原始数据中选取一定数目的测量点构成轨道特征点集,并对其进行三次B样条拟合,通过对拟合曲线进行误差判别修正和补充特征点,完成数据最终约简及轨道地图生成。青藏线实测数据验证结果表明,在合理选择垂距限差的情况下,该算法能够有效约简原始地图测量数据,并保证所生成地图的精度水平。     

数字轨道地图平面线形特征提取方法研究

数字轨道地图是卫星定位技术应用到铁路运输行业的基础,根据铁路线路设计时三种平面线形——直线、缓和曲线和圆曲线的不同特征,采用基于方位角的曲率方法进行平面线形的初步识别,再以横向误差为约束条件迭代确定满足要求的线形分段,进而采用整体最小二乘的方法对三种线形进行拟合,实现数字轨道地图的平面线形特征提取。青藏线实测数据结果表明,该算法是可行且有效的,不仅能识别拟合线路的平面线形,用少数关键点和相关参数就能表达出整体的几何特征;而且拟合后线路的横向误差和纵向累积误差都较小,满足高精度应用的要求。     

铁路既有线纵断面线形分段的优化算法

纵断面线形分段是既有线复测计算中的关键环节之一。目前的分段方法大多是依据测点正矢或曲率图像人工识别分段点,易出错,精度低。针对人工方法的不足,本文提出了一种将正矢和最小二乘原理相结合的分段算法:先计算测点正矢,通过测点正矢确定属于同一线形的部分测点,利用已确定所属线形的测点,采用最小二乘算法拟合出相应的线形参数,再通过迭代计算得到分段点的里程。计算实例表明:这种方法易于编程实现,能提高纵断面线形分段点精度,对铁路既有线整正计算软件的研制具有一定的参考价值。     

基于监控数据挖掘的运行图参数查定与修正方法

采用基于统计的异常数据处理方法对列车运行监控装置记录的海量列车运行实测数据进行处理,剔出其中的异常数据,设计数据补齐算法补齐缺失的数据;应用统计分析方法,在分析实测数据的集中趋势、离散程度、分布形态等规律和按照列车种类对数据进行时距分组的基础上,建立能够合理反映数据变化趋势的拟合曲线回归模型,用于参数的修正。运用给出的数据处理方法和拟合曲线回归模型开发出基于实测数据的运行图参数查定与修正系统。以大同—准格尔铁路为例进行验证,结果表明该方法及系统提高了参数的计算精度和查定效率,并且简便易行,可操作性强。     

轨道静检相对测量中长波计算方法的修正

轨道静检中的长波测量是铁路平顺性检测中非常关键的一环。现行的长波相对测量法为一测回法,其所作的长波计算是基于轨检仪的角速度积分而作,而非真正的平面曲线转角和竖曲线转角。为获取此2转角,必须计算轨检仪推行经过各测点的姿态角,其中真方位角的增量即为平面曲线转角,而坡度角增量即竖曲线转角。本文使用多子样旋转矢量法以获取轨检仪推行过程中的实时姿态角,并修正原长波计算中小弦测值算法。线上实验表明,修正后一测回法的长波测值与原一测回法所测值在曲线半径较小时差异非常大,但即使在一般高铁曲线半径之下,其高低差异亦不容忽视。本文提出的修正方法对于现行的长波相对测量非常必要,能大大提高其测量精度。     

基于非负矩阵分解的高速列车走行部工况识别

根据高速列车振动信号数据的特点,针对高速列车走行部工况的识别,提出了一种基于非负矩阵分解(NMF)算法的工况识别模型。该模型通过数据处理获得具有辨识度的工况数据集,使用K-meams、谱聚类、近邻传播和模糊C均值4种聚类算法获得初步识别结果。聚类算法的初步识别结果作为NMF算法的输入,获得最终识别结果。相比NMF算法与聚类算法的识别结果,NMF算法具有更高的准确率,本文验证了NMF算法在高速列车工况识别方面的有效性和高效性,为高速列车的工况识别提出了一种有效的解决方案。     

高速铁路既有曲线正矢测量方法的研究和设计

高速重载铁路对铁路工务部门线路维护、维修提出了新要求。阐述了高速铁路既有曲线正矢的测量方法及工作原理,设计开发出一种新型的铁路线路曲线检测仪。该检测仪采用先进的传感、激光检测技术和嵌入式系统,有效解决了铁路工务部门繁重的曲线正矢测量任务,提高了测量精度和工作效率,满足铁路工务对高速铁路既有曲线正矢测量的需要,具有较好的推广和应用价值。     

基于计算机视觉技术的接触网定位器坡度动态测量算法

为实现对接触网定位器坡度的动态测量,提出基于计算机视觉技术的定位器坡度的动态检测算法。采用中值滤波算法和维纳滤波算法对拍摄到的图像序列进行图像预处理;对序列图像中的接触网定位器进行提取识别以及角点检测;选用NCC角点匹配算法对检测序列图像中检测到的角点进行匹配;在匹配角点的基础上,利用基于仿射不变性的直线匹配算法,对各幅图像中的直线进行匹配,从而可以自动获取图像序列中各图像直线的夹角,实现定位器坡度的自动动态测量并且减小了测量结果的不确定性。     

地铁10m弦长测量曲线正矢容许偏差的标准确定分析

从北京地铁线路曲线的特点出发,采用10 m弦测量曲线正矢,并对缓和曲线正矢与计算正矢差、圆曲线正矢连续差、圆曲线正矢最大最小差值等容许偏差进行分析,制定相应的10m弦量测曲线正矢容许偏差标准。     

基于近似曲率的铁路既有线纵断面分段算法

纵断面线形的精确分段是后续铁路线路优化调整的基础。针对现有方法自动分段效果差且精度低的缺点,研究一种能够实现线形精确自动分段的算法。首先,在对比各种方法的基础上,提出一种基于测点近似曲率的线形自动分段算法,针对铁路竖曲线弧径比过小易导致的拟合病态问题,采用基于半径确定的最小二乘算法进行圆心精确定位,以提高分段点的精度。经实测数据验证该算法能自动化识别特征点位置,且具有更高的精度。     

铁路轨道曲线正矢计算新方法研究

曲线正矢管理是铁路运营维修过程中的关键环节,对列车曲线动态平稳运行具有重要作用。针对传统的曲线正矢管理与轨道坐标测量法不相适应的现状,提出了一种基于轨道坐标计算曲线正矢的新方法,并通过仿真计算进行了验证。研究结果表明,该方法具有很高的数值计算精度及数值计算稳定性,对于实现任意弦长的曲线正矢自动化计算具有重要的参考价值。     

约束于圆弧的路线平面直线段重构算法

提出一种利用一组(x,y)直角坐标点拟合与给定的圆弧相切的直线的算法。该算法遵循总体最小二乘准则来构建约束于圆弧的拟合直线的数学模型,在分析函数单调隔根区间的基础上,利用反拉格朗日插值迭代法计算出函数在定义域内的所有数值根,再经最小二乘准则检验获得数学模型的解,即拟合直线的回归参数。研究结果表明:拟合数学模型简明,基于单调隔根区间的迭代算法稳健,速度快,效果优,可用于重构路线平面的精确几何参数。     

基于半监督深度学习的无砟轨道扣件缺陷图像识别方法

提出基于置信图的扣件子图快速定位算法,即基于概率图模型构建扣件子图邻域纹理图和初始引导图与被定位图之间的置信图,并通过计算置信图的最大极值点实现对扣件子图中心点的快速定位。在此基础上,针对无砟轨道扣件缺陷样本相对稀缺的问题,提出基于半监督深度学习的扣件缺陷图像识别方法,即首先采用稀疏自编码(SAE)网络在无标签的数据集进行迭代学习获得扣件子图稀疏表征,然后将训练好的SAE网络连接softmax层组成分类网络,最后在有人工类别标注的小数据集进行二次训练及参数微调获得最终的识别模型。通过在装配WJ-7型扣件的CTRS-Ⅰ和WJ-8型扣件的CTRS-Ⅱ型无砟轨道图像进行应用测试和方法验证。结果表明:该方法可快速精确定位扣件并识别扣件缺失、弹条折断、弹条移位3类缺陷,有效检出率达95%以上。     

基于正矢叠加原理的轨道几何形状测量系统

正矢叠架测量系统是一个新开发的基于正矢叠加原理的手或机械驱动的轨道几何形状测量系统。本文对这一系统数据采集和处理的精度进行分析。     

铁路曲线拨道量检测计算仪的研制与应用

介绍能实时测量正矢、优化计算拨道量的铁路曲线拨道量检测计算仪的原理及测量方法。该仪器可提高正矢测量精度，可实现测量和拨道连续作业。     

动车铝合金车体焊接接头非线性疲劳累积损伤模型

动车铝合金车体焊接接头疲劳寿命对加载顺序比较敏感,而传统的Miner法无法考虑载荷加载顺序。本文在损伤曲线法的基础上,提出非线性累积损伤模型的数学表达式及参数拟合算法,给出平均应力情况下使用此模型的扩展算式,并对铝合金焊接的对接接头、角接接头进行两级加载实验。实验结果证明:本文模型计算误差小于10%,比传统的Miner模型有更高的精确度,说明这一模型可用于铝合金焊接结构疲劳寿命计算。     

秦沈客运专线轨道谱的研究

基于2004年和2005年前4个月秦沈客运专线轨道不平顺检测数据,利用Welch改进周期图算法,进行了功率谱密度(Power Spectrum Density)分析计算,获得了秦沈客运专线轨道不平顺的功率谱密度。参考国内外成熟轨道谱线,提出了轨道不平顺功率谱的拟合谱,采用最小二乘拟合优化算法,求得拟合谱表达式的参数。     

K30试验数据的曲线拟合分析方法

采用K30平板荷载试验数据确定地基系数时,常用的方法是通过手工绘制一条光滑曲线,拟合荷载与下沉量关系曲线,用以计算地基系数,该方法掺加数据分析人员一定的主观因素.通过假设荷载和下沉量关系式为二次曲线方程,并应用最小二乘法,建立实测数据系列的曲线拟合形式,避免了手工绘图产生的误差,使地基系数K30值的计算结果更科学、更准确.本文介绍了该方法的推导及应用,并通过实测数据对直线拟合法与曲线拟合法进行了对比.