基于多次波形匹配的高速铁路动检数据里程误差评估与修正

获取具有准确里程信息的动检车检测数据,是实现高速铁路线路的高效养护维修与分析其状态演变规律的基本前提。针对当前处理动检数据里程误差的不足,如区段内数据波形重复性差或依据单次检测数据处理误差等会造成错误修正,通过引入约束条件、动态尺度系数以识别、处理特殊区段并综合考虑多次检测数据,提出一种更可靠的里程误差评估模型,采用拉格朗日乘子法求解该模型并基于线性变换与插值方法修正里程误差,最后应用该方法编制了动检数据分析软件。结合某高速铁路动检数据研究发现:不合理的模型尺度参数会降低修正精度,建议取40~120m;在99.7%置信度下,任意两次动检数据间里程误差可控制在0.54m内;本文方法能有效处理实际工程中动检数据的里程误差问题,结合数据点标准差方法可实现快速定位线路几何状态波动明显的位置并准确评估线路养护维修作业效果。     

基于轨道静检的动检里程偏差修正算法研究

轨道几何状态动态检测时由于光电编码器的动态误差,车轮空转打滑,检测人员置入检测系统的误差等因素的影响,检测数据不可避免地产生里程偏差,导致波形错位,直接使用存在里程偏差的数据时将会影响轨道质量状态的评估精度及线路状态恶化趋势分析的可靠性,无法确保线路现场养护维修效果。提出一种以静检数据为基准的动检数据里程偏差修正方法,并提出主点迭代里程偏差修正PPIC算法,通过模拟数据和高速铁路实测数据,使用PPIC算法和现有最稳定的区段相似波形匹配SSWM算法进行比较,实验结果显示PPIC算法修正后动静检波形吻合度,轨向高低不平顺值较差均值、不确定度及相关系数均有显著提升,且修正效果优于SSWM算法,PPIC算法里程偏差修正精度优于一个静检检测间隔(0.125m),可有效地对动检数据里程偏差进行纠正。     

高速铁路动检车轴箱加速度与轮轨力数据里程对齐研究

高速铁路动检数据对轨道养护维修具有重要意义,其中轴箱加速度和轮轨力是两种能够反映轨道短波不平顺信息且相互关联的高频采样数据。然而,这两种数据之间存在里程误差,以至于在评价轨道平顺性时无法建立参考基准。现有的动检数据里程修正方法大多需要结合线路台账信息,主要针对轨道几何不平顺数据的里程对齐,鲜有适用于无线路超高信息且高频采样下的轴箱加速度和轮轨力里程对齐方法。提出一种二阶段窗长收敛的里程误差修正模型,结合线性插值方法调整全局波形。根据某高速铁路实测轴箱加速度、轮轨力数据修正结果表明：该线路区间的里程误差在第一阶段修正后从1 km左右减小至42 m以内,经第二阶段精确修正后误差在99.7%的置信度下可控制在1.55 m以内。数据能量趋势结果表明,修正后轴箱加速度、轮轨力数据趋势线性相关性在全区段显著提升。     

轨检数据车地定位信息融合技术应用

轨道检测是检查轨道病害的重要手段,轨检车里程定位技术在不断改进,但轨检数据中的里程信息与实际里程仍存在误差.使用离线里程修正技术消除里程误差,依据设备台账整理线路特征信息尤其是与计算轨枕位置有关的信息,将车地里程定位信息融合,建立轨道状态信息与轨道特征点的密切关系,提高轨道检测数据的使用效率和应用范围,验证了轨检数据车...     

基于DTW的轨道动静态检查数据的匹配方法

目前,尚未明确轨道动静态检查结果间的匹配关系,其直接影响轨道不平顺的评价与维修。为实现动检与静检高低、轨向在数据层面的匹配,从动静检不平顺的定义出发,以矢距构造高低、轨向的查询序列与匹配序列。利用动态时间规整计算序列间的规整路径,并由规整路径的稳健估计修正里程基准,以缩减搜索空间。对修正后的序列再次进行动态时间规整,得到最优规整路径,实现动静检高低、轨向不平顺在数据层面的识别与对齐。采用Pearson相关系数、锁相值及平均绝对误差对匹配的一致性、同步性及准确性进行评价。以某高铁的左高低动静检数据为例,对上述方法进行验证。验证结果显示,动静检匹配波形的一致性、同步性及准确性良好,其匹配后序列间相关系数为0.970,锁相值为0.954,平均绝对误差0.215 mm,优于单纯的里程基准修正的匹配结果。通过矢距序列的动态时间规整-里程基准修正-二次时间规整,可实现轨道动静检高低、轨向数据的匹配。上述方法为深入讨论不平顺的动静映射问题提供了技术依据,并可用于轨道状态信息的深度挖掘。     

京张高铁大跨度钢桁梁桥无砟轨道长轨精调技术

高速铁路大跨度钢桁梁桥通常铺设有砟轨道,以避免温度应力下钢梁形变对轨道平顺性的影响。京张高铁官厅水库特大桥为8孔跨度为110 m的钢桁梁桥,其上铺设无砟轨道,对轨道精调提出了新的要求。采用钢梁固定端CPⅢ点自由设站、现场实测梁中CPⅢ点三维坐标的方法来进行控制网复测,采用轨道惯性测量系统进行轨道快速测量,并对其作业模式、测量流程、精度控制、数据处理、平顺性及模拟调整量分析等进行研究。此外,还详细介绍了轨道精调的作业过程,对轨道相对测量、抗拔扣件处理、轨道几何状态的静态质量评价、动检TQI质量指数应用等进行了分析。轨道精调结果表明:该段钢桁梁桥无砟轨道相对测量TQI小于2,设计速度下动检车检测无"二级分",达到了较好的效果。     

轨道动态几何状态与轮轨力检测数据里程校准方法及应用

轨道动态几何状态与轮轨力是服役状态的重要指标,对这两种指标进行综合分析能更全面、准确地评价轨道质量,但由于轮径值偏差、线路长短链、车辆运行中产生滑动摩擦等原因,检测结果里程与线路真实里程偏差较大,影响数据分析应用的准确性,且难以对两种数据进行关联分析。本文提出了统一采集和分散采集模式下轨道动态几何状态与轮轨力检测数据的里程校准方法。统一采集模式下,先校准轨道动态几何状态检测数据的里程,再将轮轨力检测数据的里程与之同步对齐校准。分散采集模式下,采用特殊区段、线路要素与检测波形关联分析的方法,实现对轮轨力检测数据的里程校准。对某地铁线路真实检测数据进行校准验证,结果表明：统一采集模式下校准后误差小于0.6 m,分散采集模式下校准后误差小于2.0 m。将该校准方法应用于轨道动态几何状态与轮轨力检测数据可视化展示软件,进一步证明了该方法的有效性与应用价值。     

基于动力学分析的高速铁路空间线型振动敏感点分析

随着高速铁路建设和运营技术的不断发展,作为构造物中心线和列车运行轨迹的线路空间曲线线型在铁路系统中越来越受到重视,空间曲线变化点对列车运行动力特性的影响也成为关注重点。为完善高速铁路线路设计理论提供相关依据,以多体系统动力学理论和行驶动力学理论为基础,运用SIMPACK软件建立车-线耦合动力学模型,模拟高速列车在不同工况下的曲线运行状态;分析模型仿真结果,对车体经过缓直点产生的振动的衰减时间进行统计并计算得出相应的振动衰减距离。结果表明:缓直点引起的车体振动衰减距离主要取决于车体横向振动衰减,且随实设超高增大而增大,与曲线半径关系不明显;线路相邻的两平面曲线以及相邻平面曲线与竖曲线之间的最小距离不应小于100 m,条件较好的情况下不宜小于230 m。     

轨道不平顺历史数据里程偏差修正研究

轨道不平顺历史数据之间存在里程偏差,若直接用于轨道不平顺劣化趋势模型必将导致其预测精度低的效果,从而增加轨道预防性维修的难度。因此,解决轨道平顺状态检测数据之间的里程偏差问题是实现预防性维修的前提。既有研究假设里程偏差为常数,实际上里程偏差随机产生且随着里程增加而累加。研究建立基于钢轨接头匹配的不平顺数据里程偏差修正模型,从轨检仪右高低原始弦数据中使用均一阈值提取出钢轨接头,对齐两段数据上提取到的所有钢轨接头后利用Dynamic Time Warping(DTW)算法,修正检测数据之间的同一相邻两钢轨接头之间的不平顺指标,修正后的检测数据相关系数约为0.98,保证了历史数据运用的可靠性。     

基于轨排特征的中低速磁浮轨道检测里程校正方法

为了对中低速磁浮轨道的绝对里程起始点和相对里程实施校正,基于中低速磁浮轨排特征,提出了一种轨道检测里程自动校正方法.利用轨缝、轨排长度及其组合,提出了轨排匹配的优化算法并设计了轨道检测数据的最小长度的搜索流程;通过采用对标准轨排数值相邻元素求和后比较的方法,避免了气温等因素导致的轨缝漏检.为验证该方法的检测精度,给出了...     

轨道检测大数据在线路设备工务养护维修中的运用

轨道作为影响线路行车安全的主要结构之一,其质量状态检测与科学管理是工务部门养护维修的重要内容。随着我国基础设施检测体系不断完善,已积累了海量的多源轨道检测数据,是线路设备状态评估并进行运维决策的重要基础。在总结我国主要轨道检测数据管理与评估方法基础上,介绍多源数据融合分析在轨道弹性不良筛查、连续多波周期性不平顺识别、道床脏污状态评估等方面的作用,形成了基于轨道几何动检数据的病害预警分析,以及轨道质量预测与维修决策技术,为动态检测大数据在线路设备养护维修中的科学运用提供依据。     

基于概率置信度的高速铁路轨道平顺性评估与可视化技术

针对动检车检测得到的轨道几何波形数据,采用轨道质量指数(Track Quality Index,TQI)与轨道局部波动指数(Local Track Fluctuation Index,LTFI)评价方法,实现对线路轨道平顺性的综合评估。采用概率置信度阈值,实现管理限值自适应,完成对轨道几何波形较差位置的超限评估与定位。以杭深(杭州—深圳)高速铁路实测数据为应用实例,给定99%的置信概率,评估该线路的平顺性,并通过统计箱形图对评价结果可视化。结果表明,该方法可以准确评估轨道局部不平顺的程度并指明位置,让工务维修人员快速、直观掌握线路平顺状态,对高铁轨道科学养护维修具有实用价值。     

基于多时域特征量的轨道不平顺状态综合评估

准确评估轨道不平顺状态对保障列车安全运营具有重要意义。目前,针对线路状态评估的指标主要采用轨道质量指数(TQI),但在实际管理中发现,该方法可能会造成轨道的欠维修或过维修。为了弥补现有评估方法的不足,充分利用采集的大量轨检数据,提出15个时域特征量对TQI进行补充,并利用主成分分析法(PCA)对数据进行降维处理,大大提升了此方法的时效性。以某高速铁路实测数据为应用实例,给选定的特征量99%的置信概率,结合动力学仿真和时频分析方法,综合评估该线路的轨道状态。结果表明,同一里程位置处的不同指标分布情况存在明显差异,TQI满足规范要求的轨道区段其动力学指标仍存在超限情况。本文方法可以实现轨道区段的潜在病害识别,有利于工务部门完成对轨道状态更为科学严谨的监测与管理。     

铁路隧道衬砌表观裂缝快速检测技术

梳理了国内外衬砌表观状态检测技术发展现状,对现场踏勘检测和衬砌表观检测系统检测出的衬砌裂缝检出率、里程误差、长度误差等关键参数进行了对比分析。结果表明：衬砌表观检测系统对宽度0.3 mm及以下的裂缝检出率为54.3%,对宽度0.3 mm以上的裂缝检出率为92.6%;纵向裂缝长度的离散误差为±0.7 m,主要由里程误差所致;环向裂缝长度的离散误差在-0.4～1.0 m,主要由图像拼接冗余所致。与现场踏勘检测结果相比,表观检测系统识别的环向裂缝长度存在27%的系统性放大现象,需进一步研究基于关键特征点匹配技术的图像拼接方法,降低拼接冗余,以提高环向裂缝长度的识别精度。     

高速铁路轨道基准网精度评定方法探讨

轨道基准网是CRTSⅡ型轨道板施工安装定位测量的依据和保证轨道板高平顺性的基础,其相邻点的相对中误差直接影响轨道板安装的精度。目前国内轨道基准网的测量精度指标是借鉴外国规范的规定,要求实际测量中通过控制每个轨道基准点坐标值偏差与高程值偏差来控制相邻点相对中误差,并未进行相邻点间的精度指标计算。本文根据轨道基准网测量方法和特点,结合相邻点的相对中误差计算原理,推导出轨道基准网相邻点平面精度与高差精度评定公式,并依据所推导的公式对宁杭高速铁路轨道基准网平面与高程测量数据进行了精度评定,评定结果符合规范要求。     

轨道几何动静态检测分析

通过介绍轨道几何静态检测的绝对测量型、相对测量型轨道检查小车以及动态检测惯性基准法的基本原理,分析单波不平顺的弦测输出、仿真弦测法的畸变影响,得出应采用大于轨道不平顺波长的弦长进行测量以减小弦测法幅值畸变的结论。将轨道几何的动态空间曲线转化为轨道几何动态弦测值,同时按轨道几何静态空间里程对轨道静态空间坐标进行最优化筛选,输出轨道几何静态弦测值,并将轨道几何动静态弦测值统一为10 m弦长、20 m弦长的弦测输出。对比轨道几何动静态弦测输出,结果表明动静态检测数据一致性较好,二者偏差95%,分位数小于1 mm,相对于轨道几何静态检测,动态检测无需人工设站,粗大误差小。     

绝对测量在无砟轨道的轨向控制中的精度分析

研究目的:目前,我国高速铁路无砟轨道的精调主要是基于全站仪的绝对测量精调模式,其是以外部几何状态来控制内部几何状态,该方法与轨道平顺性的概念并不完全兼容。本文从绝对测量精调技术的误差分析出发,分析在轨道平顺性模型中该精调模式的控制精度。研究结论:通过理论分析及实验数据表明,配以高精度全站仪,绝对测量模式能够保证高速铁路±2 mm的平面控制精度要求。     

非整平自由设站在轨道快速测量中的应用

为实现轨道的快速测量,基于罗德里格矩阵及轨道控制网(CPⅢ)建立智能型全站仪非整平自由设站的数学模型,给出了站心三维坐标及其精度评定的计算公式。在运营无砟轨道线路的直线、缓和曲线、左偏圆曲线、右偏圆曲线、竖曲线、上坡段、下坡段等不同测试环境下开展试验,通过对获取的124站非整平自由设站数据的解算,得到站心三维坐标和每个坐标分量的中误差以及CPⅢ控制点的坐标残差。数据分析结果表明:该方法能够适用于各种倾斜状态下非整平自由设站的测量数据解算,解算过程快速、稳定;99%以上的CPⅢ控制点坐标分量的残差小于2 mm,并可基于残差进行控制点稳定性分析;站心三维坐标分量的中误差均小于0.7 mm,能够满足高精度轨道测量的应用要求。     

轨道下沉试验数据误差修正方法的比较研究

研究目的:通过轨道下沉与高低不平顺恶化关系现场试验测量得到的数据不能直接用于后续的统计与规律分析,而必须先经过一些必要的数据预处理。测量数据经过误差修正后,可以为后续数据分析提供更为精确可靠的轨道沉降数据。本文通过介绍基准点修正法和误差平面修正法的基本原理与实现思路,分别利用这两种误差修正方法对现场试验所得的轨道下沉数据进行数据修正,以比较由这两种误差修正方法得到的不同的数据修正效果。研究结论:(1)两种误差修正方法都能在一定程度上有效地修正高程测量数据;(2)基准点修正法思路简明,计算快捷,对现场试验条件没有额外要求,但不能反映出不同观测点之间的误差修正值的差异性;(3)误差平面修正法解决了误差修正值差异性的问题,计算结果更精确,但计算复杂,同时对现场试验条件提出了额外要求;(4)综合来看,误差平面修正法优于基准点修正法;(5)该研究成果可应用于由现场试验得到的轨道下沉数据的误差修正方面。     

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。