嵌入式数字轨道地图数据管理平台的研究与设计

在基于通信的列车控制(CBTC)领域中,列车定位是一项重要技术.本文利用全球定位系统(GPS)、嵌入式系统、嵌入式数据库等技术,根据实测GPS数据,针对数字轨道地图获取、处理和管理轨道数据等内容展开研究.详细介绍用ARM7+uClinux+SQLite组合构建数字轨道地图数据管理的嵌入式平台软硬件设计方法和具体实现步骤,为基于嵌入式数字轨道地图的列车定位研究提供一个基础平台.     

列控数字轨道地图自动生成算法研究

针对目前国内对轨道地图生成研究中所出现的问题及缺陷,提出了采用分段直线来近似表示圆曲线和缓和曲线的方法,并通过编程自动生成列控系统数字轨道地图。通过验证,说明轨道数字地图中采用折线逼近真实轨道是一种相对准确且高效的方法。     

高速铁路轨道平顺性的维修管理

高速铁路轨道的平顺性直接影响着高速列车的安全和平稳 ,而作为高速铁路行车基础的轨道结构的维修管理水平起关键性作用。文章在分析轨道结构平顺性的基础上 ,对高速铁路轨道的科学、经济的维修管理进行探讨。     

数字轨道地图线路分段表示方法研究

将GNSS与数字轨道地图相结合应用于列控系统,可降低建设和运营成本,实现智能化列车控制.但大量线路曲线在数字轨道地图中的表示是一个难点.本文提出一种线路分段表示方法,先根据角度差将线路划分为直线、圆曲线,缓和曲线,再用最小二乘原理对3种线元分别进行拟合.根据算法编制计算程序,计算实例证明了算法的有效性,数据的精度和存储效率能满足应用需求.     

轨道平顺性在无缝线路安全控制中的作用

文中分析了轨道不平顺对无缝线路稳定性的影响,阐述了在维修工作中防止反向弯曲不平顺的发生、加强5 m以上长度不平顺的监控、以及提高钢轨焊接平直度对保证无缝线路安全的重要意义.     

数字轨道地图线路特征分段拟合方法研究

基于全球卫星导航系统（GNSS,Global Navigation Satellite System）的列车定位技术降低了铁路建设与运营的成本,数字轨道地图作为地图匹配方法的基础,通常作为辅助定位手段对卫星定位偏差进行校正,对轨道线形进行准确描述及约简是轨道电子地图构建存储的前提。文章采用方位角近似估计曲率的方法对轨迹平面线形进行初步识别分类,为提高线形的拟合精度,引入自适应权值因子,对最小二乘拟合法进行优化,以消除大偏差观测数据对拟合趋势的影响,从而保证整体轨迹数据的平滑拟合及精度。实测车辆轨迹数据验证表明,该算法可对车辆轨迹线路特征进行有效提取及准确描述。     

基于图论和面向对象的列控数字轨道地图研究

将全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)结合在一起应用于轨道交通中,可提高列车定位精度、减少轨旁设备、降低建设和维护成本。一份结构合理的数字轨道地图可以提高列车定位的实时性和准确性。本文主要研究数字轨道地图的模型、设计和验证。首先,结合拓扑关系数据模型和面向对象数据模型的优点,对数字轨道地图进行建模;基于图论和面向对象的数据结构的思想,利用空间数据和对象属性数据实现数字轨道地图的设计。其次,结合图的深度优先搜索算法,提出对数字轨道地图连通性、合理性和正确性进行验证的算法。最后,本文在VC++平台下实现数字轨道地图的功能,并采用丰沙线三家店车站现场采集的GPS数据对数字轨道地图进行实验验证。结果表明本文提出的设计方法是可行的。     

陀螺仪轨迹法测量轨道平顺性替代方案的探索

指出在轨道平顺性测量中轨道检查仪关键器件陀螺仪存在的局限性,通过理论验证,提出一种新的替代方法,即采用传统的长度测量传感器对转角进行测量。通过理论推导,给出新方法的测角数学模型,同时分析了不同基本弦长下其应用的相关问题,以拓展解决此类问题的思路。     

高速铁路轨道路基模型及动力加载研究

针对目前高速铁路路基模型存在尺寸小、受边界影响大、采用单点正弦函数加载等不足,建立高速铁路无砟轨道路基实尺模型试验系统。该系统由轨道路基模型、路基动力响应测试系统以及动力加载系统组成。参照试验模型,建立三维有限元数值模型。基于高速铁路无砟轨道列车动力荷载传递特性,以列车运行速度为350km/h的CRH3/CRH380型动车组、CRTSⅡ型无砟轨道结构为例,采用数值模拟得到相邻车厢相邻转向架不同轮对经过轨道时扣件点的反力时程曲线,结合MTS加载装置对输入时程曲线的要求,通过对扣件点的反力时程曲线进行傅里叶变换和叠加,得到模型试验中作动器连接2对扣件点时的加载输入时程曲线。     

高速铁路轨道振动与轨道临界速度的傅里叶变换法

将傅里叶变换法应用于轨道结构动力分析中。首先对轨道结构振动方程进行傅里叶变换,求解傅里叶变换域中的振动位移,再通过快速离散傅里叶逆变换得到轨道结构的振动响应。建立轨道结构连续弹性单层梁模型和双层梁模型,用傅里叶变换法求得列车通过时高速铁路的轨道临界速度,分析轨枕垫板和弹性扣件的刚度与阻尼、轨道基础刚度及道砟和轨道基础阻尼对轨道振动的影响。研究表明:轨道基础刚度对轨道临界速度有着重要的影响,轨道临界速度随轨道基础刚度的增加而提高;轨枕垫板和扣件阻尼及道砟和轨道基础阻尼对轨道振动非常敏感,阻尼的存在能极大地减小轨道强振动的发生。     

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。     

新建高速铁路有砟轨道线路平顺性控制技术

基于高速铁路有砟轨道设备的记忆性及维修天窗资源的有限性,在施工建设阶段开展高速铁路有砟轨道平顺性控制,提高线路开通运营品质具有重要的意义。通过对比分析两条有砟轨道开通后平顺性自然衰减规律,发现有砟道床稳定性是线路开通后维持轨道平顺性的核心要素,而捣固作业后的稳定作业是提高道床密实度和稳定性的主要手段。为此以杭黄铁路有砟轨道建设为载体,提出先轨距调整、后大机整道、再扣件调整的精调流程,少捣多稳、低速重稳的大机作业模式。实践证明,采用上述做法,杭黄铁路拉通试验中正线轨道几何尺寸均值指标TQI为2.5 mm,峰值指标偏差扣分为0,成效显著。     

列车监控系统专用电子地图自动生成算法的研究

GPS是近年来得到广泛应用的定位系统,将先进的定位技术应用于铁路站场可实现调车的可视化、智能化监控,有利调车安全,提高调车效率。但是车站股道密集的特点决定了对定位数据高精度的要求,生成一张精确的电子站场图成为实现列车智能化监控的一个必要环节。本文针对调车作业产生大量重复轨迹的特点提出多轨迹融合的方法实现地图自动精确化和更新,并且对定位测量方法及弯轨的表示进行了讨论。初步的实验结果证明了算法的有效性。     

深圳地铁9号线提升轨道平顺性的技术创新

系统总结深圳地铁9号线全面提升轨道平顺性而研究实施的技术创新方案,主要包括:桁架双块式轨枕、高平顺地铁道岔及辊轮滑床板系统、预制钢弹簧浮置板、轨道基础控制网建设测量技术(CPⅢ)等,可为地铁轨道系统解决传统现浇钢弹簧浮置板的种种问题和不足提供技术储备,并大大提高轨道铺设精度和平顺性,降低后期运营部门养护维修量。     

基于多分辨率分析的轨道刚度检测数据自适应预处理方法

针对轨道刚度检测数据中由于钢轨焊接接头所导致的高频冲击成分,提出基于多分辨率分析的自适应信号平滑方法对实测数据进行预处理。通过多分辨率分析手段将信号分解为高频和低频成分,利用高频信号尺度平均小波功率谱识别钢轨焊接接头位置,并通过自适应平滑方法消除信号中高频冲击成分干扰。实测数据验证结果表明,上述方法可以在保留反映轨下基础结构中长波成分基础上有效消除由于焊接接头高频冲击特性所造成的影响,为检测数据分析及轨道状态评价打下良好的基础。     

无砟轨道监测数据信息管理系统的设计与实现

无砟轨道在役服役状态的劣化现象突显,对服役性能关键参数进行监测和管理具有重要价值。提出CRTSⅡ型板式无砟轨道监测数据信息管理系统的总体架构和各个模块的功能;基于Oracle数据库开发平台,建立相应的轨道板服役性能关键参数数据库系统;以C/S方法对轨道板监测数据库的管理和使用,并利用华东地区某高速铁路作为实例对所提方法进行验证。结果表明:采用云端服务器和Oracle数据库可以实现CRTSⅡ型板式无砟轨道监测数据信息管理系统的开发;利用OLE-DB数据库可以有效地实现轨道板监测数据库的功能;且该系统可以实现监测数据查询、可视化和服役状态实时预警等功能;建议可以采用此系统对轨道在役服役状态进行监测和管理,以便更好地保障高速列车行车安全。     

变分曲线模型及其在轨道数据库生成中的应用研究

本文研究有限约束条件下的变分曲线模型及其在铁路列控轨道数据库中的应用,提出从GPS轨道数据中自动生成适合列车控制的数字轨道地图的方法、模型和算法。通过大量实测数据对算法和方法进行验证、比较和改进,针对大量轨道数据建立其数据约简的组合数学模型,分析实际列车运行时有限约束条件,研究曲线演化理论,采用基于变分曲线模型曲线形变的思想对数据进行约简和误差剔除,在满足一定的误差前提下快速自动获取少量关键数据来描述铁道轨迹,完善列控轨道数据库的自动生成与优化方法,实现基于GPS的列车运行控制系统的实时、精确定位。