基于正交距离最短的平面线形拟合方法及应用

线形拟合在轨道的调整中具有非常重要的作用,考虑到铁路轨道测量实测点的平面坐标x和y中均包含误差,提出基于正交距离最短的直线和圆曲线线形拟合方法,并对利用该方法进行拟合的原理进行阐述。目前常用的线形拟合方法是普通最小二乘法,主要考虑x或y某一个方向上的误差。按照正交距离最短和最小二乘2个准则,论证了同时考虑x和y2个方向误差的正交距离最小二乘法要优于普通最小二乘法。通过实例计算分析,2种方法对于同一组线形测量数据的拟合结果表明,正交距离最小二乘法的验后精度高于或接近普通最小二乘法,而且残差即为轨道点至拟合线形的拨道量,同时前者具有更小的圆度,说明调整量区间更小。以上内容证明了在铁路既有线线形整正优化中正交距离最小二乘法优于普通最小二乘法。     

非线性最小二乘拟合的计算方法

本文对工程中经常遇到的非线性最小二乘拟合问题提出了一个计算机算法。该方法共分两步：首先利用优选法求出非线性参数，然后计算线性参数。对于三参数曲线，利用线性回归分析求线性参数；对于多参数曲线，则利用广义逆矩阵理论求出线性参数。在这些算法中，迭代初值可以任意选取，而迭代总是收敛的。     

空间矩形物体的变形测量与数据处理

阐述了空间矩形物体变形测量的数据采集以及处理方法.用全站仪观测矩形物体边缘一系列的空间坐标,拟合空间平面,点到平面的距离就是平整度,将点投影到平面上,在此平面内拟合矩形,再计算中心点坐标及边长.此方法在工程及构件检测中简单实用.     

磨加工断续表面在线检测关键技术研究

研究磨加工断续表面在线检测问题,为减少砂轮进给和断续处影响,基于最小二乘法提出先对采集断续点校正、后对砂轮进给逆向补偿的方案。实验表明：在线检测补偿后与工件磨削完成后圆度误差相差10%左右,验证了在线补偿的正确性;断续表面在线检测圆度误差与工件磨削完成后圆度误差相差不足15%,验证了校正补偿方案的正确性。理论研究对磨削加工在线检测的实际应用具有重要意义。     

隧道围岩变形预测的最小二乘支持向量机方法

为及时掌握围岩变形趋势并采取措施加以控制,在岭南高速雪家庄隧道施工过程中,采用一种新的时间序列预测模型--最小二乘支持向量机(LS-SVM).介绍了LS-SVM的基本原理和该预测模型的具体操作步骤,实践表明,该方法不仅应用简便,而且对围岩变形预测精度较高,能够满足实际工程的需要.     

铁路既有线复测平面曲线优化方法

利用坐标法进行铁路既有线复测后,根据测量曲线的连续大地坐标点系,通过合理的方式对既有线线路进行优化计算是一项十分重要的工作.在讨论平面曲线特征分界点判别依据的基础上,分析基于圆曲线最小二乘拟合计算模型的原理及其不足;通过建立夹直线、缓和曲线和圆曲线的调整量计算模型,提出以夹直线的最小二乘拟合为切入点,以曲线调整量最小为优化目标,以圆曲线半径、缓和曲线长为优化参数,建立平面曲线调整量优化模型,利用夹直线的连续性对连续多段平面曲线实现一次性优化计算;采用定步长迭代方法进行优化模型求解,通过优化计算得到既有线各曲线要素特征值及各测点的调整量.计算实例表明:优化模型算法简单、有效,适用于各类平面曲线,     

长方形构件的拟合研究

介绍了空间长方形物体平整度和边长的检测方法,以及求4个直角点在测量坐标系中坐标的办法。采用全站仪观测长方形构件表面四条边上一些点的空间坐标,拟合出空间平面方程。各观测坐标至平面的距离即可反映物体表面的平整度。算出各点在平面上的投影坐标后,在平面内建立平面坐标系,运用坐标转换求得各点的平面坐标,在平面内拟合长方形上下左右4条边线的方程,再求出4个直角点的坐标,从而求得长方形四边的长度。将4个直角点的平面坐标转换回测量坐标系,这样可与直角点的设计坐标相比较。算例表明拟合结果正确。     

既有铁路长直线的平面线型拟合方法及应用

随着铁路行车平稳、高速的要求提高,对既有轨道线形的平顺要求也越来越高。我局研究应用的大半径圆曲线拟合直线线形技术在实际应用中收效显著。通过京沪线提速改造实例,介绍平面线形拟合技术和应用方法。     

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.     

空心电抗器电感的多变量拟合及其优化

提出了电感的多变量拟合方法,在拟合电感值与电抗器的内径、匝数、导线线径单变量关系的基础上,结合最小二乘法,求解出电感与这些变量之间的多变量关系。拟合的结果与有限元法计算结果一致,揭示了物理量间的内部规律,证明了该方法的有效性。基于其内部规律,结合拟合结果,应用序列二次规划法（SQP）对电抗器进行优化,提高了优化计算效率。对各型号产品进行系列拟合,方便电抗器设计人员设计和优化产品,缩短了生产周期。     

基于三维激光扫描技术确定隧道变形的新方法

从三维激光扫描技术应用于地铁隧道变形监测实际出发,研究三维激光扫描技术在隧道变形监测中的应用,给出一种适用于隧道数据采集的多站共用靶标连续拼接法。针对如何确定隧道变形的关键问题,提出一种通过建立参考系、点云格网化、剖面图提取、变形量值计算等流程确定隧道变形的新方法。将该技术应用于地铁隧道扫描实验,结果发现提出的方法能够在任意位置提取隧道断面,能够确定隧道变形量值,是一种有效的确定隧道变形的新方法。     

地铁安全监测中基于三维激光扫描技术的隧道形变分析方法

基于三维激光扫描技术所获地铁形变监测数据的海量点云特性,提出隧道形变分析新方法。详细阐述了建立参考系、点云分割、格网化、差值计算、形变分析等步骤,并以正在监测的地铁隧道为例进行试验分析。试验分析结果发现:隧道形变分析新方法能确定隧道形变位置和形变大小,并将结果直观显示出来,能有效地衡量隧道形变。     

深基坑变形实测数据三维图表分析

对于基坑实测数据的传统二维图表分析方法不能反映基坑变形的复杂空间效应,亦较难适应日益复杂的深基坑与周边环境相互作用分析的要求。以杭州某地铁车站深基坑工程为例,提出了一种简明实用的深基坑开挖变形实测数据三维图表分析方法。该图表分析方法简明实用,能够将某时刻基坑围护结构变形、立柱隆起和周边地表沉降这3项内容一同呈现。这样一方面有利于掌握整个基坑的当前变形情况;另一方面能够反映这三者变形之间的相互关系,便于进行基坑变形的原因分析并对未来发展作出一定的预测,从而指导下一阶段的施工。该方法为未来深大基坑开挖变形性状的研究提供了一种新的整体分析方式。     

绝对变形量的相对位移法监测

研究目的:探讨在狭窄空间、无法建立绝对测量基准的情况下,对变形体的绝对变形量实施监测的问题。研究方法:利用相对变形测量来确定变形体的绝对变形。首先利用尼龙丝基准和百分表测量杆,测量变形体相对周围参照点的相对变形测量;在进行相对测量的同时,用常规测量方法测定参照点的绝对位置,并由此来推求变形体的绝对变形量。研究结果:在方案比选和分析原理的基础上,推导出了适用的变形量计算模型。研究结论:通过实际应用和实测精度分析表明,实际测量的变形结果与理论分析的变形趋势一致,监测精度达到了亚毫米级,能灵敏反映变形体的真实变形,可以满足高精度变形监测工作的需要。     

考虑应力释放含衬砌的深埋圆形隧道应力及变形的弹塑性解

基于厚壁圆筒受均布压力的弹塑性解,推导考虑应力释放时含衬砌的深埋圆形隧道应力及变形的弹塑性求解公式。采用推导的公式对1个工程实例进行计算,并与FLAC3D有限差分程序模拟解对比分析,验证了求解公式的正确性。研究结果表明:及时施作具有一定刚度的支护,可以降低开挖面围岩应力释放量,从而减小围岩塑性变形;受开挖面变形释放的影响,衬砌与围岩接触界面变形并不连续,不能将支护变形等价于围岩变形;在计算隧道开挖引起的围岩塑性变形时,采用非关联流动法可以更好地描述隧道开挖后岩(土)体的塑性变形特性。     

铁路车站三维视景生成方法

利用车站平面拓扑图,根据平面几何和立体几何知识,推导曲(直)线三维坐标和方向的计算公式;根据线路中心线的坐标和方向,推导实体顶点的三维坐标计算公式。在车站平面拓扑图上以任选的1条边作为初始边,根据边的衔接关系、道岔的辙岔号、工务及电务数据,采用曲(直)线三维坐标和方向计算公式,计算车站平面拓扑图内所有边的坐标和方向,作为线路中心线的位置和方向;以线路中心线为基准,依照轨道标准轨距、点式电务设备的尺寸和线路纵断面数据,采用实体顶点的三维坐标计算公式,计算组成轨道和设备的外表面的顶点坐标,生成铁路车站三维视景。该三维视景可用于大规模车站作业仿真的同步三维视景展示。     

铁路线路三维可视化设计方法研究

着重介绍了利用航测或外业勘测地形数据,在微机上建立设计线行经地区的三维空间的地形模型;利用平面、纵断面、横断面及桥、隧、路基等设计数据建立线路三维模型,以及将这两个模型拼合在一起形成铁路线路三维景观模型的方法.该方法的特点是在拼合地表曲面和线路表面时采用了分治算法,故计算工作量较少且速度快.在此基础上,通过集成Auto CAD及3DS即可达到对铁路线路进行三维造型的目的.     

道路整体三维模型构建方法的研究

建立道路与地面的整体三维模型是实现道路三维可视化的关键。系统分析了现有的道路三维模型构建方法,针对其存在的不足,提出了一种将道路设计面模型与地形表面模型融为一体的整体模型构建方法,该方法基于在约束Delaunay三角网内插入点和约束边的理论,巧妙地解决了剔除落在道路设计面区域内的地形点的问题,实现了道路设计面与地形表面的整体建网。应用道路整体模型可以实现道路景观的三维漫游,评价三维立体线形以及与周围地形的配合情况。     

多跨弹性支座圆弧梁计算的传递矩阵法

以圆弧梁初参数方程的通解为基础,求得承受任意分布载荷的圆弧梁段的载荷函数,推得反映状态向量变化的传递矩阵式。根据变形协调条件和力的平衡条件推得圆弧梁在弹性支座作用处和集中载荷作用处的点矩阵,解决在这些截面两侧某些状态变量突变的问题。将多跨弹性支座圆弧梁的复杂计算变成一个利用一维矩阵连续相乘的简单问题。通过验证表明,这种方法的计算结果和理论解一致。通过对多跨弹性支座圆弧梁实例的计算表明,其结果与其他方法求得的结果也十分吻合。