高速铁路轨道几何状态的车载摄影快速检测方法与试验

为实现高速铁路轨道静态几何平顺性的快速检测与准确评估,本文提出基于车载近景摄影采集轨道数字图像以检测轨道线形的方法。采用轨面移动平台搭载数码相机采集连续高分辨率数字影像,以轨道板和轨道面稀疏布设的像控点作为约束条件,使用近景摄影测量空间解析几何模型,平差解算轨道测点三维坐标。仿真计算结果表明:车载近景摄影测量轨道平面坐标的精度为0.2mm,高程精度为0.3mm;在杭甬客运专线无砟轨道上的现场试验结果表明,车载摄影沿轨向测量的绝对坐标精度为0.6mm、垂直于轨向的精度为0.8mm,沿轨向的相对精度为0.2mm、垂直于轨向的相对精度为0.7mm,验证了车载摄影测量方法用于轨道静态几何参数检测的可靠性与高精度潜力。     

高速铁路运营期轨道检测自由测站测量模式研究

提出一种同时进行轨道控制网CPⅢ复测与轨检小车测量的新方法,即轨道检测自由测站测量模式。在某高速铁路上选取长约500 m的线路进行验证,新方法与传统方法所测得的线路横向偏差之差处于-0. 7～0. 9 mm之间,均值为0. 2 mm,且100%处于±1. 0 mm以内;线路高程偏差之差处于-0. 9～0. 5 mm之间,均值为-0. 4 mm,且100%处于±1. 0 mm以内;新方法的三维平差数学模型正确,精度可靠,减少了上线作业时间,测量效率提高30%以上,可在今后的运营期线路维修过程中推广使用。     

高速铁路轨道车载近景影像的精确匹配与建模

研究目的:为改善高速铁路轨道几何状态检测的速度和效率,引入近景摄影测量技术检测轨道几何平顺性,而轨道影像的准确匹配是图像定向建模的重要技术环节。针对高速铁路轨道近景影像的图像特征相对较少、影像色彩信息较为单一、图像灰度数值具有较高的相似性、轨道边缘匹配较为困难,本文提出一种车载近景影像轨道边缘提取与精确匹配的算法,在分析轨道影像特征及其变化规律的基础上,获得轨道影像同名点之间的坐标几何映射模型,实现轨道影像的准确匹配。研究结论:(1)轨道边缘同名点垂轨向坐标呈三次函数模型关系,沿轨向坐标呈线性模型关系,通过建立同名点坐标的映射转换模型,可实现同名点的自动准确匹配;(2)边缘匹配算法通过试验影像计算出一个像对的转换模型后,可以应用于相同拍摄条件下的其余所有轨道影像;(3)试验结果表明,本文提出的轨道图像匹配算法具有较高的精度潜力,可改善高速铁路轨道影像在灰度信息高相似性时匹配困难的问题,为近景摄影测量检测高速铁路轨道几何平顺性提供重要的技术支持。     

安博格GRP1000轨检小车进行无碴轨道检测的作业方法

瑞士安博格GRP1000轨检小车是一个集轨道几何形状测量与限界测量于一体的高效测量系统,能很好地满足高速铁路无碴轨道检测的要求.介绍了GRP1000用于无碴轨道里程检测,轨道中线坐标及轨面高程检测、轨距检测、超高检测、扭曲检测、轨向检测、高低检测的基本方法和注意事项.     

三维激光扫描仪在高速铁路轨道线形测量中的应用

为解决传统轨道检测小车测量作业效率低、成本高、数据形式单一等问题,采用基于自由测站的三维激光扫描仪进行点云数据获取,通过对仪器技术参数及扫描模式分析,对点云平面及高程坐标精度推算,确定了设站模式、作业线路、设站间隔。结合16 km隧道内既有铁路轨道线形测量工程实例,对比了轨检小车与三维激光扫描仪在人员、设备以及作业用时方面的差别;通过对414站扫描设站精度进行统计,推导计算得出点云坐标平面精度可达2.45 mm,高程精度可达1.06 mm。通过自主研发软件提取轨道中线三维坐标,采用稳健平滑滤波进行去噪处理,结果表明,点云中线坐标与静态轨检小车测量结果横向偏差平均值为2.7 mm,高程较差平均值为3.9 mm。     

轨道静态检测轨向高低新算法及精度研究

基于自动跟踪、自动照准功能的全站仪和轨道测量仪轨道静态检测技术已广泛应用于普速铁路和高速铁路的建设运营中。目前相关规范只对轨道静态检测的自由设站精度和轨道几何参数限差进行了规定,未对轨道几何参数的测量精度进行相关说明。基于轨道静态检测自由设站的设站误差和全站仪的观测误差,提出并推导利用轨道点横向、垂向偏差,计算轨向、高低的新算法及其精度模型。研究表明,使用标称精度为0.5″的全站仪施测,可满足轨道静态检测的精度要求。     

轨道基准网高程测量及其数据处理方法的探讨

本文首先介绍了轨道基准网(GRN)之高程网测量的方法及其德国的平差计算方法,然后介绍了基于间接平差的GRN之高程网平差计算的新方法.通过分析两种不同平差计算方法的计算流程与结果差异,证明本文提出的采用间接平差法进行GRN高程网平差计算的结果,与德国方法平差计算的结果是一致的,因此本文提出的新方法是正确、可行的.由于新方法平差计算过程严谨,而且还可探测粗差和进行精度评定,因此我国高速铁路GRN之高程网的平差计算,应该推广使用本文介绍的新方法.     

铁路轨道近景影像特征的自动识别与无缝拼接方法

近景摄影测量技术在高速铁路轨道几何状态检测中具有较大的应用潜力,而轨道数字影像的准确匹配是图像定向建模的关键环节。本文针对高速铁路轨道近景影像纹理特征差异小且灰度变化不显著的问题,提出采用ORB算法对轨道近景影像进行特征点检测,以最近邻距离与次近邻距离的比值及RANSAC方法完成同名点的匹配,并以匹配的同名点为基础进行相邻影像的拼接。通过在杭甬客运专线上采集的无砟轨道近景影像进行试验,并与常规的SURF算法进行对比分析,结果表明,ORB算法在影像灰度信息高相似性的情况下,能够检测到足够数量且分布均匀的同名点,图像拼接的结果没有缝隙,算法的性能和效率均优于SURF算法,可为近景摄影测量检测高速铁路轨道几何平顺性提供重要的图像技术支撑。     

高速铁路轨道中长波不平顺检测模型研究

为保证速度200km/h及以上列车安全平稳运行,高速铁路增加轨道30m弦和300m弦中长波平顺指标。传统手工检测已无法满足该要求,需依靠高精度测量设备采集轨道坐标高程以控制轨道中长波不平顺。某进口高速铁路轨道检测设备将矢距差法模型计算的轨向高低不平顺作为不变量,结合调整量较差控制中长波轨向高低。受检测起点位置影响,矢距差法模型计算结果表现出显著随机性,忽略基准弦端点变化会产生模型误差。实测数据显示:采用这种模型,轨道调整后不平顺指标超限率达18.9%;若验收高速铁路线路,测量成果精度的提高可能无法有效控制轨道不平顺。因此,提出高密度四点偏差约束轨道方向高低模型,以提高矢距差法模型的检测精度。实测数据检验结果表明,模型不仅能够使任意位置中长波轨向高低满足检验要求,而且能获得最优扣件调整量。     

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。