一种机载LiDAR点云电力线自动提取和重建方法

针对机载激光雷达（LiDAR，Light Detection and Ranging）铁路电力线点云特性，尤其是水平投影近似重叠的情况，提出一种电力线自动提取的方法。结合直线拟合法、成分分析法和Hough变换法计算电力线在XOY平面走向；利用空间距离聚类方法将水平投影近似重叠的2股点云分离开来；采用Davis-Bouldin指标的最佳聚类数判定方法，自动计算电力线条数；利用K-means聚类方法将单根电力线点云提取出来；并基于二次多项式的最小二乘拟合方法确定电力线模型参数，进行三维重建。实验证明，该方法能够达到较高的拟合精度，尤其对水平投影近似重叠且有中断的点云，拟合效果较好。     

线形拟合在无砟轨道维护中的应用与探讨

根据铁路曲线曲率图为一梯形的特性和回归直线移动定理,实现了对某无砟轨道线路实测数据所在线形的自动识别。在此基础上,利用最小二乘法建立了直线线形和圆曲线线形拟合的计算模型,对该实测数据进行了重新拟合。结果表明,拟合后的轨面高程与实测的轨面高程较为接近。     

铁道工程中两种常用GNSS高程拟合方法的比较研究

为了研究铁道工程中长测段情况下合适的高程拟合方法,简要介绍了几种高程系统,阐述了GNSS大地高转换为正常高的原理。针对铁道工程呈带状的特点,在充分考虑GNSS点的数量、密度和分布状况基础上,重点分析了多项式曲线拟合和三次样条曲线拟合两种高程拟合模型的原理和特点,依据具体的工程算例,采用数值模拟方法分析得知,二次多项式、三次多项式、三次样条曲线的最大拟合残差依次为:-0.071 m,-0.059 m,-0.042 m;残差均值依次为:-0.019 m,-0.015 m,-0.011 m;内符合精度依次为0.066 m,0.055 m,0.045 m;外符合精度依次为0.070 m,0.059 m,0.044 m。由此可见,两种GNSS高程拟合方法的点位拟合残差平均值都在0.02 m以内,而三次样条曲线对于中长距离的铁道工程拟合效果更优。     

基于多项式拟合的轮轨滚动接触几何计算方法

提出了一种改进的基于多项式拟合的轮轨接触几何计算方法,通过分段多项式拟合得到轮轨踏面的函数,并应用于轮轨滚动接触几何的计算。计算结果表明,与实时迹线法相比,该方法的计算效率可提高40%,同时又能保证精度要求。     

铁路既有线曲线复测计算方法

为提高计算精度和速度,研究利用坐标法和最小二乘法进行铁路既有线曲线复测的计算.首先利用坐标法计算各测点的坐标,再计算正矢,然后根据正矢的变化规律选定圆曲线上的测点,用最小二乘法拟合出既有线圆曲线的半径和圆心坐标,并以拨正量最小为优化目标,优化圆曲线半径及圆心,进而计算出缓和曲线的长度、各测点的拨正量、特征点的里程和坐标等.实例计算表明:在铁路既有线曲线复测计算中,坐标法和最小二乘法结合使用,不仅克服了基于渐伸线原理的传统近似计算方法存在的误差问题,提高了计算精度,拨正量小,而且能够实现一次性利用圆曲线上所有测点的坐标拟合出圆曲线的半径和圆心坐标.     

图像识别在编组站驼峰作业过程控制中的应用

利用图像识别理论,针对编组站驼峰作业情况,提出一种通过图像序列快速、直观判断溜放车组特征和走行趋势的方法。根据图像的形状特征,采用伸长度、圆度、矩形度、凹凸度4个参数作为模式样本的特征。采用基于熵的运动目标的检测方法实现目标检测和跟踪。用Kalman滤波来更新背景,用当前帧图像减除动态背景,用信息熵来选择阈值,使目标和背景的信息量达到最大,从而将目标和背景正确分割。通过双轨检测判断车组走行位置。应用统计原理,建立计算距离与实际距离的关系模型,通过分析和计算分别得到双曲线拟合、二阶多项式拟合及三阶多项式拟合三条回归曲线,选取三阶多项式作为关系模型。根据车组的实际位置计算车组的瞬时速度。     

融合人工智能算法的铁路路基沉降预测方法

首先利用三阶多项式拟合、GM(1,1)和BP神经网络等算法构建了铁路路基沉降单预测模型；然后基于误差法和熵值法，以合肥地铁4号线盾构隧道下穿既有铁路的监测数据为基础，融合三阶多项式拟合、GM(1,1)和BP神经网络构建了组合预测模型，实现铁路路基沉降的分阶段预测；最后，利用平均绝对误差、均方误差和平均绝对百分比误差评价模型精度。结果表明：基于误差法和熵值法的组合预测模型能显著提高预测精度，预测相对误差均小于±5%，预测均方根误差均小于±0.1 mm，验证了提出的组合预测模型的有效性。     

基于线性拟合的区间轨道电路传输特性

分析不同载频的区间轨道电路检测数据散点图,提出采用线性拟合方法分析区间轨道电路传输特性。对不同载频不同时期的区间轨道电路检测数据进行线性拟合处理,提取衰减系数、波动系数和相关系数3个特性指标。将特性指标转化为随时间变化而变化的趋势图,用以研究区间轨道电路传输特性的变化趋势,并判断补偿电容工作状态。提出基于历史数据库的区间轨道电路动态性能评判方法,该方法与现有的标准曲线对比法相比,减少了数据需要量,增加了趋势分析功能。     

路基K30平板荷载试验中强度-沉降(σ-S)曲线类型的探讨

在路基K30平板载荷试验中,由于强度—沉降曲线类型的不同拟合而产生的差异,可能导致路基质量评价的不同结论。基于青藏铁路20组实测数据的处理,论述了确定强度—沉降曲线类型及其非线性回归方程的方法。通过相关分析证明了用多项式对强度—沉降曲线进行非线性回归,得出的K30指标是可靠的。     

铁道车辆承载吸能结构优化研究

为得到具有理想耐撞性能的铁道车辆承载吸能结构,分别基于多项式响应面法的二次响应面模型、四次响应面模型和Kriging法的响应面模型等3种代理模型,构造承载吸能结构的比吸能SEA及比吸能与撞击力峰值之比REAF关于设计参数的二次、四次和Kriging法响应曲面,结合遗传算法整体寻优分别得到这3种代理模型的SEA和REAF的最优值.对比分析结果表明:Kriging法响应面模型的拟合精度高于多项式的二次和四次响应面模型,四次响应面模型的拟合精度次之;但是Kriging法响应面模型拟合曲面没有多项式响应面模型的光滑,其原因是Kriging模型采用的局部插值方法虽能提高模型拟合精度、却不利于降低模型拟合过程中的数字噪声;整车车体碰撞仿真表明,承载吸能结构优化后的整车车体具有更好的耐撞性能.     

铁路建筑限界缓和曲线地段加宽研究

目前铁路现行的规章、规范及设计手册中,未明确缓和曲线地段建筑限界加宽计算方法。为找出一种误差值小、使用方便的缓和曲线地段建筑限界加宽计算方法,根据图解法相关数据,绘制分析不同曲线要素组合的加宽值曲线,研究总结铁路建筑限界缓和曲线地段加宽值变化规律。根据加宽曲线特点,利用多项式曲线拟合的方法提出缓和曲线地段内侧加宽、外侧加宽及运动附加超高通用计算公式。与图解法计算结果对比表明,通用公式计算误差满足测量误差限值要求,证明通用计算公式是正确可靠的。提出的通用计算公式可供铁路相关技术人员工作时和《铁路技术管理规程》等规章修订时参考。     

基于LTE系统的轨道交通辅助定位方法

为保证城市轨道交通运营安全,针对车载控制器(VOBC)出现故障时,调度人员无法获悉列车位置的情况,利用列车接入单元(TAU)上传长期演进系统(LTE)的无线性能指标进行辅助定位。该系统平时进行车辆实际位置和无线性能指标的大数据拟合,在特殊情况时利用拟合曲线和无线性能指标进行辅助定位,为列车安全运行提供可靠的保障。     

基于三次样条曲线的铁路既有曲线整正方法

依据逆向工程中曲线重构理论的分析,三次样条曲线拟合铁路既有曲线平面线形时的拟合误差主要来自数学模型产生的拟合误差和既有曲线变形产生的拟合误差。既有曲线参数对拟合误差影响的分析结果表明:数学模型产生的既有曲线曲率、一阶导数和点位拟合误差随既有曲线半径的增大而减小,三者的最大值随着既有曲线缓和曲线长度的增大有先降后增的趋势,既有曲线的总转角对三者的影响较小,可忽略不计。既有曲线变形产生的既有曲线点位拟合误差近似等于既有曲线的变形量。在此基础上,提出1种能够得到既有曲线上任意一点拨距量的整正方法,并利用VC++6.0软件编制相关计算程序,且用实例验证了此方法的实用性。     

三次B样条在隧道断面拟合中的应用研究

在研究已有隧道断面拟合方法不足的基础上,鉴于三次B样条灵活的独特优势,对圆弧型隧道和直墙型隧道断面分别采用三次样条和三次B样条进行拟合,并通过求取拟合曲线上点到标准断面曲线的距离对拟合效果进行评价。在Matlab7.0平台上编程实现上述过程,对样条拟合效果进行评价,结果表明,对于直墙型存在突变点类型的曲线,三次B样条曲线相对于三次样条曲线拟合效果更好。     

车辆隔热壁K值计算中空气层的处理方法

对轨道交通车辆多层复合结构的隔热壁进行隔热性能理论计算与仿真计算的对比,对隔热壁内部空气层的隔热性能进行分析。结论为:在车辆多层复合结构的隔热壁K值计算中,当空气层厚度大于一定厚度时,流体自然对流对隔热壁的隔热性能影响较大。利用多项式密度(Polynomial Denisity)和Boussinesq模型两种算法,对所得结论进行了验证。     

轨道交通曲线道岔加宽量及建筑限界设计

轨道交通中道岔的技术性能及岔区的建筑限界设计直接影响运营组织效率和车辆运行安全,针对重庆市轨道交通6号线工程中应用曲线道岔的情况,依据曲线道岔参数及布置形式,利用图解法模拟车辆过岔过程,并进行加宽量计算,拟合出道岔区建筑限界的加宽量图,讨论曲线道岔区建筑限界加宽量的影响因素及计算方法,为岔区土建、结构设计提供理论依据。     

7N01铝合金Johnson-Cook模型参数的反算方法

对动车组用7N01铝合金进行准静态单向拉伸试验,获取应力-应变曲线。采用曲线拟合和有限元仿真优化相结合的方法反算铝合金Johnson-Cook模型参数:通过曲线拟合方法确定模型初始参数,将其代入有限元模型,应用HyperStudy软件实现与有限元模型及求解器的数据传递与过程集成,采用遗传算法和自适应响应面法对材料参数进行优化,并将优化后的有限元仿真结果与拉伸试验结果进行对比。结果表明:利用遗传算法和自适应响应面法反算材料参数,优化收敛速度快,仿真数据与试验数据吻合度高,2种方法均可以用来进行参数反算的优化。     

喷嘴环对柴油机性能的影响

介绍了在H16V190柴油机性能开发试验过程中,利用燃烧分析仪对柴油机工作过程进行测量分析,通过改变增压器喷嘴环的不同流通面积进行试验,试验结果表明柴油机各项性能指标均优于设计要求.     

基于武汉地层盾构隧道施工的Peck经验公式修正

隧道施工引起的地表沉降大小受到很多因素的影响,Peck经验公式中,参数的变化会使预测结果容易出现较大的偏差。以武汉地铁3号线盾构下穿铁路工程为依托,结合施工和土质参数及实测沉降数据,采用回归分析的方法对Peck经验公式作线性拟合并进行了对比分析,同时研究了沉降槽宽度系数与盾构切口距监测断面间距的关系以及地表最大沉降量与注浆倍数的关系,并拟合得出了相应的函数计算式来对原系数进行修正。实践验证表明,修正后的Peck公式能很好地预测隧道施工引起的地表沉降,且预测曲线与实测曲线吻合度高。     

基于隧道新风量需求的活塞风井方案特性研究

以某市域铁路工程为例,通过采用一维数值模拟方法建立模型,对该工程中某一独立地下站设置单、双活塞风井不同方案时的地下区间隧道有效新风量进行分析与研究,在进行隧道新风量模拟计算结果判定与数据拟合的同时,也对影响区间隧道新风量的相关主要因素进行分析研究,主要结论:不同的单、双活塞风井设计方案辅以车站排热通风系统,均可满足隧道新风量需求;轨行区机械排热系统的风量与相应的隧道新风量之间存在线性拟合关系,拟合曲线与隧道新风需求线的交点即为排热风机变频通风量的临界点,对运营模式具有指导意义。