基于频率切片小波变换的轨道列车轮对振动信号分析

为了提取轨道列车轮对振动特征信息,提出一种基于频率切片小波变换的故障特征提取方法。首先,利用频率切片小波变换获取振动信号在全频带的时频分布;然后,依据得到的振动信号能量分布特点选择时频目标区域;接着,分割出含有故障特征的时频区域;最后,通过逆变换对目标区域的信号分量进行重构,分离出有效的信号时频特征。仿真结果表明,利用频率切片小波变换分离轮对振动信号时频特征效果较好,为轨道列车轮对振动信号时频特征精确提取提供一种新的方法。     

基于多桥支座振动信号联合分析的列车荷载类型识别方法

在重型列车荷载反复作用下,桥梁结构易发生损伤与破坏,因此识别列车荷载作用类型可为管理部门提供桥梁可靠运营信息。目前既有的列车荷载类型识别方法往往基于桥梁结构局部力学响应建立,其忽略了整条线路中多点监测数据的关联,识别结果易受复杂环境影响。针对此问题,提出一种基于多桥支座振动信号联合分析的列车荷载类型识别方法。首先利用构建的桥梁支座健康监测视觉分析系统提取多桥支座的动位移数据,提出通过FFT信号相关分析对多桥支座振动数据进行时间同步,由此获得多点监测数据的联合表征;然后,将构建的多点监测数据联合表征可视化为灰度图像,并将列车荷载类型识别建模为图像识别问题;提出利用ShuffleNet-V2轻量级识别网络对构建的多点监测数据联合表征图像进行分类,由此识别不同类型的列车荷载。最后通过实际的桥梁支座健康监测系统进行测试,实验结果表明在复杂环境下多桥支座振动信号联合表征可获得良好的图像分类特征,而构建的轻量级识别网络可精准识别列车荷载类型,验证了本文方法具有很好的普适性与应用前景。     

基于级联Faster R-CNN的高铁接触网支撑装置等电位线故障检测

在高速铁路接触网支撑与悬挂装置中,等电位线起到保证定位管与定位器间可靠电连接的作用。当其发生散股故障时,会对定位器支座造成电化学腐烛,甚至导致定位器与支座连接处断裂脱离,影响行车运行安全。针对高速铁路接触网支撑装置等电位线散股问题,提出一种基于级联Faster R-CNN目标定位的等电位线不良状态检测方法。通过分析接触网4C检测车采集到的接触网支撑及悬挂装置图像,利用第一级Faster R-CNN获得定位器支座部件特征并实现定位;利用第二级Faster R-CNN学习等电位线散股故障特征;通过对比分析等电位线正常及故障占比,实现等电位线正常与故障分类。实验表明,本方法能够较准确地实现等电位线不良状态检测,测试集识别准确率达到94.5%。     

北京城市轨道交通西直门桥振动仿真研究

利用国际大型商用软件MSC／PATRAN建立城市轨道交通系统车、线、桥动力学仿真模型。将轨道不平顺作为车／桥耦合振动的激励源。采用有限元软件MSC／DYTRAN计算耦合系统在普通板式橡胶支座和钢弹簧支座两种情形下的振动响应，并对两种情形下的振动响应进行了对比。     

基于头部图像特征的人流计数方法

为提高视频人流智能计数的实时性和准确性,提出一种基于头部图像特征的人流计数方法。根据混合高斯算法检测前景,提取感兴趣的人流区域和相应的边缘;利用基于边缘分类和梯度信息的RHT圆变换识别头部区域,并选取头部面积与头发颜色作为筛选模型参量对头部进行筛选;利用基于Kalman的滤波预测完成跟踪和计数,并将跟踪目标参数反馈给筛选模型,实现更新。实验结果表明,该方法能够有效消除类圆的非头部干扰,提高计数的速度和准确率。     

基于支座动位移监测的高铁桥梁支座磨损状态安全评估

基于大胜关长江大桥支座的纵向动位移监测数据,利用动位移监测值的累加概率特性拟合广义极值分布函数,通过蒙特卡洛抽样模拟得到在设计使用寿命内的动位移累积行程,基于支座超过磨损上限的失效概率进行支座磨损状态安全评价。结果表明:各个球型钢支座的动位移累积行程与列车通过次数具有明显的线性相关特性,且下游侧距固定支座最近支座的动位移累积行程的线性增长速率最大,在3495次列车作用下其动位移累积平均值最大(7.020mm),动位移累积行程可达到22 810mm,更容易磨损破坏;利用广义极值分布函数能够较好地模拟实测累加概率特性,下游侧距固定支座最近支座对应广义极值分布函数的形状参数、比例参数和位置参数分别为0.305 8,0.816 3和2.029 4;通过蒙特卡洛抽样得到的模拟累积行程与实测累积行程基本一致;在5%显著性水平上支座失效概率的计算值为0,说明支座在设计使用寿命内未达到磨损上限,处于安全状态。     

一种接触线振动在线监测方法

对接触线振动进行监测可判断受电弓当前运行状态,也可为接触网运维提供基础数据。对此提出一种接触线振动在线监测方法,以加速度计为核心设计一套接触线振动无线监测装置,并针对接触线的特点设计一种可靠性的安装结构,可对接触线的振动加速度进行直接采样并利用无线进行上传,利用四元数理论去除监测装置加速度的重力分量误差,以获取的振动加速度数据为基础,应用带滤波的离散频域积分方法求解接触线振动位移,最后利用接触线结构参数波动传播速度的实测值与理论值对比,验证方法的可行有效。通过在简单链型与弹性链型悬挂两种典型结构接触网导线的试验测试,结果表明:该装置可对接触线振动进行在线监测,接触线波动传播速度实测值与理论值基本一致,验证了该方法的可行性与有效性。     

铁路桥梁铸钢支座病害的整治

通过对管内淮南线、阜淮线铸钢支座调查分析,提出采用新型材料CM-W-11旱强高强支座灌浆砂浆,对支座进行整治,彻底消灭铸钢支座严重倾斜、位移超限等病害,效果明显.     

基于尺度不变特征变换的钢轨蠕变检测研究

针对钢轨现有定点蠕变检测技术的不足,提出一种基于尺度不变特征变换及图像配准的非接触式实时观测方法。通过安装于轨侧观测桩上的相机对待检钢轨进行拍摄,提取图像中轨腰附近预定义的感兴趣区域,而后基于尺度不变特征变换,与同一视场中钢轨未蠕变图像的对应感兴趣区域进行配准,得到定场环境下多关键点在像素坐标系中的轨向及高低位移集。根据相机的内外及畸变参数将像素位移集映射到世界坐标系,对轨向及高低位移集分别求均值,得出钢轨的轨向及高低蠕变量。为验证方法的有效性,搭建试验平台并采用OpenCV开发了仿真系统。研究结果表明:高低和轨向蠕变的相对测量误差均值分别低于0.606%和1.170%。     

基于机车车载视频序列的人眼疲劳快速定位方法研究

人眼定位是非接触式机车车辆乘务员实时疲劳检测中最基本的关键环节。针对机车车载视频序列进行疲劳检测时存在实时性、鲁棒性要求高的问题,结合计算机视觉和图像处理技术,提出一种多算法融合的人眼疲劳快速定位方法。利用基于Haar-like特征的Ada Boost人脸检测方法检测视频序列中乘务员人脸并设置目标跟踪区域,利用Camshift目标跟踪算法快速定位人脸;基于人脸和人眼的对称性等先验知识,提出比例缩减区域(PRA)的方法快速定位人眼。研究结果表明:该方法可以有效减少误检,适应复杂光照,并具有实时性和鲁棒性,为机车车辆乘务员疲劳实时检测提供理论和实践参考。     

基于运营性能的高速铁路大跨度桥梁健康管理探讨

面向我国高速铁路大跨度桥梁结构特点和管养现状,研究提出基于运营性能的高速铁路大跨桥梁健康管理总体思路。通过高速轨检车轨道几何周期巡检结果和有砟道床捣固指数,建立基于灰度理论的捣固指数预测模型,为桥区有砟轨道线路养修提供依据。基于健康监测数据,分别引入ARMA模型、神经网络法及三分之一倍频程谱方法对桥梁结构整体状态实时预警。提出梁端伸缩装置和大吨位支座桥梁关键部位专项监测技术,构建了基于钢轨横向偏移量和伸缩装置疲劳应力变幅的梁端伸缩装置评定方法,以及基于累积位移的支座耐久性预测与评估方法。研发了基于BIM的大跨度桥梁故障预测与健康管理系统,提出了桥梁状态分层分级评估方法,融合多源数据进行历史趋势分析、故障诊断与预测,为实现高速铁路大跨度桥梁健康管理奠定了基础。     

基于2D的钢轨轮廓特征点提取方法研究

钢轨轮廓数据特征点快速、准确提取是保证钢轨轮廓精确匹配、轨道几何不平顺精确检测的前提。对基于二维激光位移传感器(2D)的钢轨轮廓测量数据特征点提取方法进行研究,通过对采集的钢轨半断面轮廓数据采用基于中值误差与连续度自适应调整权值的平滑滤波方法对实测轮廓数据进行平滑处理,解决存在分段的轮廓数据达到分段平滑的效果。提出钢轨轮廓特征曲线的概念,并给出特征曲线的一种定义方式,利用特征曲线上的特征点去快速定位实测轮廓特征点。最后,采用GJ-2型轨道检测车进行试验,通过对实际轨道进行轮廓测量,采用本文所提出的特征点提取方法对实测轮廓数据进行特征点提取,试验证明,该方法能快速、准确地定位轮廓特征点。     

铁路钢板梁桥上货物列车脱轨全过程仿真

基于列车脱轨能量随机分析理论,提出了桥上列车脱轨全过程的计算方法。根据此方法,对我国京山线老滦河桥及京广线黄河桥等2座钢板梁桥上的货物列车脱轨全过程进行计算,得出列车脱轨时的车-桥系统振动响应。研究结果表明:列车脱轨时,脱轨系数、轮重减载率及桥梁横向振幅都非常大,远远超过规范规定值;脱轨时间非常短,约在0.2 s以内。与有关文献研究结果一致。该方法对于桥上列车脱轨事故再现及预防具有一定现实意义。     

基于半车激振的整车振动特性测试方法

为更加准确地测定轨道交通车辆整车振动特性,提出了一种基于半车激振的整车振动特性测试方法。在简述该方法的激振原理基础上,运用机械运动学原理进一步阐述了激振作动器位移控制指令的解算方法。利用该方法对某型车辆进行了实车测试。测试结果表明,该试验方法可以满足整车振动测试的要求。     

针对列车提速的32 m梁加固方案比选

研究目的：为避免发生桥梁结构的局部疲劳损伤以及车桥共振现象,保证桥梁结构具有足够的整体刚度和安全运营性能,同时满足列车舒适度的要求,有必要对现有桥梁进行加固。 研究方法：针对影响结构自振频度的因素并结合桥梁的实际情况,提出了几种不同的桥梁加固方案.在采用有限元方法进行模态分析之后,考虑了施工的可行性,对各方案进行了比选,提出了较为合理的加固方案。 研究结果：桥梁在车辆动荷载作用下将发生振动,目前既有线上的铁路桥梁是基于修建时设计时速进行动力设计和评估的.当列车速度提高以后,车辆激振的频率发生变化,桥梁结构的响应也相应改变.通过测试发现提速后现有桥梁的主要问题在于一阶横向自振频率偏低,桥梁横向振幅偏大。 研究结论：从影响桥梁结构固有频率的因素出发,通过有限元计算可以知道扩大横隔板和增加支架对于提高横向频率来说都是有效的加固手段.从整体效果而言,方案二的加固效果最好,而将混凝土支架替换为角钢与混凝土结合的支架同样能满足要求,同时在既有桥梁上完成这样的加固也是可行的,因此,建议使用第五种方案进行加固。     

基于机器视觉的无砟轨道层间结构位移测量方法研究

为实现板式无砟轨道层间离缝的全天候监测,提出一种基于机器视觉的非接触式层间结构位移测量方法。针对传统Canny边缘检测算法自适应性较差的问题,对其进行改进。利用自适应中值滤波器代替高斯滤波器;提出一种基于分块迭代的局部阈值分割法自适应地选取阈值,并通过高斯拟合算法检测改进算法的优越性。通过室内试验对标记点大小、光源强度、拍摄距离和拍摄角度4个方面进行对比分析,选择最适测量参数。试验结果表明,在标记点运动的状态下,最大测量误差为2.6%,在误差的允许范围之内。通过现场测试验证,该测量方法可有效地对板式无砟轨道层间结构位移进行精确测量,为我国高速铁路的运行安全监测提供技术支持。     

基于频率法的平行钢绞线索索力测试研究

斜拉索索力是桥梁施工控制和桥梁受力的重要指标,以光武大桥为工程背景,用频率法进行平行钢绞线斜拉索索力的测试和分析研究。采用有限元方法建立斜拉索模型、HDPE套管模型以及斜拉索-套管整体的接触耦合模型,进行斜拉索结构的动力性能分析,从斜拉索振动频率与索力的对应关系分析可以看出：频率法可用于平行钢绞线斜拉索的索力测试,HDPE套管能够传递和反映内部索体的振动,但必须考虑HDPE套管的影响,根据HDPE套管质量修正斜拉索线密度,提高了斜拉索索力测量和计算的准确度。     

减震榫-活动支座减震机理及影响参数研究

阐述减震榫-活动支座的工作原理及构造形式,以某5跨高速铁路简支梁桥为例,研究减震榫-活动支座的减震性能,并系统分析支座动力参数及桥梁结构自振周期对减震榫-活动支座简支梁桥地震响应的影响。结果表明:减震榫-活动支座能有效降低桥墩的地震需求,但会在一定程度上增加梁体位移;支座屈服强度对桥梁地震响应影响较大,应综合考虑其对桥墩内力和梁体位移的影响规律进行优化选择;支座初始刚度主要影响上部结构位移而屈服后刚度主要影响桥墩内力,为保证减震榫耗能能力发挥,建议硬化比控制在0.15以下;减震榫-活动支座减震效果随桥墩刚度减小呈先上升再降低的变化规律,更适用于高度小于16 m的桥墩。     

基坑开挖引起邻近高铁桥墩隆起变形实例分析

为了研究基坑开挖过程对邻近高铁桥墩竖向变形的影响,对2个邻近高铁桥墩的基坑工程实例进行实时自动化监测,在对施工内容与监测结果对应分析的基础上,采用基于叠加原理的薄层分层总和法编制高铁桥墩临近荷载竖向变形影响计算软件PIAS,对计算结果与监测数据进行对比验证。监测结果显示,由于基坑开挖的卸载效应,实例一基坑开挖引起既有高铁桥墩隆起变形1.12 mm,实例二基坑开挖引起既有高铁桥墩隆起变形3.10 mm;计算结果显示,实例一基坑开挖引起既有高铁桥墩隆起变形0.93 mm,实例二基坑开挖引起既有高铁桥墩隆起变形2.79 mm;计算值与监测值基本一致,表明高铁桥墩临近荷载竖向变形影响计算软件PIAS适用于基坑开挖过程对临近高铁桥墩隆起变形的影响计算。     

基于摩擦摆支座的城市轨道交通异形连续梁桥减隔震分析

随着城市轨道交通业的迅猛发展,实际工程中对于桥梁的减隔震性能提出了更高的要求。针对异形连续梁桥减隔震的问题,以西安地铁5号线上该桥型为研究对象,采用弹性反应谱法及非线性时程反应分析方法,对普通支座和摩擦摆减隔震支座的两种模型在3条罕遇地震波作用下的各项地震反应进行研究。分析结果表明:采用摩擦摆隔震支座后,桥梁结构自振周期明显延长;桥墩在地震荷载作用下的墩底弯矩和墩顶位移反应显著减小;采用普通支座时,活动墩和固定墩地震力分配不均匀,采用摩擦摆隔震支座后,活动墩和固定墩均匀分配地震荷载,各墩协同抗震;摩擦摆隔震支座隔震效果明显。