基于多次波形匹配的高速铁路动检数据里程误差评估与修正

获取具有准确里程信息的动检车检测数据,是实现高速铁路线路的高效养护维修与分析其状态演变规律的基本前提。针对当前处理动检数据里程误差的不足,如区段内数据波形重复性差或依据单次检测数据处理误差等会造成错误修正,通过引入约束条件、动态尺度系数以识别、处理特殊区段并综合考虑多次检测数据,提出一种更可靠的里程误差评估模型,采用拉格朗日乘子法求解该模型并基于线性变换与插值方法修正里程误差,最后应用该方法编制了动检数据分析软件。结合某高速铁路动检数据研究发现:不合理的模型尺度参数会降低修正精度,建议取40~120m;在99.7%置信度下,任意两次动检数据间里程误差可控制在0.54m内;本文方法能有效处理实际工程中动检数据的里程误差问题,结合数据点标准差方法可实现快速定位线路几何状态波动明显的位置并准确评估线路养护维修作业效果。     

高速铁路动检车检测数据里程误差评估与修正

减小动检车检测数据里程误差,是实现准确评估轨道状态与深入研究轨道状态演变规律的基本保障。针对当前处理动检数据里程误差的不足,建立一种基于局部波形匹配的动检数据里程误差定量评估模型,并采用两次插值的方法修正里程误差。通过对平面曲线分析发现,平面曲线直缓点、缓圆点、圆缓点和缓直点均可作为里程误差校正点。结合某高速铁路动检数据计算表明:在99.7%置信度下,该线动检数据绝对里程误差在[-23.815.6]m,相对里程误差在[-15.9 15.7]m;修正里程误差后,校正点附近绝对里程误差可控制在[-0.7 0.7]m,全线相对里程误差可控制在[-4.2 4.2]m,因而本文方法能有效地实现对线路尤其是长大曲线内部的里程误差处理。     

高速铁路动检车轴箱加速度与轮轨力数据里程对齐研究

高速铁路动检数据对轨道养护维修具有重要意义,其中轴箱加速度和轮轨力是两种能够反映轨道短波不平顺信息且相互关联的高频采样数据。然而,这两种数据之间存在里程误差,以至于在评价轨道平顺性时无法建立参考基准。现有的动检数据里程修正方法大多需要结合线路台账信息,主要针对轨道几何不平顺数据的里程对齐,鲜有适用于无线路超高信息且高频采样下的轴箱加速度和轮轨力里程对齐方法。提出一种二阶段窗长收敛的里程误差修正模型,结合线性插值方法调整全局波形。根据某高速铁路实测轴箱加速度、轮轨力数据修正结果表明：该线路区间的里程误差在第一阶段修正后从1 km左右减小至42 m以内,经第二阶段精确修正后误差在99.7%的置信度下可控制在1.55 m以内。数据能量趋势结果表明,修正后轴箱加速度、轮轨力数据趋势线性相关性在全区段显著提升。     

轨道动态几何状态与轮轨力检测数据里程校准方法及应用

轨道动态几何状态与轮轨力是服役状态的重要指标,对这两种指标进行综合分析能更全面、准确地评价轨道质量,但由于轮径值偏差、线路长短链、车辆运行中产生滑动摩擦等原因,检测结果里程与线路真实里程偏差较大,影响数据分析应用的准确性,且难以对两种数据进行关联分析。本文提出了统一采集和分散采集模式下轨道动态几何状态与轮轨力检测数据的里程校准方法。统一采集模式下,先校准轨道动态几何状态检测数据的里程,再将轮轨力检测数据的里程与之同步对齐校准。分散采集模式下,采用特殊区段、线路要素与检测波形关联分析的方法,实现对轮轨力检测数据的里程校准。对某地铁线路真实检测数据进行校准验证,结果表明：统一采集模式下校准后误差小于0.6 m,分散采集模式下校准后误差小于2.0 m。将该校准方法应用于轨道动态几何状态与轮轨力检测数据可视化展示软件,进一步证明了该方法的有效性与应用价值。     

轨道不平顺历史数据里程偏差修正研究

轨道不平顺历史数据之间存在里程偏差,若直接用于轨道不平顺劣化趋势模型必将导致其预测精度低的效果,从而增加轨道预防性维修的难度。因此,解决轨道平顺状态检测数据之间的里程偏差问题是实现预防性维修的前提。既有研究假设里程偏差为常数,实际上里程偏差随机产生且随着里程增加而累加。研究建立基于钢轨接头匹配的不平顺数据里程偏差修正模型,从轨检仪右高低原始弦数据中使用均一阈值提取出钢轨接头,对齐两段数据上提取到的所有钢轨接头后利用Dynamic Time Warping(DTW)算法,修正检测数据之间的同一相邻两钢轨接头之间的不平顺指标,修正后的检测数据相关系数约为0.98,保证了历史数据运用的可靠性。     

基于DTW的轨道动静态检查数据的匹配方法

目前,尚未明确轨道动静态检查结果间的匹配关系,其直接影响轨道不平顺的评价与维修.为实现动检与静检高低、轨向在数据层面的匹配,从动静检不平顺的定义出发,以矢距构造高低、轨向的查询序列与匹配序列.利用动态时间规整计算序列间的规整路径,并由规整路径的稳健估计修正里程基准,以缩减搜索空间.对修正后的序列再次进行动态时间规整,得...     

千米级大跨度桥上线路动态与静态轨道不平顺的关系

为了明确千米级大跨度桥轨道不平顺状态的分布规律,以某千米级大跨度桥上线路轨道不平顺检测数据为例,分析了动态和静态高低、轨向及轨距不平顺的时域分布特征,并进行了相关性分析,确定了动态和静态波形匹配参数,在此基础上提出了移动窗相关系数的里程匹配算法;给出了基于尺码法的轨道不平顺分形维数计算流程,分析了短波、中波和长波区段的动态和静态轨道不平顺分形维数及其分布规律特征。结果表明：以轨距作为对准参数项,采用滑动相关系数法可以实现动态与静态不平顺数据的有效对准;高低不平顺的分形维数可以作为诊断线路道砟服役状态的有效工具;大跨度桥的轨向及高低不平顺长波成分稳定,不因轮载动态作用而显著变化。     

昌九城际铁路线路动态检测结果分析与应用

高铁线路开通运营后,工务维修管理模式需要向精检细修转变.各路局一般对动态检测数据进行集中管理,采用轨道动态质量管理系统对检测数据进行分析,以满足路局、站段、车间不同层次用户对于动态检测数据的日常分析需求,波形综合分析软件的里程校核、多次历史检测数据的对比分析等功能,为工务段和车间对轨道几何状态的精细化管理提供了技术支持.本文结合昌九城际铁路线路动态检测结果分析,介绍了轨道动态质量管理系统的应用.     

轨道检测大数据在线路设备工务养护维修中的运用

轨道作为影响线路行车安全的主要结构之一,其质量状态检测与科学管理是工务部门养护维修的重要内容。随着我国基础设施检测体系不断完善,已积累了海量的多源轨道检测数据,是线路设备状态评估并进行运维决策的重要基础。在总结我国主要轨道检测数据管理与评估方法基础上,介绍多源数据融合分析在轨道弹性不良筛查、连续多波周期性不平顺识别、道床脏污状态评估等方面的作用,形成了基于轨道几何动检数据的病害预警分析,以及轨道质量预测与维修决策技术,为动态检测大数据在线路设备养护维修中的科学运用提供依据。     

基于数据融合的轨道不平顺检测算法研究

针对轨道不平顺检测方法和检测精度问题,提出基于捷联式惯性导航技术,搭建以四元数为基础的"数学平台",融合里程计和射频标签修正里程位置信息,根据惯性测量单元加速度计和陀螺仪的数据进行轮轴姿态解算,通过互补滤波算法进行数据融合,并基于混沌增强果蝇优化算法进行滤波处理,获得以欧拉角表示的轮轴三维姿态数据,进而拟合实现轨道不平顺检测。实践表明,文章提出的数据融合检测算法,可以有效实现轨道不平顺检测,提高检测精度,为轨道维护保养提供基础数据。     

基于波噪比的高速铁路钢轨波磨快速检测方法

为实现高速铁路钢轨波磨里程覆盖式、高频次、快速测量,提出基于波噪比的钢轨波磨快速检测方法。采用便携式添乘仪检测高速列车车体振动和车内噪声数据,提出基于车体纵向加速度进行数值积分来计算列车速度和里程,采用曲线地段车体摇头角速度里程与台账里程的偏差值修正速度积分误差。利用提取的里程修正后车厢噪声数据与钢轨波磨对应的400～700 Hz频带成分,计算频带能量占噪声总能量的比值,并获取波噪比超限时的钢轨波磨波长和里程。结合高速列车实测数据分析,研究结果表明：速度修正后列车定位里程最大误差为87 m,对波磨比大于0.3的线路区段进行钢轨波磨波形测量和轴箱加速度振动能量比分析,钢轨波磨波长范围为53～57 mm,实测波长为53 mm,验证了该方法的正确性,为高速铁路钢轨波磨的快速测量提供技术支撑。     

基于概率置信度的高速铁路轨道平顺性评估与可视化技术

针对动检车检测得到的轨道几何波形数据,采用轨道质量指数(Track Quality Index,TQI)与轨道局部波动指数(Local Track Fluctuation Index,LTFI)评价方法,实现对线路轨道平顺性的综合评估。采用概率置信度阈值,实现管理限值自适应,完成对轨道几何波形较差位置的超限评估与定位。以杭深(杭州—深圳)高速铁路实测数据为应用实例,给定99%的置信概率,评估该线路的平顺性,并通过统计箱形图对评价结果可视化。结果表明,该方法可以准确评估轨道局部不平顺的程度并指明位置,让工务维修人员快速、直观掌握线路平顺状态,对高铁轨道科学养护维修具有实用价值。     

轨道车辆系统信息估计技术的容错性

建立考虑传感器噪声和估计系统参数偏差的独立车轮轮对模型,并根据状态观测器理论,设计轨道车辆信息估计技术流程,仿真研究传感器噪声强度及估计系统参数(车轮踏面等效锥度、轮轨接触蠕滑系数、车轮半径和一系纵向刚度)偏差对轮对状态(轮对冲角、左右车轮相对转速)及线路曲率估计结果的影响,以验证估计系统的容错性。结果表明:轮对状态估计系统对传感器噪声表现出极强的容错性,偏差率不超过3%,而传感器噪声强度的增加对线路曲率的估计精度影响基本不变,线路曲率的估计误差主要源于轨道不平顺;轮对冲角的估计精度始终较高,对估计系统参数偏差具有较好的鲁棒性,左右车轮相对转速的估计偏差在一系纵向刚度存在偏差时必须修正,估计系统其他参数偏差的影响可以忽略,线路曲率的估计偏差与估计系统的参数偏差存在比例关系,便于修正。     

上海磁浮示范运营线线形动态检测数据的分析和应用

上海磁浮示范运营线线形动态检测设备的数据中,线路长波偏差能反映整条线路轨道的长波偏差情况。详细阐述了应用线路长波偏差分析线路状态,进行跟踪、制定线路维护方案的原则及方法。以上海磁浮示范运营线为例,对线路维护方案的效果进行了验证。验证结果表明,根据动态监测的长波偏差进行线路维护是可行的。     

一种基于检测技术的地铁列车动态包络线修正算法

针对地铁列车动态包络线计算校核缺乏实测数据支撑和修正算法的情况,提出了一种基于精确位移、倾角检测技术的动态包络线修正算法。首先通过线路试验获取地铁列车关键截面的位移、倾角数据,然后运用提出的修正算法计算得到列车运行时的动态包络线偏移,最后将修正算法结果与CJJ/T 96—2018中的理论计算结果进行对比分析。研究表明：提出的修正动态包络线算法有效,结果与理论方法吻合;修正算法能更加贴近车辆的真实运行状态;为160 km/h及以上高速地铁列车的限界制定提供了理论及测试方法参考。     

GPS里程自动修正系统的原理与应用

论述GPS里程自动修正系统的定位原理和系统结构,提出GPS延迟和匹配算法,解决线路的上下行和单复线的自动判别问题;介绍GPS在专业检测车等专业车辆里程定位上的应用;其成果有效提高了专业检测车数据空间定位的精度,大幅度减轻了检测人员的劳动强度.     

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。     

轨道几何动静态检测分析

通过介绍轨道几何静态检测的绝对测量型、相对测量型轨道检查小车以及动态检测惯性基准法的基本原理,分析单波不平顺的弦测输出、仿真弦测法的畸变影响,得出应采用大于轨道不平顺波长的弦长进行测量以减小弦测法幅值畸变的结论。将轨道几何的动态空间曲线转化为轨道几何动态弦测值,同时按轨道几何静态空间里程对轨道静态空间坐标进行最优化筛选,输出轨道几何静态弦测值,并将轨道几何动静态弦测值统一为10 m弦长、20 m弦长的弦测输出。对比轨道几何动静态弦测输出,结果表明动静态检测数据一致性较好,二者偏差95%,分位数小于1 mm,相对于轨道几何静态检测,动态检测无需人工设站,粗大误差小。     

铁路轨道不平顺的一种检测方法

轨道的不平顺状态对机车车辆的安全行驶有重要的影响。介绍利用高精度位移传感器、里程传感器检测轨道高低、水平不平顺,利用倾角传感器检测轨道三角坑的一种方法。该办法是在手推小车上安装高精度位移传感器、倾角传感器、里程传感器等传感器,把采集到的数据进行处理直接得到高精度的轨道高低不平顺、水平不平顺和三角坑,为铁路工务部门维修线路提供技术依据。     

基于双向近景摄影测量检测轨道平顺度的计算模型

为改进高速铁路轨道几何平顺性精调的测量精度与效率,本文提出一种基于双向近景摄影测量检测轨道几何状态的方法,通过从铁路正、反向里程对轨道进行双向摄影,以轨道控制网CPⅢ作为像控点,采用严密的光束法区域网平差理论,对轨道双向摄影图像进行联合平差处理,探索出近景摄影测量检测轨道中线偏差和轨面高程的计算模型与精度评估方法。仿真试验结果双向摄影相对于单向摄影的横向与高程精度分别提高85%和42%。现场轨道试验段计算结果表明,双向近景摄影测量检测轨道的横向偏差测量精度为2.4mm,轨面高程精度为1.7mm,满足规范要求的轨道中线偏差与轨面高程测量精度指标,可为高速铁路轨道静态几何状态测量提供一种高效检测技术。