基于PTC法的既有铁路纵断面调整优化方法

以整体优化抬落道量最小为目标进行纵断面重构时,由于纵断面整体优化中各线元数学模型不同,拟合后的线元连接处会存在错位现象,不满足相邻线元首尾相接的平顺性条件。因此,本文提出了利用引入相切条件的方向加速(Powell with Tangent Condition,PTC)法来重构纵断面线形。首先利用方向加速(Powell)法进行各线元拟合优化,然后对竖曲线圆心坐标进行调整,通过调整后的圆心坐标重新计算纵断面竖曲线半径及直圆点和圆直点坐标,使竖曲线与左右两侧相邻直线坡段相切。对比利用PTC法与传统的曲率分段结合最小二乘法重构线形的抬落道量,结果表明,PTC法对线路重构的扰动更小,优化效果更好,在减小抬落道方面有显著优势。通过动力学仿真对比Powell法和PTC法优化线形后的车体动力学指标,结果表明,PTC法重构纵断面所得的线元连接处平顺性显著提高,各车体动力学性能指标明显减小,车辆运行的安全性和舒适性得到明显改善。

基于轨道静检的动检里程偏差修正算法研究

轨道几何状态动态检测时由于光电编码器的动态误差,车轮空转打滑,检测人员置入检测系统的误差等因素的影响,检测数据不可避免地产生里程偏差,导致波形错位,直接使用存在里程偏差的数据时将会影响轨道质量状态的评估精度及线路状态恶化趋势分析的可靠性,无法确保线路现场养护维修效果。提出一种以静检数据为基准的动检数据里程偏差修正方法,并提出主点迭代里程偏差修正PPIC算法,通过模拟数据和高速铁路实测数据,使用PPIC算法和现有最稳定的区段相似波形匹配SSWM算法进行比较,实验结果显示PPIC算法修正后动静检波形吻合度,轨向高低不平顺值较差均值、不确定度及相关系数均有显著提升,且修正效果优于SSWM算法,PPIC算法里程偏差修正精度优于一个静检检测间隔(0.125 m),可有效地对动检数据里程偏差进行纠正。

高速铁路轨道检测的横向偏差算法研究

评价轨道静态几何状态的指标是轨道的绝对位置和相对平顺性,关键是确定轨道检测点的横向偏差。本文针对高速铁路轨道检测点密、量大、精度要求高的特点,提出采用纵向偏差算法(LDACS)、距离函数算法(DFA)和法切线垂直算法(NPTA)计算线路横向偏差和里程的方法,完善DFA和NPTA并验证它们计算圆曲线段的结果等价;讨论DFA、NPTA以及不同积分区间等分数M值的LDACS算法的计算精度和效率。标准轨道检验场的仿真数据检验结果表明:DFA、NPTA和LDACS(M≥5)算法的计算结果均能满足高速铁路轨道精密检测的精度要求;三种算法的计算效率均较高,DFA和NPTA效率基本一致,略高于LDACS算法;线路缓和曲线越长,DFA和NPTA算法效率和计算精度越低;线路半径越大,LDACS算法计算精度越高。

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。

增加轨道扣件可调量和相邻点偏差约束的高铁轨道精调优化算法

高速铁路轨道精调依据300m、30m以及10m弦的长中波轨向和高低、轨距、轨距变化率、水平和扭曲等参数控制轨道不平顺。然而无砟轨道钢轨的扣件可调量有限,若完全按照轨道几何参数设计值要求获得的轨道横、竖向偏差进行轨道精调,会面临调整量超出扣件可调范围的困境。为此,提出在轨道精调算法中增加轨道扣件(剩余)可调量的约束条件,采用L1范数最优解算法进行轨道调整量优化,避免了调整方案受扣件限制难以实现的缺陷。在新的优化算法中,通过增加相邻点偏差较差以提高轨道空间线形的相对精度。通过实测数据检验,结果表明:扣件(剩余)可调量约束是优化调整方案中保证钢轨最优几何形位的必要条件;相邻点偏差较差约束可以有效弥补扣件可调量约束引起的轨道短波不平顺,进一步提高调整后轨道的平顺性。建议对扣件(剩余)可调量约束的限差值规范化处理,建立"扣件类型—调整量—剩余可调量"轨调体系。采用剩余可调量对扣件可调范围约束,并参与轨道平顺性控制。

高速铁路轨道检测点的数据处理

轨道测量仪必须依靠轨道控制网(CPⅢ)进行测站定位和定向,并根据自身轨距、倾斜传感器修正轨道点坐标。50~70 m间隔的相邻测站之间检测的轨道点须保证有10 m左右的重叠,相邻两个测站测量的轨道点在重叠区的坐标值会有差异。为了探索更好的轨道点测量数据处理模型,本文提出中线桩修正、中线桩和轨距尺联合修正两种方法,并与现有的测站平差方法对比。通过标准轨道检验场实测检测,结果表明:通过中线桩和轨距尺联合修正的方法最优,修正后相邻测站重叠区轨道检测点的坐标高程较差中误差比测站平差的结果最大可减小69.46%,验后精度得到显著提高。

高速铁路无砟轨道分段测量的数据处理研究

为保障高速铁路建设质量和运营安全,铁路行业规范规定,上道检测轨道的轨道几何状态测量仪需要通过标准轨道检验场进行技术认证。目前国内外关于标准轨道检验场的相关研究成果鲜有报道。本文针对高速铁路无砟轨道每隔50~70 m分段测量模式,提出了顾及非重叠区测点的轨道分段测量数据平顺连接方法,以重叠区轨道点的竖向和横向偏差为测站修正模型的约束条件,分别建立了每个测站的轨道点修正模型,对每个测站所有轨道测点进行了修正,以提高调整后轨道点的精度。在参与标准轨道检验场建设的实践中,采用精密机械量具进行了轨道点的更高精度测量,以比较评价新的分段连接方法和现有方法的测量结果。试验表明,新方法调整后的轨道点不仅保持了现有方法提高重叠区测点精度的优点,而且还能使非重叠区测点的精度提高为现有方法的2.6倍。研究成果对相关技术标准、规范的制定和轨道几何状态测量仪的研发具有参考价值。

测绘工程专业新工科课程体系改革实践

为适应新工科背景下测绘工程专业人才培养体系改造、升级的发展需求,在分析新工科的新要求、测绘行业发展的新需求和本专业的人才培养现状的基础上,结合测绘类专业教学质量国家标准、工程教育专业认证标准和学校要求,探索测绘工程专业课程体系的改革与重构。新的课程体系体现本专业“厚基础、宽口径、大类培养”“实践育人”的人才培养理念和地质行业背景特色,融入系统的人工智能、大数据课程模块。

高速铁路轨道精测精调及其平顺性优化研究

随着无砟轨道的大量使用,列车运行时速提高,运载量增加,轻小型、智能型多传感器轨道检测设备已替代传统手工检测方式,成为高速铁路轨道施工和运营维护中轨道静态检测不可或缺的计量工具,特别是具有高精度静态三维离散测量模式的轨道几何参数检测技术和设备,已被广泛地应用于轨道平顺状态的检测和调整。

高速铁路无砟轨道精调算法软件探讨

目前高铁无砟轨道的调轨方案是借助轨道几何状态测量仪随机调轨软件,通过人工操作得出。这样费工费时,给工程实际应用带来诸多不便。为了能够快速计算出符合工程实际需要的调整结果,依据人工调轨的思路,编程实现自动化调轨算法。对比某专业长轨精调软件与新研发的无砟轨道精调软件,对同一段无砟轨道实测数据进行轨道精调,分别统计两种方法获得的调轨方案各项平顺性指标合格率、调整量和计算时间,结果表明:(1)两种方案均能满足工程实际要求,且新研发的精调软件得到的调整量要小于某专业长轨精调软件得到的调整量;(2)对于不同方法得到的调轨方案的效率,某专业长轨精调软件调整需要几个小时,而新研发的软件调整只需要几分钟,新算法显著地缩短了精调方案的获取时间,提高了工效。

32 m简支梁桥有砟轨道精捣上拱误差模型及其修正研究

有砟轨道不平顺通常由大型养路机械捣固车拨道与起道抄平作业控制。高速铁路和普速铁路桥梁有砟轨道在捣固车精捣作业后,梁上轨道普遍存在难以消除的上拱现象,造成轨道垂向不平顺,影响列车安全平稳行驶。根据起道抄平原理,深入分析梁上轨道上拱成因,推演捣固车在简支梁桥有砟轨道作业的起道抄平误差模型(Lifting and Levelling Error Model,LLEM)。对轨道静态检测垂向偏差做带通滤波处理,构建32 m简支梁有砟轨道上拱的静态修正函数。运用动态检测里程误差修正及高通滤波处理方法,确定梁上轨道动、静态检测垂向不平顺互差,得出32 m简支梁桥有砟轨道预拱模型(Ballasted Track Pre-Camber Setting Model,BTPCM)。最后,通过某新建有砟轨道桥梁段精测精捣工程实践检验,采用动静态修正对比分析,从静态检测3种弦长指标、动态检测轨道不平顺谱以及车体垂向加速度三方面,验证LLEM和BTPCM的有效性。研究表明,轨道上拱是捣固作业点纵向矢距发生变化引入起道抄平误差所致,是作业中梁体受捣固车动荷载影响的结果。精测精捣中顾及起道抄平误差和有砟轨道预拱,能切实有效地控制多跨32 m简支梁桥有砟轨道动态垂向不平顺,使列车高速行驶更加平稳舒适。

复线铁路并行段右线参数算法研究

根据铁路建设项目施工需要,在系统学习分析相关文献的基础上,对于复线铁路并行段右线参数算法进行研究,提出采用平行线法和几何法分别推算右线交点平面坐标和变坡点里程的思路,并利用实测数据进行检验,证明该算法的正确性和便捷性,对复线铁路工程施工和维护具有一定的应用价值。

地铁运营线无砟轨道消除抖动晃车的精测精调技术

目前,一些城市地铁运营线出现列车抖动和晃车现象,直接影响市民乘坐的舒适感。本文采用高速铁路快速精密检测系统及其配套的精密测调技术,考虑扣件的允许调整量和轨调整材料的差异性约束,运用整数规划优化算法,得到轨道10 m以上波长不平顺最优化的调整方案,解决了轨道不平度引起的列车晃动问题,为城市地铁高规律性运维技术创新探索了一条切实有效的途径。实践成果对制定城市轨道交通工程勘察相关技术规范具有参考价值。

高铁无砟轨道钢轨精调优化算法

长钢轨应力放散锁定后的轨道精调是确保客运专线无砟轨道几何形位高平顺性的必要阶段。精调作业常通过轨道几何状态测量仪采集轨道三维数据,利用配套精调软件包手动模拟得出调整方案,指导轨道精调。模拟精调中常常反复调整才能使基准轨平顺性达标,自动化程度低。基准轨平顺性满足要求后,仅依靠轨距、轨距变化率、水平和扭曲等参数控制非基准轨,会降低其平顺性。为此,提出利用L1范数最优原则进行双轨精调的优化算法（optimization algorithm of double-rails track fine adjustment,OADTFA）,建立顾及基准弦端点偏差的平顺性约束,增加非基准轨轨向、高低约束,采用逐点移动基准弦分组调整策略,由单纯形法求解优化调整量。实测数据测试结果表明,OADTFA可实现钢轨自动化精调,确保双轨任意处几何形位高平顺性,自动给出最优左右轨调整量。