高速磁浮轨道检测系统地面处理软件的设计

为了解决高速磁浮轨道检测数据量大、处理难度大、处理程序不方便一线工人操作的问题,对数据处理类软件的设计方法进行了研究,分析了高速磁浮轨道检测各数据对象在处理工具与处理流程方面的差异性,设计了基于LabVIEW、Matlab及Python混合编程的高速磁浮轨道检测系统地面处理软件;该软件利用LabVIEW简单快捷的软件交互界面开发,结合Matlab强大的计算能力和Python在图像处理领域的成熟算法,快速完成工程软件的开发工作,实现大量数据的“一键式处理”,解决实际工程需求;同时将不平顺处理模块、磁场处理模块及图像处理模块单独封装为可执行文件进行调用,极大地提高了代码运行的稳定性和可维护性,便于进行功能扩展。

基于激光雷达与机载光电成像融合的高速轨道形变检测系统设计

高速轨道形变是指高速铁路轨道在运营过程中由于列车荷载、温度变化、地基沉降等因素而发生的变形现象,极大影响了高速铁路车辆的行驶安全性,为此,设计了基于激光雷达与机载光电成像融合的高速轨道形变检测系统;通过激光发射器、激光信号接收器的结构设计与组装,实现激光雷达成像模块的设计,从无人机、光电摄像机、云台等方面,完成对机载光电成像模块的设计,实现图像数据的融合处理;在硬件优化系统的支持下,生成高速轨道的激光雷达与机载光电图像,经过去噪、畸变校正、去雾等操作,完成对初始图像的预处理;采用加权融合的方式,得到激光雷达与机载光电融合图像,并提取融合图像的边缘特征,计算高速轨道位置坐标,通过坐标计算结果与轨道初始结构数据的比对,输出高速轨道形变的检测结果;实验结果表明:所设计系统的平均状态误检率为2.3%,形变量检测误差平均值为0.15 mm,具有良好的检测能力。

基于“双碳”目标的高速磁浮轨道系统绿色建造

“双碳”战略倡导绿色、环保、低碳的生活方式,我国已将“双碳”战略全面融入交通运输长期发展规划,要求加快推进交通运输绿色低碳转型。高速磁浮利用磁力悬浮的技术实现列车的高速运行,其能耗仅为传统轮轨列车的1/3左右,作为一种新型的绿色轨道交通工具,其具有安全、便捷、高效、绿色等特点。从建造全生命周期角度出发,通过对高速磁浮轨道系统模块化设计、智能化施工进行分析研究,总结高速磁浮轨道系统绿色建造的相关技术,促进高速磁浮轨道系统建造全生命期内,从而达到节约资源、保护环境、减少污染的目的。

高速磁浮轨道垂向不平顺动态检测系统设计

针对高速磁浮轨道垂向不平顺检测,提出了一种基于惯性基准法原理的随车搭载型动态检测系统,并通过试验验证了该系统可满足±0.2 mm的检测误差要求.针对同步电机长定子齿槽形式的检测面,设计了一种削弱"齿槽纹波效应"的算法,可将齿槽形状引入的波动影响限制在±5mm范围内.最后,根据检测要求分析有关传感器的选型,并提供了相应结构平台的初步设计考虑.

高速磁浮轨道不平顺检测系统去噪算法

针对搭载式高速磁浮轨道不平顺检测系统,分析系统输出测量信号的噪声来源,除包括普遍存在的高频噪声外,还包括轨道梁接缝和定子接缝及定子面齿槽结构引入的结构噪声、车辆悬浮振动引入的低频悬浮振动噪声。根据噪声特点设计去噪算法,轨道梁接缝引入的结构噪声可用于里程定位校准,在对该结构噪声予以保留的基础上,首先采取对测量值进行阈值判断的算法去除其他结构噪声;然后,采用改进经验模态分解的自适应阈值去噪算法,去除残留结构噪声和高频噪声;最后,根据惯性基准法原理,采用频域积分法去除低频悬浮振动噪声。仿真计算结果表明:采用去噪算法可有效去除系统测量过程中由于轨道结构和系统搭载环境引入的噪声,信噪比增益提高约1倍,验证了算法的有效性。

高速磁浮动态轨道检测系统数据处理流程研究

为保障高速磁浮列车运营安全,必须对轨道进行周期性检测和维护,传统的以人工、轨检车巡检的检测方式会影响车辆正常运营且检测效率低。在分析轨道和转向架特点基础上,设计了搭载式的动态轨道检测系统。该系统具有可移植性强、检测效率高的特点。提出了检测系统的离线数学检测模型,并以仿真数据验证了模型的有效性,通过试验证明系统检测误差在±0.2 mm以内。

时速600 km高速磁浮新型轨道精调系统研究

研究目的:为了确保高速磁浮列车行驶在长大干线时具有良好的运行安全性及舒适性,轨道平顺性具有极为苛刻的要求,因此有必要将提供高平顺性的轨道结构和提供支承作用的桥梁相分离,以降低制造及施工难度。故需研究新型轨道结构形式,进而基于该磁浮轨道结构的特点来研发新型精调系统,从而为实现并保持轨道系统的高平顺性提供有效途径。研究结论:(1)提出的在叠合梁或箱形梁上铺设轨道板的新型高速磁浮轨道结构,只需确保轨道板的高精度加工制造及精调,从而避免对轨道梁的整体高精度要求;(2)构建了一套高速磁浮新型轨道结构精调系统,主要包含磁吸式精调棱镜、实现轨道板定位点同精调棱镜空间位置进行转换的精调软件、集轨道板三维精调和下压固定于一体的精调爪、精调爪同轨道板及承重梁之间的连接支撑装置,可解决实现高速磁浮精调工程化的关键问题;(3)本文对高速磁浮新型轨道精调技术的研究成果,可为高速磁浮工程建设及运维提供参考和借鉴。

高速磁浮桥上梁轨道系统方案研究

针对高速磁浮交通新项目前期选线中主要采用的高架线路方案开展了相关工程化应用研究,并介绍了针对高速磁浮高架线路轨道系统方案的优化研究进展。研究立足于优化磁浮系统布置、提高安全疏散效率、节约用地、提高环境保护水平等原则,明确了桥上梁轨道系统方案及相关系统设备布置,提出了结合桥上梁形式的安全疏散逃生方案。通过动模型试验与有限元仿真分析方法,研究了磁浮列车通过桥上梁结构时的空气动力学性能,表明磁浮列车的高速通过空气动力学性能符合要求;结合上海磁浮示范线进行了桥上梁方案的在线模拟展示和降噪性能测试,结果表明,结合声屏障,可将磁浮列车高速气动噪声降低最高13 dB(A)。研究结论在相关工程方案中得到了应用,可为类似高速交通系统工程提供参考。

高速轨道检测系统

正轨道检测系统主要检测轨道几何尺寸偏差,包括轨距、轨向、高低、水平、三角坑的几何不平顺。通过对轨道的周期性、全项目的等速动态检测,全面掌握线路质量状态,指导养护与维修,保障行车安全。我国的轨道检测技术在发展中不断进步,检测设备为第四代和第五代轨道检测车。自主研发的第四代轨道检测车——GJ-4型轨道检测车,最高检测速度160km/h;

高速轨道检测系统精确控制技术

正轨道检测系统经过多年的开发和应用,已经成为检查轨道病害、指导线路养护维修、保障行车安全的重要手段。列车正常运行时有加速、减速和恒速3个状态,轨道检测系统必须能够剔除列车运行速度变化对测量结果的影响,实现方式采用空间采样信号。目前,高速轨道检测系统按0.25m对传感器进行一次数据采集,这样列车运行速度的变化不会对检测结果产生影响。适应高速轨道检测、

磁浮轨道检测系统综述

介绍了上海磁浮交通系统的轨道检测系统的工作原理、系统构成、功能和数据分析方法。该检测系统大部分路段可以实现自动检测,少量路段定期人工半自动检测,以满足正常维护的需要。

基于惯性法的磁浮轨道长波不平顺检测及其实现

轨道长波不平顺是影响磁浮列车平稳性和乘坐舒适性的主要因素,利用自动化测试系统是检测轨道平顺性的有效手段。提出了一种用于磁浮轨道长波不平顺的惯性检测方法,结合GPS技术实现轨道的定位。配置相应的检测系统,系统中利用多线程并行处理技术实现GPS-OEM板数据和数采卡数据的同步记录;由速度信号控制加速度信号和间隙信号的等空间间隔采样;并且设计了线性相位IIR移变滤波器来实现对长波不平顺成分的提取。测试结果表明该检测方法能实现磁浮轨道长波不平顺准确测量,检测结果不受列车运行速度变化的影响,可方便的提取特定波长范围内的轨道不平顺成分,同时使用GPS能准确可靠的实现梁跨范围内的定位。

高速磁浮交通与城市轨道交通运营场景差异性分析

以高速磁浮交通OCS(运行控制系统)和城市轨道交通FAO(全自动运行)系统为着眼点,分析了两类系统的系统构成及运营场景,剖析了两类系统的差异性。两类系统运营场景的差异性主要体现在固有性、功能性和过程性等3方面,且不同交通系统之间存在可借鉴之处。

关于高速轨道交通系统安全性的探讨

通过分析高速轮轨铁路交通事故,得出发生脱轨的可能性是评价轨道交通系统安全性的主要依据的结论;然后通过分析比较轮轨系统和磁浮系统在构造上和技术上防止脱轨的各种措施,得出磁浮系统的安全性高于轮轨系统的结论。

“高速磁浮列车空气动力学”专刊简介

中国轨道交通发展历经几代技术创新与革命,取得了令世界瞩目的成就。然而,轮轨系统也极大限制了轨道交通进一步高速化,磁浮技术在轨道交通上的运用便应运而生。“十三五”期间,国家重点研发计划“先进轨道交通”重点专项中设立了“高速磁浮交通系统关键技术”研究课题,研发600 km/h高速磁浮交通系统,历经5年刻苦攻关、自主创新,解决了高速磁浮的诸多技术难题,掌握了高速磁浮设计、制造及评估方法,建立了开放的研发、制造与试验平台,形成了可持续研发能力。2021年7月20日,我国自主研制的600 km/h高速磁浮交通系统成套装备正式面世,标志着高速磁浮向工程化应用领域迈出了关键一步。

超高速磁浮轨道梁体系的跨平台耦合振动分析

轨道梁是磁浮交通线路中非常重要的结构部件,对其结构性能的分析,特别是针对其在高速运动列车作用下的耦合动力分析非常关键,与列车的运行安全性以及稳定性直接相关.针对600 km/h超高速磁浮轨道梁的动力耦合进行研究,基于5刚体30自由度车辆模型和考虑剪切影响的Timoshenko空间梁单元模型,建立了磁浮轨道梁的空间耦合分析模型.在跨平台耦合分析框架的搭建中,采用多体动力学软件Simpack,大型有限元软件ANSYS和可视化仿真工具MATLAB/Simulink联合建模方法,并引入PID控制器对整个悬浮控制系统进行主动控制,将整个系统划分为车辆主系统、控制器子系统以及轨道梁-桥墩子系统,建立了磁浮列车-控制器-轨道梁耦合振动模型.以24.768 m跨度的简支桥梁为例,研究了超高速磁浮列车运行时列车、轨道梁的竖向动力响应,并评估了控制系统的动态性能,给出了考虑桥墩参振影响的多参数动力响应变化规律,可为未来超高速磁浮工程的建设提供技术支撑.

高速磁浮列车长定子轨道几种故障情况的分析

与轮轨交通不同,高速磁浮列车轨道是一种同步直线电机的长定子,其因长距离露天铺设,有可能会出现定子电缆下挂、定子电缆绝缘层破损、铁芯环氧层老化破裂以及定子段间大错牙等故障情况,这些故障将直接影响列车的安全高效运行。为了实现上述故障的快速检测,以磁场为研究对象,对高速磁浮长定子电机及其轨道进行建模,仿真分析上述故障情况下的行波磁场,探讨主漏磁场与故障之间的规律,其中电缆下挂和铁芯环氧层老化破裂故障对应行波磁场的减弱,极端情况下减弱程度为25%;绕组绝缘层破损造成三相短路故障对应行波磁场强度增大近5倍,5和7次谐波也更加明显;轨道不同方向错牙故障对应行波磁场幅值的不同大小变化,当上下偏移3 mm时,变化程度约为10%,这些规律为后续的轨道故障检测工作提供理论依据。

基于轨排特征的中低速磁浮轨道检测里程校正方法

为了对中低速磁浮轨道的绝对里程起始点和相对里程实施校正,基于中低速磁浮轨排特征,提出了一种轨道检测里程自动校正方法。利用轨缝、轨排长度及其组合,提出了轨排匹配的优化算法并设计了轨道检测数据的最小长度的搜索流程;通过采用对标准轨排数值相邻元素求和后比较的方法,避免了气温等因素导致的轨缝漏检。为验证该方法的检测精度,给出了匹配误差计算公式,并在唐山中低速磁浮试验线进行了试验验证。结果表明,该方法可使里程的检测误差范围保持在1.2 m之内,提高了相对里程的检测精度,简便有效,具有良好的工程应用价值。

CRTSⅢ型轨道板自动化检测系统性能评价方法

针对当前CRTSⅢ型轨道板各类板检测方法没有统一检测方法性能评价技术标准这一问题,本文提出了一种CRTSⅢ型轨道板自动化检测系统性能评价方法,主要包括系统检测效率和检测稳定性分析、平面翘曲检测精度分析、垂向和横向检测精度分析、环境温度变化对系统测量精度的影响分析等。工程实例数据表明,该方法可全方位、多角度地对CRTSⅢ型轨道板自动化检测系统进行性能评价,可靠性和实用性较强,对各类高铁轨道板检测方法的科学系统地性能评价具有参考价值。

高速磁浮交通专题介绍

2002年12月31日,采用常导电磁悬浮技术的世界首条高速磁浮商业运营线——上海磁浮列车示范运营线开通试运营,迄今仍然保持着世界上地面客运交通系统的最高时速记录。在科技部“十五”至“十二五”持续支持下,在消化吸收德国常导高速磁浮交通技术的基础上,不仅开发了大量车辆、牵引和运控等关键设备的备品备件和维护检测设备,还实现了430km/h的稳定安全持续运行,积累了自主化运营维护的独特经验。