惯性基准法在地铁轨道检测中的应用

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作者 曹志 高洪清 +1 位作者 王威 刘华云 《计算机测量与控制》 2024年第2期99-104,共6页

地铁的使用寿命与地铁轨道的损耗状况有关,及时地发现轨道问题,并加以修复可以有效提高地铁使用寿命;为了提升城市地铁的使用寿命,研究构建了一个基于惯性基准法的地铁轨道波磨损耗检测系统;该系统以惯性基准法为核心,配合加速度计,及... 地铁的使用寿命与地铁轨道的损耗状况有关,及时地发现轨道问题,并加以修复可以有效提高地铁使用寿命;为了提升城市地铁的使用寿命,研究构建了一个基于惯性基准法的地铁轨道波磨损耗检测系统;该系统以惯性基准法为核心,配合加速度计,及检测车辆,对地铁轨道的波磨损耗情况进行检测;结果显示,惯性基准法的检测标准差,总是低于弦测法的检测标准差,检测长度为400 m时,弦测法的检测标准差为0.79 mm,而惯性标准法的检测标准差为0.72 mm;基于惯性基准法的检测系统的检测结果与实际情况基本一致;研究构建的地铁轨道波磨损耗检测系统的检测成本更低,且检测精度符合实际应用需求。 展开更多

关键词 惯性基准法 地铁轨道检测 波磨损耗 弦测法 加速度计

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基于惯性基准法的高速铁路纵断面线形平顺性研究 被引量：9

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作者 李帅 易杨明 +2 位作者 王源 陈嵘 王平 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第8期1901-1910,共10页

为研究线路竖曲线引起的长波高低不平顺超限问题,采用基于惯性基准法的虚拟轨检技术,建立高速列车—线路动力学仿真模型,通过车体加速度与车体-车轮相对位移反演得到虚拟不平顺,进而分析列车检测速度,竖曲线半径、长度、坡度差、夹坡段... 为研究线路竖曲线引起的长波高低不平顺超限问题,采用基于惯性基准法的虚拟轨检技术,建立高速列车—线路动力学仿真模型,通过车体加速度与车体-车轮相对位移反演得到虚拟不平顺,进而分析列车检测速度,竖曲线半径、长度、坡度差、夹坡段长度等竖曲线基本参数对虚拟不平顺的影响规律。分析结果表明:检测速度与竖曲线半径对虚拟长波不平顺影响较大,同时将计算结果与规范对比,建议对于设计时速为300 km/h的高速铁路,在设计允许的条件下,竖曲线长度和夹坡段长度设计值应大于500 m。 展开更多

关键词 高速铁路 惯性基准法 虚拟轨检技术 线路纵断面 长波不平顺

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基于惯性基准法的短波不平顺影响因素研究 被引量：3

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作者 徐金辉 许晨霄 +2 位作者 冯青松 王浩 孙魁 《深圳大学学报（理工版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期347-357,共11页

针对轨面短波不平顺敏感因素问题,利用多体动力学软件Universal Mechanical建立车辆-轨道耦合动力学模型,基于惯性基准法原理仿真检测轨面短波高低不平顺,分析轨道结构及其关键参数对轨面短波高低不平顺的影响.分析结果表明,柔性轨道估... 针对轨面短波不平顺敏感因素问题,利用多体动力学软件Universal Mechanical建立车辆-轨道耦合动力学模型,基于惯性基准法原理仿真检测轨面短波高低不平顺,分析轨道结构及其关键参数对轨面短波高低不平顺的影响.分析结果表明,柔性轨道估算不平顺大于无质量轨道,最大幅值差为0.076 mm,轨道结构振动对轨面短波高低不平顺具有一定影响,主要影响波长范围为0.15~0.46 m;扣件系统垂向刚度对短波不平顺的影响较大,幅值变化明显,波长0.15~0.33 m内轨道谱随扣件刚度的增大显著增大;短波不平顺随扣件阻尼、路基支承刚度及路基支承阻尼的增大而减小,主要影响波长范围分别为0.27~0.46、0.15~0.33及0.28~0.40 m;短波不平顺随轨枕间距的增大而略增大.研究成果可为短波不平顺的维护与控制提供理论依据,为列车运营安全提供保障. 展开更多

关键词 铁道工程 惯性基准法 短波不平顺 车辆-轨道耦合动力学 柔性轨道 轨道谱

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基于惯性基准法的轨道高低不平顺影响分析 被引量：4

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作者 刘堂辉 刘锦辉 +3 位作者 冯青松 许晨霄 刘文武 罗信伟 《都市快轨交通》 北大核心 2022年第2期117-123,共7页

为研究轨道结构敏感因素对中长波高低不平顺的影响,建立了车辆—轨道耦合模型,基于惯性基准法仿真检测轨道高低不平顺,分析了轨道结构振动及不同扣件刚度、路基支承刚度和轨枕间距对高低不平顺的影响。结果表明:在波长2~6m范围内,柔性... 为研究轨道结构敏感因素对中长波高低不平顺的影响,建立了车辆—轨道耦合模型,基于惯性基准法仿真检测轨道高低不平顺,分析了轨道结构振动及不同扣件刚度、路基支承刚度和轨枕间距对高低不平顺的影响。结果表明:在波长2~6m范围内,柔性轨道估算不平顺明显大于无质量轨道不平顺;从时域角度分析时,扣件刚度、路基支承刚度和轨枕间距对高低不平顺影响较小,而从频谱角度分析时,轨道谱变化明显且主要影响波长2~4 m、2~10 m、2~3 m范围内的高低不平顺。因此,分析轨道不平顺的分布特征及其发展变化规律时,应结合幅值和轨道谱角度综合分析。 展开更多

关键词 轨道交通 惯性基准法 高低不平顺 车辆—轨道动力学 敏感因素

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基于惯性基准法地铁钢轨波磨检测方法研究 被引量：7

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作者 刘力 赵晓男 陈光雄 《机械》 2018年第8期30-34,共5页

为了检测钢轨波磨,不同于传统波磨检测方法,在MATLAB环境下处理车辆轴箱振动信号得到钢轨波磨波形。对传统惯性基准法原理做出改进,提出一种新的信号处理计算方法。在列车轴箱上安装加速度传感器,采集北京地铁波磨轨道轴箱垂向振动加速... 为了检测钢轨波磨,不同于传统波磨检测方法,在MATLAB环境下处理车辆轴箱振动信号得到钢轨波磨波形。对传统惯性基准法原理做出改进,提出一种新的信号处理计算方法。在列车轴箱上安装加速度传感器,采集北京地铁波磨轨道轴箱垂向振动加速度信号,针对轨道振动信号非平稳、非线性的特点,提出运用EMD与小波阈值去噪方法相联合对振动加速度进行降噪处理,然后设计积分器对重构振动信号进行积分,为保证检测精度,再将积分结果通过一高通滤波器。结果显示,该检测计算方法能准确有效地计算出钢轨波磨。 展开更多

关键词 波磨检测 惯性基准法 EMD 小波阈值去噪 数值积分 高通滤波

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基于惯性基准法的轨道短波不平顺检测系统 被引量：6

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作者 李浩然 侯智雄 +1 位作者 刘伶萍 魏世斌 《铁道建筑》 北大核心 2019年第6期105-108,共4页

为了有效检测轨道短波不平顺,研制了构架式短波不平顺检测系统。该系统基于惯性基准法设计新型的机械部件,利用加速度计和位移计采集数据,并选择合适的电路参数设计模拟滤波器及对应的数字补偿滤波器以完成数据的预处理,然后设计以1个... 为了有效检测轨道短波不平顺,研制了构架式短波不平顺检测系统。该系统基于惯性基准法设计新型的机械部件,利用加速度计和位移计采集数据,并选择合适的电路参数设计模拟滤波器及对应的数字补偿滤波器以完成数据的预处理,然后设计以1个基窗和2个修正窗并联的高通滤波器截取检测范围内的波长,最后通过综合运算合成得到轨道短波不平顺几何参数。在轨检车上应用该系统进行现场复核,结果表明,该系统能够正确反应轨道短波不平顺的实际状况。 展开更多

关键词 地铁 短波不平顺 轨道检测 惯性基准法 滤波

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基于惯性基准法的轨道高低不平顺检测与预警系统 被引量：2

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作者 俞军燕 高一凡 +3 位作者 王晨阳 邓桂棠 苏永生 李懋 《交通工程》 2021年第1期33-39,共7页

轨道高低不平顺是轨道线路不平顺的类型之一,当车辆运行时,严重的轨道高低不平顺会加剧垂向振动,降低车辆的平稳性,因此,为保证车辆安全运行,在轨道线路维护中对轨道高低不平顺的检测是至关重要的.针对传统轨道高低不平顺检测方法的不足... 轨道高低不平顺是轨道线路不平顺的类型之一,当车辆运行时,严重的轨道高低不平顺会加剧垂向振动,降低车辆的平稳性,因此,为保证车辆安全运行,在轨道线路维护中对轨道高低不平顺的检测是至关重要的.针对传统轨道高低不平顺检测方法的不足,设计出一套新型的轨道高低不平顺检测与预警系统,该系统以惯性基准法为基础,结合惯组单元、激光摄像、工控机等现代化技术进行研制.相关计算结果表明,该系统能精准、高效地检测出钢轨的高低不平顺,同时能对轨道高低变化趋势做出预测,且整套系统操作简单,易于维护,能为轨道高低不平顺检测装置的未来发展提供一种新思路. 展开更多

关键词 轨道高低不平顺 惯性基准法 惯组单元 激光摄像 工控数据处理 趋势预测

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车轮踏面粗糙度对基于惯性基准法的钢轨波磨检测结果影响分析

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作者 吴泽宇 李明航 +2 位作者 王文斌 吴宗臻 张胜龙 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第15期241-249,共9页

通过在地铁电客车上搭载检测设备,并基于惯性基准法实现轨道波磨快速检测已成为一种重要的技术手段。将车轮踏面粗糙度,多边形车轮以及钢轨表面粗糙度作为输入激励,建立车辆-轨道耦合多体动力学数值模型,分析车轮磨耗对基于惯性基准法... 通过在地铁电客车上搭载检测设备,并基于惯性基准法实现轨道波磨快速检测已成为一种重要的技术手段。将车轮踏面粗糙度,多边形车轮以及钢轨表面粗糙度作为输入激励,建立车辆-轨道耦合多体动力学数值模型,分析车轮磨耗对基于惯性基准法的轨道波磨检测结果的影响。研究结果表明:随着钢轨波磨的加剧,当其特征波长对应的粗糙度级超过车轮踏面粗糙度级接近20 dB时,车轮踏面粗糙度的存在对钢轨波磨特征波长幅值的检测精度影响很小;车轮踏面粗糙度与钢轨波磨特征波长接近且车轮踏面粗糙度幅值与钢轨波磨特征幅值之比大于0.5时,钢轨波磨检测结果的特征幅值显著增大。此时应及时进行车轮镟修对以保证检测结果的精确性。 展开更多

关键词 城市轨道交通 惯性基准法 钢轨波磨 车轮踏面粗糙度

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轨道几何动态惯性测量误差评估方法 被引量：5

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作者 陈仕明 侯智雄 +5 位作者 王昊 魏世斌 秦哲 程朝阳 李颖 赵延峰 《铁道建筑》 北大核心 2022年第5期36-41,共6页

针对轨道动态测量应用场景建立了一套空间相关性的动态测量误差传播评估方法,研究了多种因素对测量准确性的影响,探究切实可行的轨道检测系统误差分析手段。将两类惯性基准测量方法简化成线性时不变系统,输入为特性一致的观测白噪声,由... 针对轨道动态测量应用场景建立了一套空间相关性的动态测量误差传播评估方法,研究了多种因素对测量准确性的影响,探究切实可行的轨道检测系统误差分析手段。将两类惯性基准测量方法简化成线性时不变系统,输入为特性一致的观测白噪声,由此得到的测量误差序列是平稳随机过程;提出了动态测量信噪比指标来描述传感器随机噪声、行车速度、波长和测量误差间的函数关系。结果表明:角速度测量法的信噪比与检测速度无关,加速度测量法的信噪比与检测速度正相关,二者均与轨道不平顺波长负相关;加速度测量法适用于高速检测,而角速度测量法适用于低速检测;为实现200 m轨道长波不平顺的有效测量,须将陀螺仪零偏稳定性指标提升至0.2°/h。 展开更多

关键词 轨道动态测量 惯性基准法 信噪比 误差分析 随机噪声 加速度测量法 角速度测量法

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惯性法轨道不平顺测量仿真研究

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作者 钟海波 吕妍红 李魁 《现代导航》 2011年第4期249-254,共6页

轨道几何不平顺一直是轨道检测的主要项目，它是影响列车运行安全和平稳性最主要的参数。通过不平顺轨道的数值模拟以及车辆轨道动力学仿真，对惯性法测量轨道不平顺进行了仿真研究，分析了各不平顺参数的检测方法，研究了陀螺仪性能对... 轨道几何不平顺一直是轨道检测的主要项目，它是影响列车运行安全和平稳性最主要的参数。通过不平顺轨道的数值模拟以及车辆轨道动力学仿真，对惯性法测量轨道不平顺进行了仿真研究，分析了各不平顺参数的检测方法，研究了陀螺仪性能对测量精度的影响。 展开更多

关键词 轨道不平顺 惯性基准法 数值模拟 车辆轨道耦合动力学

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城市轨道供电轨几何参数动态检测算法

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作者 程朝阳 王昊 +4 位作者 杜馨瑜 韩志 王强 马鹏 魏世斌 《铁道建筑》 北大核心 2024年第10期43-46,共4页

城市轨道供电轨检测一般以基本轨或轨道中心线为基准,受传感器误差和基本轨几何参数变化的影响,检测结果重复性较差。本文基于惯性基准原理,提出了一种全新的城市轨道供电轨几何参数动态检测算法。首先,基于惯性组件建立供电轨检测基准... 城市轨道供电轨检测一般以基本轨或轨道中心线为基准,受传感器误差和基本轨几何参数变化的影响,检测结果重复性较差。本文基于惯性基准原理,提出了一种全新的城市轨道供电轨几何参数动态检测算法。首先,基于惯性组件建立供电轨检测基准;其次,采用激光摄像组件获取供电轨和惯性基准之间的横向、垂向两个自由度的高频距离变化量;最后,融合惯性基准和高频距离变化量数据,输出供电轨导高和供电轨拉出值。利用该算法进行现场实测,试验结果表明:供电轨几何参数的动态检测重复性的第95百分位数小于0.8 mm,检测精度满足检测要求。该算法数据处理量小,不需要外界辅助信息,且检测结果稳定可靠,无基线差异,重复性、再现性好,有较强的实际应用价值。 展开更多

关键词 城市轨道 供电轨检测 惯性基准法 供电轨导高 供电轨拉出值

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轨道平顺性检测方法研究 被引量：7

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作者 尹代洲 张金红 彭登全 《测控技术》 CSCD 2016年第11期119-122,共4页

轨道平顺性是高速铁路安全的重要保障参数,在分析弦测法、光学测量法、惯性基准法及光学摄像法4种常用轨道平顺性检测方法的基础上,研究了惯性连续检测方法。该方法采用中等精度光纤陀螺作为主要传感器,对左、右高低和轨向进行分别测量... 轨道平顺性是高速铁路安全的重要保障参数,在分析弦测法、光学测量法、惯性基准法及光学摄像法4种常用轨道平顺性检测方法的基础上,研究了惯性连续检测方法。该方法采用中等精度光纤陀螺作为主要传感器,对左、右高低和轨向进行分别测量,设计了专用分组地推算法,能够适应各种速度下的高精度连续检测。最后,对该方法的核心部分进行了实验仿真。结果表明,惯性连续检测方法的惯性器件平顺性检测精度小于0.3 mm,总误差小于1 mm,满足平顺性检测指标要求,为研制新一代轨道检测设备奠定了基础。 展开更多

关键词 轨道平顺性 弦测法 惯性基准法 光学测量法 惯性连续检测法

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轴箱振动计算轨道不平顺方法研究 被引量：1

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作者 汪忠海 罗晋楠 张济民 《机械设计与制造》 北大核心 2022年第4期97-100,共4页

为实现在既有运营线路上动态测量轨道不平顺,对通过轴箱的加速度信息计算轨道不平顺的方法进行研究。分析了在时域和频域上使用轴箱加速度轨道不平顺的计算方法,并在同济大学轨道交通实验线上进行实验测试。分别使用频域和时域计算法对... 为实现在既有运营线路上动态测量轨道不平顺,对通过轴箱的加速度信息计算轨道不平顺的方法进行研究。分析了在时域和频域上使用轴箱加速度轨道不平顺的计算方法,并在同济大学轨道交通实验线上进行实验测试。分别使用频域和时域计算法对测试数据进行分析处理,得到轨道不平顺。对使用上述两种方法的计算结果进行验证比较和理论分析。实验结果表明,通过轴箱上的加速度进行计算能够反映轨道上的不平顺情况,并且在时域上计算的效果更好。 展开更多

关键词 轨道不平顺 惯性基准法 加速度信号

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低速磁浮轨道几何参数测量系统 被引量：13

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作者 周文武 吴峻 +1 位作者 李中秀 张兴华 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期51-55,共5页

轨道几何状态是影响低速磁浮列车运行安全性和舒适性的重要指标,因此,必须定期测量轨道几何参数,并根据测量结果结果开展轨道维护,使轨道状态保持良好。利用FMS01完成了唐山1.5km低速磁浮轨道线路几何参数测量,结果表明,以用水准仪的精... 轨道几何状态是影响低速磁浮列车运行安全性和舒适性的重要指标,因此,必须定期测量轨道几何参数,并根据测量结果结果开展轨道维护,使轨道状态保持良好。利用FMS01完成了唐山1.5km低速磁浮轨道线路几何参数测量,结果表明,以用水准仪的精密测量高低结果为参考,FMS01的高低测量最大误差不超过±0.7mm;以多次测量的平均值为参考,各参数测量的最大误差不超过±0.2mm。 展开更多

关键词 F轨 轨道几何参数 惯性基准法 低速磁浮列车

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陀螺仪噪声对轨道高低不平顺检测的影响 被引量：3

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作者 程朝阳 赵延峰 +3 位作者 陈仕明 韩志 张茂轩 魏世斌 《铁道建筑》 北大核心 2022年第3期46-51,共6页

基于Allan方差和功率谱密度的关系,测定陀螺仪的角度随机游走、零偏不稳定性、角速率随机游走等分形噪声的功率谱密度;利用测定的分形噪声功率谱密度计算对应噪声的比例因子,并采用快速傅里叶变换仿真三种分形噪声的时间序列样本。用最... 基于Allan方差和功率谱密度的关系,测定陀螺仪的角度随机游走、零偏不稳定性、角速率随机游走等分形噪声的功率谱密度;利用测定的分形噪声功率谱密度计算对应噪声的比例因子,并采用快速傅里叶变换仿真三种分形噪声的时间序列样本。用最小二乘法拟合仿真分形噪声得到对数斜率并与分形噪声的标准功率谱比对,验证了仿真分形噪声的真实性。推导基于陀螺仪的轨道高低不平顺检测算法,并以正弦波窄带信号模拟轨道不平顺,通过链式法则对时间和空间求导以获取高低不平顺对应的陀螺仪角速率。陀螺仪角速率叠加仿真分形噪声后,基于陀螺仪的轨道高低不平顺算法获得轨道不平顺,减去相同的算法流程处理未叠加噪声的陀螺仪角速率获得的轨道不平顺,二者差值可表征陀螺仪噪声对轨道高低不平顺检测的影响。 展开更多

关键词 高速铁路 陀螺仪 分形噪声 高低不平顺 ALLAN方差 惯性基准法 数字滤波器

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轨道质量指数检测一致性分析 被引量：7

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作者 程朝阳 李颖 +1 位作者 刘正毅 魏世斌 《中国铁路》 2020年第10期105-109,共5页

通过分析日常巡检及联调联试不同速度级轨道质量指数(TQI)检测的一致性,表明其差异性主要与高低单项标准差相关;对比不同型号轨道检测系统的一致性,数字式轨道检测系统TQI检测值离散程度较小;分析高低检测项合成主分量原始信号功率谱,... 通过分析日常巡检及联调联试不同速度级轨道质量指数(TQI)检测的一致性,表明其差异性主要与高低单项标准差相关;对比不同型号轨道检测系统的一致性,数字式轨道检测系统TQI检测值离散程度较小;分析高低检测项合成主分量原始信号功率谱,得到高低拉线位移计随检测速度的变化情况及噪声分布;在滤除位移计噪声并基于原轨道检测系统重放现场数据后,显示滤除噪声后的现场数据TQI一致性明显增强,因此高低拉线位移计的噪声信号是影响TQI检测一致性的主要因素。 展开更多

关键词 轨道质量指数 TQI 轨道检测系统 惯性基准法 功率谱分析 拉线位移计

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轨道几何动静态检测分析 被引量：3

17

作者 张建 程朝阳 +3 位作者 李颖 王凡 郝晋斐 韩志 《中国铁路》 2022年第8期180-185,共6页

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... 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。 展开更多

关键词 高速铁路 轨道几何动静态检测 弦测法 惯性基准法 空间曲线

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城轨车辆车载轨道几何参数检测系统的研制 被引量：2

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作者 赵心颖 李翔飞 王宇 《机电工程技术》 2023年第4期257-261,274,共6页

针对目前城市轨道交通中安装于工程车辆的轨道几何参数检测系统不能真实反映列车实际在途运行时的轨道几何状态问题,研制了基于载客车辆的轨道几何参数检测系统,在列车日常载客行驶的同时,实现对轨向、轨距、水平、高低、三角坑、钢轨... 针对目前城市轨道交通中安装于工程车辆的轨道几何参数检测系统不能真实反映列车实际在途运行时的轨道几何状态问题,研制了基于载客车辆的轨道几何参数检测系统,在列车日常载客行驶的同时,实现对轨向、轨距、水平、高低、三角坑、钢轨断面磨耗等轨道几何参数的实时采集和分析。通过研究基于非接触式激光测量技术和惯性基准测量等技术,载客车上集成安装激光摄像组件及惯性测量组件,实现了钢轨外形轮廓的实时测量及各传感器的姿态跟踪测量。最后通过上位机采集软件实现了原始数据的收集、各个轨道几何参数的合成计算、检测结果报表的自动传输等功能,并在实际轨道线路上进行了各参数的人工设置障碍测试。结果表明:轨距参数检测精度小于0.8 mm,高低参数精度小于或等于1 mm,轨向、水平、三角坑参数检测精度小于或等于1.5 mm,验证了系统检测的准确性;对比分析多趟检测结果,各参数重复精度均小于0.5 mm,验证了系统具有较高的稳定性。 展开更多

关键词 轨道几何参数检测 数字激光 惯性基准法 数据采集

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