無砟軌道幾何狀態靜態評價方法與平順性控制技術研究

《無砟軌道幾何狀態靜態評價方法與平順性控制技術研究》是依託南昌大學，由朱洪濤擔任項目負責人的地區科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：無砟軌道幾何狀態靜態評價方法與平順性控制技術研究
• 項目類別：地區科學基金項目
• 項目負責人：朱洪濤
• 依託單位：南昌大學

項目摘要

目前無砟軌道的內部幾何尺寸的表達與控制主要是通過外部幾何尺寸測量來實現，其成本與效率難以平衡。弦測法作為軌道平順性測量主要方法之一，受限於其幅頻特性，理論價值未得到應有的重視。本研究從其以小推大算法出發，就弦測法的長波特性、偏矢測量等問題進行理論研究，為無砟軌道正線及道岔的平順性有效監測與評價提供解決方案。另，鑒於高鐵無砟軌道的特殊結構與高平順性要求，既有的基於外部幾何尺寸的養修技術存在著適用性問題。為此，本研究在全面分析繩正法、坐標法技術特性的基礎上，認為開發一種基於軌道平順性的整正技術，是解決目前效率與精度矛盾的理性選擇。該技術的主要特徵包括：以恢復高鐵無砟軌道的平順性為目標，通過對軌道平順性數據建立向量模型，構造疊代解法，獲得在慣性坐標系下的整正量的數值解。前期現場試用證明，該方法整體最佳化軌道平順性，且無需外部標誌物的信息，或能為無砟軌道的平順性控制提供一套創新的理論與方法。

結題摘要

本計畫圍繞高鐵無砟軌道精測、精調的適用方法與技術進行研究。 關於精測方法，研究了絕對測量及其對高鐵無砟軌道平順性控制的作用，結果表明，絕對測量“原理正確”，但不僅存在測量效率低、環境適應性差等適用性問題，理論上其平順性控制能力也無法滿足要求，而其用於評價高鐵長波平順性的150m/300m矢距差校驗方法的空間頻域特性混亂且存在幅值增益為0的死區。圍繞擁有效率、平順性檢測精度和環境適應性優勢的相對測量方法，研究了用於消除其里程累積誤差的軌枕定位技術，比150m/300m矢距差校驗方法物理意義更清晰、頻域特性更理想的用於速算長波平順性的中點弦測“以小推大” 加密採樣逐點遞推算法，為了實現相對測量線路中線坐標控制和提高長波測量精度的“相對+絕對”複合測量技術，形成了一套適用於無砟軌道平順性控制的幾何狀態靜態評價方法。 關於精調方法，研究了傳統的相對測量調軌算法，結果表明，基於漸伸線原理的繩正法等對數據擾動敏感，存在無法克服的累和問題，不能滿足高鐵無砟軌道的平順性作業要求。研究並揭示了絕對測量“坐標法調軌”的本質是“偏差法調軌”和“原位法調軌”，即測量方法必須能夠保證線路中線橫、垂向偏差與軌枕位置對應且體現準確的線路線形，同時調軌算法必須能夠保證將該偏差消除在原位而不向相鄰軌枕傳遞。研究了依據相對測量數據識別線路曲線四大特徵點、曲線半徑等關鍵參數和基於奇異濾波及穩健回歸的軌道曲線主點定位方法，解決了因里程累積誤差或實際曲線特徵點位移等所導致的實測、設計曲線失配及其引起的線路中線偏差異常問題，使相對測量具備了套用“偏差法調軌”和“原位法調軌”的必要條件。最後，研究了基於相對測量中點弦測模型的精調量疊代求解問題，可得到累和最小、對線路線形擾動最小、能在不超出高鐵無砟軌道扣件可調範圍顯著改善線路平順性的最終調整方案。 本計畫研究成果已產業化，在大幅提高精測效率、降低精調工作量和成本的同時，使我國無砟軌道TQI控制水平從單純依賴絕對測量調軌的3.0左右降低至2.0以下，社會效益和經濟效益顯著。