一种铁路接触网激光测量系统

本文介绍了利用距离传感器、角度传感器、位移传感器、CCD摄像机和嵌入式数据处理技术实现对铁路接触网几何参数进行测量的激光测量系统.本文叙述了测量系统的组成和测量原理,详细介绍了系统的数学模型和误差分析,并对铁路接触网主要测量参数的不确定度进行了分析和评定.与以往的测量方式相比,此测量系统可进行方位向旋转,从而对铁路接触网的测量参数更全、速度更快,测量精度可达±5mm.     

接触网动态仿真模型建立及分析

以我国铁路普遍采用的全补偿简单链形悬挂接触网为研究对象,建立弓网系统的动态仿真模型。受电弓采用三维柔性体模型等效,吊弦视为仅承受拉力的非线性弹簧,接触网采用三维实体单元离散,通过弓网之间的接触实现弓网系统的耦合。在进行接触网瞬态动力学分析前进行了接触网的找形分析。仿真结果表明:弓网间接触力的波动范围随列车速度的增加而增大;受电弓经过时,同一跨内1#和7#吊弦动态作用力波动范围最大,一个周期内吊弦存在拉伸和压缩状态,弓网相对滑动过程中更容易出现疲劳损坏;其余吊弦均只承受拉力,工作环境较好,不易出现疲劳破坏。     

大直径在线高精度测量不确定度分析

讨论了基于"弓高弦长法"测量原理,由3只精密激光位移传感器组成的大直径非接触在线测量装置的测量不确定度。针对被测大轴的尺寸,选择固定的弦长;基于两标准尺寸的外圆盘进行弦长参数的标定;通过3只传感器的对称布置、相对测量、多次测量求平均值等措施,简化了测量装置的结构、方便了标定和测量过程、提高了直径测量精度。对于直径500 mm~510 mm的大轴,当其圆度误差不超过30μm、3只传感器光线的不平行度误差小于0.5°、上下传感器的不对称小于1 mm、标定和测量时中间传感器光线不对中误差小于1 mm时,直径测量结果的不确定度小于3μm。     

不稳定碎石道床接触导线高度调整方案研究

为解决新建电气化铁路或改造电气化铁路在工期紧张、有砟道床稳定前接触导线高度调整的问题，从线路、吊弦计算基础数据测量、软件计算、吊弦预制及安装、接触网补偿张力、环境温度影响等多方面分析了接触导线高度偏差产生的原因及应采取的技术预防措施，从而保证接触导线高度满足设计、施工规范的要求，施工质量满足业主方要求，使受电弓在良好的弓网关系下取流。     

高速列车吊弦冲击动力特性的仿真研究

针对不同受电弓和接触网之间的接触作用关系,分析了吊弦开始受到冲击到冲击结束的过程。从吊弦线夹受到起始冲击时接触线的抬升高度出发,分析了弓网静态接触力等因素对吊弦载荷因素的影响,采用LS-DYNA进行了验证分析,证明弓网静态接触力的减小对冲击力有显著的改善,得出了影响冲击力大小的边界条件和改进建议,具有一定的工程应用价值。     

便携式接触网参数智能检测装置的设计及应用

在接触网的相关参数中,拉出值和导高是维护弓网关系的主要测量参数,传统测量方法由于工作效率低、对施工人员要求高等缺点,已经不能满足目前接触网参数测量要求。鉴于此,设计了一种采用激光雷达为主要检测装置,对接触网进行非接触式检测的软件系统。该系统的硬件部分以手推式小车为主要框架,安装有激光雷达、倾角仪、霍尔元件用于获取测量数据,然后由软件系统处理得到实时数据,并绘制出实时的导高和拉出值波形图,再导出所测量的数据,对于接触网的安全运营具有重要意义。     

基于DSP2812的接触网参数激光测量仪的研究与开发

接触网是电气化铁道牵引供电系统的重要设备.接触网参数的快速精确检测,一直是困扰电气化铁路日常巡检的技术难点.根据接触网参数检测的工作条件,建立了有效的接触网参数的测量模型,提出了基于DSP2812的接触网参数激光测量仪的系统方案,完成了接触网参数激光测量仪的硬件电路设计和软件设计.通过实验分析,表明了该系统设计的合理性及可行性.     

京津线弓网动态仿真模型的建立及验证

基于有限元方法分别建立了京津城际铁路接触网系统和SSS400+受电弓系统的有限元模型。接触线及承力索采用铁木辛柯梁单元模拟,吊弦等效为仅可承受拉力的非线性弹簧单元。受电弓等效为三质量块-刚度-阻尼系统。弓网间的耦合作用通过罚函数法引入,采用Newmark积分法对弓网系统振动方程进行求解,进而分析弓网间的相互作用情况。在瞬态动力学分析前,进行了接触网系统的静态找形分析,符合安装规范要求;随后将得到的动态仿真结果与相关标准及线路实测结果做了对比,验证了仿真模型的有效性。     

隧道轮廓激光雷达点云线特征共面约束标定方法

地铁隧道断面轮廓参数测量过程中,需要对高速激光雷达点云进行高精度系统标定。特别是大场景隧道环境,对标定模板要求高,标定过程复杂,检测精度影响大。针对此问题,本论文提出了一种新颖的适用于地铁隧道轮廓点云的标定方法,并基于双激光雷达测量系统,进行了算法研究。本方法设计了专用的手推行便携式标定系统,利用由点云数据提取的标定板线特征,建立目标函数,通过混合了遗传算法和Levenberg-Marquardt算法的非线性优化方法,寻找全局最优解从而实现对激光雷达的标定。实验结果表明：本方法对于两侧钢轨顶轨的标定误差在±1.5 mm以内;静态测量精度X误差在±1 mm内、Y误差在±4 mm内;当采集系统以5 km/h的速度进行数据采集时,动态测量精度X误差在±4 mm内、Y误差在±6 mm内。本方法能够实现激光雷达的高精度标定,算法鲁棒性强,具有易操作、环境适应性强的特点。     

一种高精度在线测量大外径的方法和装置

基于弓高弦长法直径测量原理,设计开发了一套大外径高精度在线测量装置。该装置由测试系统和标定系统两部分组成。测试系统主要由3个高精度激光位移传感器组成,标定系统主要由2个已知直径尺寸的大圆盘组成。由标定系统完成测量系统弦长和初始弓高的标定,相对弓高由测试系统测出。该装置结构简单、操作方便。对装置的直径测量精度进行了仿真分析和实际测量实验分析。所得结果表明,大外径的测量精度小于5μm。