轨道交通线路全断面车载式动态检测系统研究

为及时掌握轨道交通线路全断面尺寸及发展趋势,提出了融合激光扫描测量和高精度惯性基准测量技术的车载式全断面检测系统方案.详细分析了如何利用车体运动模型和卡尔曼滤波算法建立精确的动态测量基准,对振动误差进行补偿,并借助数学仿真讨论了方案的可行性.     

基于FPGA的多路视频图像高速同步采集系统

给出了一种能够高速同步采集多路黑白视频信号,采集的精度为８位,采样率为１４．７６８ＭＨｚ．此系统设计以现场可编程门阵ＦＰＧＡ为核心元件,将系统的采样控制逻辑与压缩存储逻辑集成在一块ＦＰＧＡ芯片上,与采用单片机或通用器件实现相比,具有速度快、可靠性高、结构简单、体积小等优点,而且设计周期短、灵活性大,我们已经将其应用在高速高精度的三维净空测量中．     

基于声弹性效应的钢轨应力检测方法

针对超声波声速随钢轨应力变化而改变的特征,采用测量时间差的方法获得速度信息,设计开发了基于FPGA和USB接口的超声波传播时间精确测量系统.通过巴特沃斯低通运算去除信号中的噪声,基于互相关算法得到了超声波的传播时间差,并通过三次样条插值方法提高了时间差的测量分辨率.基于钢轨拉压实验平台,测量了不同应力状态下超声波在钢轨中的传播时间,获得了超声波在钢轨中的声弹性常数.实验表明:在钢轨中超声波的传播速度随应力的改变成线性变化,通过测量钢轨中超声波的传播速度,结合温度补偿算法,可实现钢轨应力的实时在线监测.     

高速铁路场景的分割与识别算法

为实现高速铁路周界侵限检测系统自动识别轨道区域的功能,提出了一种自适应的图像分割与识别算法。计算了每个场景的直线特征极大值以调节自适应参数,提出了新的基于边界点权重及区域面积的聚类组合规则,将碎片化区域快速组合成局部区域;简化了卷积神经网络,通过对卷积核进行预训练并在损失函数中增加稀疏项来提高特征图的差异性。在不使用显卡的前提下,对比实验结果表明所提算法的像素准确率最高(95.9%),计算时间最短(2.5 s),网络参数约为0.18×10~6个,在分割精准度、识别准确率、计算时间、人工操作复杂度和系统硬件成本等之间找到了有效平衡点,提高了铁路周界侵限检测系统的自动化程度和工作效率。     

“FT”法及其在机车测速中的应用

提出了一种应用８０９８单片机实现高精度频率测量的新方法──“ＦＴ”法，并将其应用于机车运行速度的测量，以减少系统静态误差。在给出“ＦＴ”法原理的基础上，分析测量误差，给出流程框图和提高测速系统静态精度的措施。     

冗余结构的电力机车自动过分相方案设计

分析了电力机车目前两种车载自动过分相系统的弊端,通过冗余监控装置和地感器两个独立的信息源,采用双机并联结构,使原有系统的优点得以互相补充,既为自动过分相提供了准确的位置信息,又保证了操作过程的平稳性.文中通过理论计算得出基于冗余结构的混联系统的失效率仅为原有系统的1/40,可靠性明显提高,同时,现场试验也说明了该系统极大提高了自动过分相过程中列车定位的准确度,为电力机车准确完成自动过分相提供了可靠保证.     

基于激光多普勒频移的钢轨缺陷监测

针对现阶段我国铁路上应用的探伤设备只能在天窗时间进行人工巡检,无法在线监测的问题,提出一种基于超声导波的激光多普勒频移法钢轨内部缺陷监测方法。首先,引入环境温度作为变量改进了半解析有限元方法,并应用该方法获得了我国无缝线路CHN60钢轨在特定温度下的频散曲线。通过分析振型并结合激励响应算法确定了适于检测缺陷的模态及其激励方式,从而激励该超声导波模态使其在钢轨中传播。然后,应用半反半透玻璃镜将激光分为参考光和测量光,测量光通过Bragg Cell进行频偏照射钢轨表面,通过反射光产生的多普勒频移与参考光干涉得到光强度变化曲线,经过信号处理及标定测得钢轨内部缺陷的回波速度信号,再经过数字化处理和计算得到缺陷的位置。最后,在北京环形铁路试验基地进行了现场实验,以钢轨接地孔模拟钢轨内部核伤,得到缺陷定位误差均小于0. 5 m,验证了该方法的可行性。使用激光多普勒频移方法检测导波信号从而定位缺陷的方法可以有效避免由于换能器接触性测量而产生的误差。该方法在不影响列车的正常运营的同时,实现了全天候无间断的在线监测,提高了检测效率。     

用于振动噪声分析的模糊神经网络故障诊断测试仪的研制

以８０Ｃ１９６ＫＢ为核心,基于模糊神经网络的多功能便携式振动噪声分析仪对振动和噪声信号检测,在复数范围内进行１０２４点浮点快速付立叶变换,从而得到被测信号频谱图,通过对传统谱图分析,提出一种简单、有效的分析方法,并与神经网络和模糊理论相结合,用已建立的模糊神经网络对谱图进行模式识别或故障诊断．     

保证轻轨司机双休日的"双齿轮"轮班模型及其均衡算法研究

分析了轻轨司乘人员的工作特点,日工作时间在6～10 h不等,早班从5时左右开始,晚班到夜里23时左右结束.根据轮班的目标函数和约束函数,作者提出了基于"双齿轮"的均衡轮班模型,推导出了均衡轮班的数学公式,在每人有n天休息、m天需要工作的循环轮班条件下,满足了n m个司乘人员在n m天内各自轮完n m个不同任务的要求,同时保证享有的n/2个双休日均匀地分布在各自的m个工作任务之间,通过系统仿真验证了轮班模型及其算法的正确性.