基于弦测法的跨座式单轨轨道梁线形检测的研究.pdf

基于弦测法的跨座式单轨轨道梁
线形检测研究




重庆大学硕士学位论文


学生姓名:肖经洪
指导教师:汪同庆教授
专业:仪器科学与技术
学科门类:工学



重庆大学光电工程学院
二 O 一一年四月
Detect the Linear of Straddle Monorail Beam
Based on Chord Measurement




A Thesis Submitted to Chongqing University
in Partial Fulfillment of the Requirement for the
Degree of Master of Engineering
By
Xiao Jinghong

Supervised by Tongqing
Major:Instrument Science and Technology


College of Opto-electronic Engineering of Chongqing University,
Chongqing, China.
April, 2011
重庆大学硕士学位论文中文摘要

摘要

跨座式单轨轨道作为城市轨道交通的一种快速轻运量形式,为市民的生活带
来了很大的便利,其具有噪声小、爬坡能力强及转弯半径小等特点,非常适合山
地和比较拥堵的城市。单轨轨道的线路状态,即线形。当随着时间的推移,支座
或锚杆发生松动,路基面出现沉降时,这些会导致轨道线形发生变化,这种变化
对轨道的安全运行有较大影响。
为了检测轨道的线形,本文设计了基于弦测法原理的检测系统。通过分析弦
测法原理知道,弦测法测量值可以反映轨道的上下起伏程度、半径和偏角,能经
过转换得到长弦矢高,能得到横坡参数,因此可以使用弦测法原理对轨道进行检
测,从而监测轨道走行面线形、导向面线形、轨道横坡、半径和错台高度。课题
在此基础上搭建了机械检测系统。七个位移传感器、行程控制和标志测量三部分
构成系统的主体。在测量各个点的位移时使用了角度编码器,用金属探测器检测
轨道中的指形板的出现与否作为检测的标志,设计合适的阻尼装置组成检测系统
的减震部分。在现场调试测量中,采集到了正确的数据,证明基于弦测法机械检
测系统的可行性。
为分析轨道的线形,参照了铁路轨道不平顺、公路检测和桥梁振动等分析方
法,设计出了单轨轨道的线形分析算法。在分析中得到了单轨的特征参数,包括
半径、错台高度、矢高和分形维数,并从统计原理上分析了线形数据的功率谱密
度、自相关和多重分形等特点。从功率谱密度上知道轨道线形具有各类波长成分、
从相关分析上知道轨道数据具有相关性和从分形分析上知道轨道数据具有多个分
形维数等特点。这些参数和特征为维护轨道线路的状态提供了依据。
在研究过程中,编写了两套软件系统:轨道线形数据采集系统和轨道线形数
据分析系统,分别用于在检测过程中数据的采集和在对数据后期的处理分析上。
采集系统利用多线程技术能够在线实时采集数据,并能监测采集过程中的检测速
度和出现的指形板状态,能把数据及时存储到数据库中;分析系统能按照设计要
求分析出轨道的特征参数和统计参数,并能保存分析得到的结果,能对结果进行
查询。这两套系统是整个检测系统的功能实现的保证。
检测系统实现了采集和分析,最后经过现场调试检测和后期数据处理,证明
此系统的可行性,从而为单轨轨道的线形检测提供了技术经验和方法上的参考。

关键词:单轨轨道,弦测法,线形检测,角度传感器,轨道特征

I
重庆大学硕士学位论文英文摘要

ABSTRACT

Straddle monorail is a kind of fast and light city traffic. It brings a great
convenience to the citizens. Because of the characters, what are little noise, strong climb
ability and have small rotate curve, it is very adequate to be constructed in the city
which is big, mountain. Road condition, as called linear, of monorail track beam will
change