提速線路精密測量、重構(gòu)與優(yōu)化整正研究.pdf

1、鐵路軌道的平順性對列車的運行品質(zhì)具有重要影響，提速線路對軌道平順性提出了更高要求。目前，對既有提速鐵路的線路長波平順性檢測與維護(hù)尚缺乏完整有效的方法和手段。論文在分析國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，圍繞既有提速鐵路的線路精密測量與不平順性維修養(yǎng)護(hù)技術(shù)進(jìn)行相關(guān)研究，形成了一套基于CPⅢ精密控制網(wǎng)的線路精密測量、優(yōu)化重構(gòu)和精確整正的理論和方法。論文主要研究內(nèi)容包括:
　　針對提速線路長波平順性檢測要求，提出了基于CPⅢ精密控制網(wǎng)的提速線路

2、測量方法。建立了全站儀自由設(shè)站平差計算模型和CPⅢ控制網(wǎng)點位穩(wěn)定性檢測模型，為線路三維空間坐標(biāo)的連續(xù)精密測量和優(yōu)化重構(gòu)提供精確的數(shù)據(jù)來源。
　　以全站儀設(shè)站坐標(biāo)、棱鏡測量數(shù)據(jù)和軌道內(nèi)部幾何檢測數(shù)據(jù)為依據(jù)，構(gòu)建了基于三維坐標(biāo)變換的線路中線空間坐標(biāo)計算模型。針對軌道內(nèi)部幾何參數(shù)檢測數(shù)據(jù)中的粗大噪聲，采用基于DB1小波基的三尺度小波分解方法對軌道內(nèi)部幾何參數(shù)檢測信號進(jìn)行分解，通過3σ準(zhǔn)則識別并剔除信號中的高頻成分后，對檢測信號進(jìn)行小波重

3、構(gòu)，從而有效濾除了軌道幾何檢測數(shù)據(jù)中的噪聲信號。
　　為實現(xiàn)線路平面曲線的優(yōu)化重構(gòu)，建立了基于夾直線最小二乘擬合的測點里程與偏距計算模型。構(gòu)建了以夾直線交點坐標(biāo)、曲線半徑和緩和曲線長為優(yōu)化目標(biāo)的線路連續(xù)平面曲線重構(gòu)優(yōu)化模型，以單一平面曲線重構(gòu)結(jié)果作為初始最優(yōu)解，采用Powell-PSO混合優(yōu)化算法實現(xiàn)了連續(xù)平面曲線參數(shù)的重構(gòu)優(yōu)化計算。
　　在線路縱斷面優(yōu)化重構(gòu)的研究中，引入抬壓道量加權(quán)系數(shù)，以最小抬壓道量為優(yōu)化目標(biāo)、變坡點里

4、程和變坡點高程為優(yōu)化變量，構(gòu)建了縱斷面連續(xù)縱坡優(yōu)化模型。以單一縱坡的直線最小二乘重構(gòu)結(jié)果作為初始最優(yōu)解，采用PSO優(yōu)化算法，實現(xiàn)了縱斷面連續(xù)坡段的優(yōu)化重構(gòu)。在此基礎(chǔ)上設(shè)計了豎曲線優(yōu)化重構(gòu)模型，采用定步長迭代搜索方法，實現(xiàn)了豎曲線半徑的優(yōu)化。
　　針對提速線路長波、短波平順性整正要求，依據(jù)線路精密測量數(shù)據(jù)和優(yōu)化重構(gòu)結(jié)果，提出了適合搗固施工的線路平、縱斷面優(yōu)化整正方案。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步設(shè)計了線路特殊區(qū)段（如道岔區(qū)段、偏心橋梁區(qū)段和鋼

5、梁橋區(qū)段等）的短波和長波不平順整正方案。
　　在廣深鐵路Ⅰ、Ⅱ線K40～K65時速200km/h區(qū)段建成了CPⅢ精測精調(diào)試驗網(wǎng)，對本文工作進(jìn)行了試驗驗證。對該試驗區(qū)段進(jìn)行了線路絕對坐標(biāo)精密測量，對線路平、縱斷面進(jìn)行了優(yōu)化重構(gòu)，進(jìn)而利用重構(gòu)后的線路參數(shù)及平、縱斷面調(diào)整量，設(shè)計了滿足長波、短波平順性要求的線路精確整正方案。對大機養(yǎng)護(hù)前后的線路平順性檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比分析，結(jié)果表明試驗區(qū)段的長波和短波的平順性水平得到了較大的提高，滿足提