高速客运专线平面曲线重构方法研究

【类型】学位论文

【作者】石培泽 

【关键词】 高速客运专线,线形拟合,线形优化设计,精密测量,平面曲线

【摘要】随着我国高速铁路行车速度的逐渐加快,列车与轨道之间的作用也日趋显著,线路的平顺性逐渐遭到破坏。为保证列车安全平稳的运行,需要对不平顺的线路进行整正。传统的基于偏角法、绳正法进行线路整正,已不能满足精度要求,所以必须建立适用于高速客运专线平面曲线重构的模型。为此,本文主要针对高速客运专线平面测量方法、线形分段方法、拟合方法以及优化方法进行深入研究。主要研究内容及结论包括以下几个方面:(1)分析传统铁路重构测量方法,分析结果认为:针对高速客运专线,需建立平面控制网。以坐标法为原理,利用全站仪与轨检车进行联测,其精度满足高速客运专线测量需要。对CPIII控制点的稳定性进行分析,建立全站仪自由设站模型,为线路轨道点线形分段、线形拟合以及线形优化提供精确的数据来源。(2)在轨道点坐标采集完成后,进行线形分段。通过十一点曲率法计算离散点曲率,并绘制曲率-里程图,基于曲率变化进行平面线形概略分段,并通过迭代计算方式进行平面线形精确分段。(3)在线性分段基础上,进行线形拟合。为使得拨距量总和达到最小,采用正交最小二乘法进行拟合。针对测量中可能存在的异常值,引入稳健估计的概念,通过对异常值赋予不同的权值,降低其对拟合结果的影响。(4)为满足高速客运专线平面维修的要求,在拟合结果的基础上,需要对曲线半径、缓和曲线长进行优化。针对难以求出导数或无法求出导数的目标函数,选择方向加速度法进行优化。以某高速客运专线平面实测坐标为例,运用文中论述方法进行分段、拟合、优化,并基于MATLAB、Excel进行计算,验证了方法的可行性,并达到了良好的效果。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】西南交通大学

【学位授予年度】2018

【导师姓名】易思蓉