提速線路精密測量、重構與優(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尚缺乏完整有效的方法和手段。論文在分析國內外相關研究現(xiàn)狀的基礎上，圍繞既有提速鐵路的線路精密測量與不平順性維修養(yǎng)護技術進行相關研究，形成了一套基于CPⅢ精密控制網的線路精密測量、優(yōu)化重構和精確整正的理論和方法。論文主要研究內容包括:
　　針對提速線路長波平順性檢測要求，提出了基于CPⅢ精密控制網的提速線路

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

3、構，從而有效濾除了軌道幾何檢測數據中的噪聲信號。
　　為實現(xiàn)線路平面曲線的優(yōu)化重構，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。構建了以夾直線交點坐標、曲線半徑和緩和曲線長為優(yōu)化目標的線路連續(xù)平面曲線重構優(yōu)化模型，以單一平面曲線重構結果作為初始最優(yōu)解，采用Powell-PSO混合優(yōu)化算法實現(xiàn)了連續(xù)平面曲線參數的重構優(yōu)化計算。
　　在線路縱斷面優(yōu)化重構的研究中，引入抬壓道量加權系數，以最小抬壓道量為優(yōu)化目標、變坡點里

4、程和變坡點高程為優(yōu)化變量，構建了縱斷面連續(xù)縱坡優(yōu)化模型。以單一縱坡的直線最小二乘重構結果作為初始最優(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。在此基礎上設計了豎曲線優(yōu)化重構模型，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，依據線路精密測量數據和優(yōu)化重構結果，提出了適合搗固施工的線路平、縱斷面優(yōu)化整正方案。在此基礎上，進一步設計了線路特殊區(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精測精調試驗網，對本文工作進行了試驗驗證。對該試驗區(qū)段進行了線路絕對坐標精密測量，對線路平、縱斷面進行了優(yōu)化重構，進而利用重構后的線路參數及平、縱斷面調整量，設計了滿足長波、短波平順性要求的線路精確整正方案。對大機養(yǎng)護前后的線路平順性檢測數據進行了對比分析，結果表明試驗區(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