軌道水平狀態(tài)多源信息融合測(cè)量技術(shù)研究.pdf

1、截止2014年年底，我國(guó)的鐵路營(yíng)業(yè)總里程達(dá)到11.2萬公里，高速鐵路總里程達(dá)到1.6萬公里，鐵路運(yùn)輸已然成為陸地交通運(yùn)輸最重要的一種方式與手段。伴隨著既有鐵路六次大提速和高速鐵路大建設(shè)，列車運(yùn)行的安全性問題被社會(huì)和工程界更多地關(guān)注，723動(dòng)車事故用生命與血的教訓(xùn)詮釋了“鐵路安全無小事”的深刻涵義，并極大地促進(jìn)了鐵路安全生產(chǎn)的大反思、大檢查和大發(fā)展。軌道不平順是一種對(duì)機(jī)車車輛系統(tǒng)的外部干擾，是機(jī)車車輛系統(tǒng)的主要震動(dòng)源，直接影響鐵路運(yùn)輸?shù)陌?/p>

2、全性和舒適性，其常用檢測(cè)手段是道尺和軌道檢查儀，前者采用人工選點(diǎn)間斷工作方式，存在檢測(cè)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度高、測(cè)量點(diǎn)不連續(xù)等缺點(diǎn)，通常只能作為輔助測(cè)量工具使用，后者是更為精確的軌道不平順數(shù)字化檢測(cè)設(shè)備，采用連續(xù)推行過程中自動(dòng)測(cè)量的工作方式，具有測(cè)量效率高、精度高和信息密度大等突出優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前最主要、應(yīng)用最廣泛的軌道不平順狀態(tài)檢測(cè)手段。
　　目前，軌道檢查儀多采用單一的傾角傳感器對(duì)軌道水平不平順進(jìn)行測(cè)量，該傳感器具有良好的靜態(tài)特性，但測(cè)

3、量成果中往往包含軌縫、焊縫、鋼軌飛邊等干擾信息，嚴(yán)重影響了軌道水平病害的診斷、定位與處置。
　　基于這一現(xiàn)狀，本文將具有良好動(dòng)態(tài)特性的微電子機(jī)械（Micro Electro Mechanical Systems，簡(jiǎn)稱：MEMS）陀螺儀引入軌道檢查儀水平測(cè)量系統(tǒng)，利用多傳感器多源信息融合（Multi-Source Information Fusion，簡(jiǎn)稱：MSIF）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)傾角傳感器和MEMS陀螺儀多源測(cè)量信息的互補(bǔ)修正，抑制和

4、減小軌道水平不平順測(cè)量誤差。
　　本文圍繞軌道水平不平順MSIF技術(shù)展開，詳細(xì)介紹了MSIF基本理論，分析了兩種傳感器的工作原理及特性，引出了加權(quán)融合方法以及卡爾曼濾波方法并進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)試與效果分析，比較了這兩種方法的優(yōu)劣及其原因。在此基礎(chǔ)上，提出了基于軌道水平不平順信息數(shù)據(jù)級(jí)融合的自適應(yīng)多重加權(quán)融合算法和集中式卡爾曼濾波融合算法，并進(jìn)行了大量的實(shí)際線路測(cè)試與分析，通過與軌道檢查儀逐點(diǎn)靜態(tài)測(cè)量的結(jié)果對(duì)比分析，驗(yàn)證了新算法的有效性。