鐵路軌道是重要的交通設施,在國家的經(jīng)濟發(fā)展過程中有著至關重要的作用。在高強度的列車作用力以及軌道外部環(huán)境的影響下,鐵路軌道發(fā)生形變,影響軌道的平順性。鐵路軌道的平順狀態(tài)對行車的平穩(wěn)性和速度、乘客的舒適性、列車的運行安全以及列車和軌道的器件損害程度起著重要的影響。因此,在短時間內(nèi)快速而精準地實現(xiàn)軌道不平順測量任務對于保證軌道的日常維護和列車行車安全是必不可少的。目前,基于高精度全站儀的軌檢小車在軌道絕對測量和不平順檢測中發(fā)揮著重要的作用。該系統(tǒng)采用“走走停�！蹦Ｊ綄壍肋M行逐一測量計算,可實現(xiàn)1mm的軌道絕對位置測量精度。隨著我國高速鐵路營運里程的大幅增長,該方法測量效率偏低,很難滿足測量需求。近年來,基于高精度慣性導航系統(tǒng)的鐵路軌道快速精密測量系統(tǒng)作為一種新的方法被應用于軌道不平順檢測中。該方法通過移動測量的方式可以實現(xiàn)亞毫米級的相對測量精度。但是,由于高精度慣性導航系統(tǒng)價格高昂,在軌道不平順檢測中進行大規(guī)模的推廣應用成本很高。在這種情況下,本文重點關注軌道的短波不平順,引入MEMS慣性器件代替高精度慣性導航系統(tǒng)進行軌道不平順測量。相比于現(xiàn)有方案,使用MEMS系統(tǒng)可以大幅降低成本,利于... 

【文章來源】：武漢大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 選題背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內(nèi)容與研究難點
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 研究難點
    1.4 論文結構安排
2 基于MEMS慣導的不平順測量
    2.1 軌道不平順
        2.1.1 軌道不平順類型
        2.1.2 軌道不平順檢測參數(shù)
        2.1.3 軌道不平順評估指標
    2.2 捷聯(lián)慣性導航
        2.2.1 常用坐標系及轉換
        2.2.2 姿態(tài)表達式及轉換
        2.2.3 捷聯(lián)慣導機械編排
        2.2.4 慣性導航誤差方程
    2.3 組合導航基礎
        2.3.1 卡爾曼濾波基礎
        2.3.2 組合導航卡爾曼濾波器設計
    2.4 相對小車不平順測量
        2.4.1 測量原理
        2.4.2 相關算法
3 基于MEMS慣導的軌道不平順檢測關鍵技術
    3.1 軌道不平順測量原理
        3.1.1 軌道不平順測量本質
        3.1.2 MEMS軌檢小車測量原理
    3.2 軌道幾何參數(shù)計算
        3.2.1 直線段擬合
        3.2.2 圓曲線段擬合
        3.2.3 緩和曲線段擬合
    3.3 測量精度提高策略
        3.3.1 設計航向輔助
        3.3.2 三維速度約束
        3.3.3 整體平差約束
        3.3.4 零速修正
        3.3.5 反向平滑
4 基于MEMS慣導的軌道幾何狀態(tài)測量系統(tǒng)實施方案設計
    4.1 測量系統(tǒng)硬件設計
        4.1.1 軌檢平臺
        4.1.2 MEMS/GNSS組合導航系統(tǒng)
        4.1.3 其他傳感器
    4.2 數(shù)據(jù)處理方案
        4.2.1 組合導航解算
        4.2.2 數(shù)據(jù)重采樣
        4.2.3 平順性評估
5 實驗及結果分析
    5.1 實驗描述
        5.1.1 MEMS靜態(tài)誤差信號嫁接
        5.1.2 測試軌道
        5.1.3 實驗設備及數(shù)據(jù)采集
    5.2 結果分析
        5.2.1 姿態(tài)角重復性分析
        5.2.2 內(nèi)符合精度分析
        5.2.3 外符合精度分析
        5.2.4 整體平差約束對于長波不平順的影響
    5.3 本章小結
6 總結及展望
    6.1 總結
    6.2 展望
參考文獻
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]高速綜合檢測列車綜述[J]. 仲崇成,李恒奎,李鵬,曹源,張玉琢.  中國鐵路. 2013(06)
[2]GJ-6型軌道檢測系統(tǒng)的設計與研制[J]. 魏世斌,李穎,趙延峰,陳春雷.  鐵道建筑. 2012(02)

博士論文
[1]基于A-INS組合導航的鐵路軌道幾何狀態(tài)精密測量技術研究[D]. 陳起金.武漢大學 2016
[2]高速鐵路軌道平順性靜態(tài)檢測理論與精調(diào)技術研究[D]. 魏暉.南昌大學 2014
[3]車載自主定位定向系統(tǒng)研究[D]. 嚴恭敏.西北工業(yè)大學 2006

碩士論文
[1]基于機器人的室內(nèi)定位數(shù)據(jù)庫自動采集系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D]. 毛大智.武漢大學 2018
[2]軌道不平順檢測系統(tǒng)中關鍵技術研究[D]. 熊仕勇.西南交通大學 2018
[3]中低速磁浮F軌軌道不平順檢測及評估研究[D]. 高雄杰.西南交通大學 2018
[4]LiDAR/INS組合的室內(nèi)定位與制圖（SLAM）算法改進[D]. 余彤.武漢大學 2017
[5]基于慣性導航機械編排的組合導航仿真技術研究[D]. 王強.武漢大學 2017
[6]慣性位移法軌道短波不平順測量系統(tǒng)設計[D]. 余振華.南昌大學 2015
[7]高速鐵路軌道靜態(tài)檢測數(shù)據(jù)處理方法研究[D]. 陳文.西南交通大學 2015
[8]基于視覺測量的軌道靜態(tài)檢測關鍵技術研究[D]. 李碩.中南大學 2014
[9]基于GPS的軌道外部幾何參數(shù)測量關鍵技術研究[D]. 李焜武.中南大學 2014
[10]便攜式軌道幾何檢測系統(tǒng)研究[D]. 張繼科.北京交通大學 2014



本文編號：3196713