既有线型整正设计线型参数确定方法技术

本发明专利技术提供了一种既有线型整正设计线型参数确定方法，该方法包括：获取轨道的既有拟合线型，既有拟合线型包括既有直线、既有圆曲线和既有缓曲线；计算获取拟合直线参数；根据既有圆曲线获取既有圆曲线半径初值，将既有圆曲线的圆中点或既有缓曲线与既有圆曲线相连接的缓圆点之后的设定距离处的第二设定点作为预设圆心坐标；根据既有圆曲线半径初值、既有缓曲线的内移距和切垂距计算获取圆曲线的圆心坐标；根据圆曲线的圆心坐标和预设圆心坐标计算获取圆曲线的估计设计半径；利用牛顿迭代法，根据计算获取圆曲线的参数。应用本发明专利技术的技术方案，以解决现有技术中轨道变形情况多种多样所导致轨道恢复无法完全满足设计标准的技术问题。道恢复无法完全满足设计标准的技术问题。道恢复无法完全满足设计标准的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
既有线型整正设计线型参数确定方法


[0001]本专利技术涉及惯性轨道测量
，尤其涉及一种既有线型整正设计线型参数确定方法。

技术介绍

[0002]轨道交通系统经过长期运营后，由于车辆对轨道产生的冲击性作用，以及沉降等因素，会导致铁轨会出现偏移的现象。如果不及时加以修正，将严重影响行车安全。然而在某些情况下，特别是较早修建的铁路，已经无法获取准确的设计线型信息，或者轨道已发生较大规模的整体偏移，完全按照原有设计线型进行调整缺乏经济性。因此在既有轨道线型基础上，按照设计线型设计准则，对轨道进行小幅调整是一种行之有效的方法。然而在实际操作过程中，由于轨道变形情况多种多样，某些情况下恢复较为困难，特别是针对缓曲线段，由于参数相互之间耦合，可能无法完全满足设计标准。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种既有线型整正设计线型参数确定方法，能够解决现有技术中轨道变形情况多种多样所导致轨道恢复无法完全满足设计标准的技术问题。
[0004]本专利技术提供了一种既有线型整正设计线型参数确定方法，既有线型整正设计线型参数确定方法包括：获取轨道的既有拟合线型，既有拟合线型包括既有直线、既有圆曲线和既有缓曲线；在既有直线上选取任一点作为第一设定点，以第一设定点对既有直线进行拟合以使得既有直线上各个测量点到达拟合直线的正交距离的平方和最小，计算获取拟合直线参数；根据既有圆曲线获取既有圆曲线半径初值，将既有圆曲线的圆中点或既有缓曲线与既有圆曲线相连接的缓圆点之后的设定距离处的第二设定点作为预设圆心坐标；根据既有圆曲线半径初值、既有缓曲线的内移距和切垂距计算获取圆曲线的圆心坐标；根据圆曲线的圆心坐标和预设圆心坐标计算获取圆曲线的估计设计半径；基于圆曲线的圆心坐标、预设圆心坐标以及圆曲线的估计设计半径，利用牛顿迭代法，根据计算获取圆曲线的参数，根据圆曲线的参数计算获取缓和曲线参数，完成既有线型整正设计线型参数确定。
[0005]进一步地，拟合直线参数可根据X0+uv
H2
来获取，其中，r＝v
H2
，u∈(
‑
∞,+∞)，r为平行于过第一设定点X0的直线的单位向量，w
H1
为第一质心力矩，w
H2
为第二质心力矩，v
H1
为第一主惯性轴，v
H2
为第二主惯性轴，H为惯性张量，σ0为既有直线上各个测量点到达拟合直线的正交距离的平方和。
[0006]进一步地，惯性张量H可根据来获取，其中，
(X
i
,Y
i
)为既有直线上各个测量点的坐标。
[0007]进一步地，既有缓曲线的内移距p和切垂距q可根据来获取，其中，R为圆曲线的半径，l
s
为直缓点至缓圆点之间的缓长。
[0008]进一步地，缓和曲线为其中，l为当前点对应的缓和曲线长度。
[0009]进一步地，获取轨道的既有拟合线型具体包括：获取轨道的既有线型；基于轨道的既有线型，计算轨道线路上多个轨道线路点的原始曲率；设定轨道最小曲率，根据轨道最小曲率对多个轨道线路点的原始曲率进行修正以获取多个轨道线路点的修正曲率，基于多个轨道线路点的修正曲率确定至少一个原始直线段以及至少一个原始直线段所对应的起点和终点；针对任一原始直线段，根据任一原始直线段所对应的起点坐标和终点坐标从多个轨道线路点的原始曲率中获取任一原始直线段所对应的原始曲率数值段以及任一原始直线段所对应的原始曲率数值段中的数据个数，根据任一原始直线段所对应的原始曲率数值段以及任一原始直线段所对应的原始曲率数值段中的数据个数对任一原始直线段的提取范围进行优化；基于范围优化后的任一直线段，采用正交最小二乘法对优化后任一直线段进行初次拟合以获取初次拟合直线段，根据范围优化后的任一直线段和初次拟合直线段计算获取既有线路中拟合后的任一直线段；根据至少一个原始直线段所对应的起点和终点确定至少一个原始圆曲线以及至少一个原始圆曲线所对应的起点和终点；针对任一原始圆曲线，根据任一原始圆曲线所对应的起点坐标和终点坐标从多个轨道线路点的原始曲率中获取任一原始圆曲线所对应的原始曲率数值段以及任一原始圆曲线所对应的原始曲率数值段中的数据个数，根据任一原始圆曲线所对应的原始曲率数值段以及任一原始圆曲线所对应的原始曲率数值段中的数据个数对任一原始圆曲线的提取范围进行优化；基于范围优化后的任一圆曲线，根据最小二成原理，对任一圆曲线的圆心和半径进行估计以获取既有线路中拟合后的任一圆曲线；根据任一圆曲线的半径和实际测量的缓和曲线长度计算获取任一缓和曲线参数，根据任一缓和曲线参数以获取既有线路中拟合后的任一缓和曲线。
[0010]进一步地，轨道线路上多个轨道线路点的原始曲率可根据来获取，其中，Δψ为行走过的里程内航向转过的角度，ΔS为行走过的里程。
[0011]进一步地，多个轨道线路点的修正曲率C
med
(k)可根据来获取，其中，C
min
为设定轨道最小曲率；基于多个轨道线路点的修正曲率C
med
(k)确定至少一个原始直线段以及至少一个原始直线段所对应的起点和终点具体包括：将多个修正曲率C
med
(k)连续为0的轨道线路点组成的线段设定为任一原始直线段，提取任一原始直线段的首尾下标作为任一原始直线段对应的起点和终点。
[0012]进一步地，根据任一原始直线段所对应的原始曲率数值段以及任一原始直线段所对应的原始曲率数值段中的数据个数对任一原始直线段的提取范围进行优化具体包括：根据任一原始直线段所对应的原始曲率数值段计算获取原始曲率数值段的中值m
Zi
和标准差σ
Zi
；当任一原始直线段所对应的原始曲率数值段C
segi
中的第j个点C
segi
(j)为原始曲率数值段C
segi
的曲率第一次落入区间[m
Zi
‑
σ
Zi
,m
Zi
+σ
Zi
]中的点时，取LS
i
'＝LS
i
+j
‑
1，其中，LS
i
'为优化后的任一直线段的起点下标，LS
i
为任一原始直线段的起点下标；当任一原始直线段所对应的原始曲率数值段C
segi
中的第j个点C
segi
(j)为原始曲率数值段C
segi
的曲率最后一次落入区间[m
Zi
‑
σ
Zi
,m
Zi
+σ
Zi
]中的点时，取LE
i
'＝LE
i
‑
(L
ci
‑
j)，其中，LE
i
'为优化后的任一直线段的终点下标，LE
i
为任一原始直线段的终点下标，L
ci...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种既有线型整正设计线型参数确定方法，其特征在于，所述既有线型整正设计线型参数确定方法包括：获取轨道的既有拟合线型，所述既有拟合线型包括既有直线、既有圆曲线和既有缓曲线；在所述既有直线上选取任一点作为第一设定点，以所述第一设定点对所述既有直线进行拟合以使得所述既有直线上各个测量点到达拟合直线的正交距离的平方和最小，计算获取所述拟合直线参数；根据所述既有圆曲线获取所述既有圆曲线半径初值，将所述既有圆曲线的圆中点或所述既有缓曲线与所述既有圆曲线相连接的缓圆点之后的设定距离处的第二设定点作为预设圆心坐标；根据所述既有圆曲线半径初值、所述既有缓曲线的内移距和切垂距计算获取圆曲线的圆心坐标；根据所述圆曲线的圆心坐标和所述预设圆心坐标计算获取所述圆曲线的估计设计半径；基于所述圆曲线的圆心坐标、所述预设圆心坐标以及所述圆曲线的估计设计半径，利用牛顿迭代法，根据计算获取所述圆曲线的参数，根据所述圆曲线的参数计算获取所述缓和曲线参数，完成既有线型整正设计线型参数确定。2.根据权利要求1所述的既有线型整正设计线型参数确定方法，其特征在于，所述拟合直线参数可根据X0+uv
H2
来获取，其中，r＝v
H2
，u∈(
‑
∞,+∞)，W
H
＝[diag(w
H1
,w
H2
)]，V
H
＝(v
H1
,v
H2
)，r为平行于过第一设定点X0的直线的单位向量，w
H1
为第一质心力矩，w
H2
为第二质心力矩，v
H1
为第一主惯性轴，v
H2
为第二主惯性轴，H为惯性张量，σ0为所述既有直线上各个测量点到达拟合直线的正交距离的平方和。3.根据权利要求2所述的既有线型整正设计线型参数确定方法，其特征在于，所述惯性张量H可根据来获取，其中，(X
i
,Y
i
)为所述既有直线上各个测量点的坐标。4.根据权利要求3所述的既有线型整正设计线型参数确定方法，其特征在于，所述既有缓曲线的内移距p和切垂距q可根据来获取，其中，R为圆曲线的半径，l
s
为直缓点至缓圆点之间的缓长。
5.根据权利要求4所述的既有线型整正设计线型参数确定方法，其特征在于，所述缓和曲线为其中，l为当前点对应的缓和曲线长度。6.根据权利要求1所述的既有线型整正设计线型参数确定方法，其特征在于，获取轨道的既有拟合线型具体包括：获取轨道的既有线型；基于所述轨道的既有线型，计算轨道线路上多个轨道线路点的原始曲率；设定轨道最小曲率，根据所述轨道最小曲率对多个所述轨道线路点的原始曲率进行修正以获取多个所述轨道线路点的修正曲率，基于多个所述轨道线路点的修正曲率确定至少一个原始直线段以及至少一个所述原始直线段所对应的起点和终点；针对任一所述原始直线段，根据任一所述原始直线段所对应的起点坐标和终点坐标从多个所述轨道线路点的原始曲率中获取任一所述原始直线段所对应的原始曲率数值段以及任一所述原始直线段所对应的原始曲率数值段中的数据个数，根据任一所述原始直线段所对应的原始曲率数值段以及任一所述原始直线段所对应的原始曲率数值段中的数据个数对任一所述原始直线段的提取范围进行优化；基于范围优化后的任一所述直线段，采用正交最小二乘法对优化后任一所述直线段进行初次拟合以获取初次拟合直线段，根据范围优化后的任一所述直线段和所述初次拟合直线段计算获取所述既有线路中拟合后的任一直线段；根据至少一个原始直线段所对应的起点和终点确定至少一个原始圆曲线以及至少一个所述原始圆曲线所对应的起点和终点；针对任一所述原始圆曲线，根据任一所述原始圆曲线所对应的起点坐标和终点坐标从多个所述轨道线路点的原始曲率中获取任一所述原始圆曲线所对应的原始曲率数值段以及任一所述原始圆曲线所对应的原始曲率数值段中的数据个数，根据任一所述原始圆曲线所对应的原始曲率数值段以及任一所述原始圆曲线所对应的原始曲率数值段中的数据个数对任一所述原始圆曲线的提取范围进行优化；基于范围优化后的任一所述圆曲线，根据最小二成原理，对任一所述圆曲线的圆心和半径进行估计以获取所述既有线路中拟合后的任一圆曲线；根据任一所述圆曲线的半径和实际测量的缓和曲线长度计算获取任一缓和曲线参数，根据任一所述缓和曲线参数以获取所述既有线路中拟合后的任一缓和曲线。7.根据权利要求6所述的既有线型整正设计线型参数确定方法，其特征在于，所述轨道线路上多个轨道线路点的原始曲率可根据来获取，其中，Δψ为行走过的里程内航向转过的角度，ΔS为行走过的里程。8.根据权利要求7所述的既有线型整正设计线...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄广琛，郭玉胜，裴新凯，王海军，王大元，
申请(专利权)人：北京自动化控制设备研究所，
类型：发明
国别省市：