【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及轨道数据处理，特别是涉及一种长大桥轨道不平顺测量与线形提取方法。
技术介绍
1、高速铁路的一个显著特点是以桥代路，并大量建设大跨度铁路桥梁。在材料徐变、温度风载、二期恒载以及列车活载等作用下，铁路长大桥可能发生大而复杂的变形。当桥梁主跨超过300 m时，跨中竖向挠曲变形往往超过200 mm。要保证高速轨道结构的高平顺性，亟需发展面向长大桥变形的轨道几何参数检测方法，以精确高效地检测监测长大桥轨道变形，如轨道线形及不平顺。
2、目前关于轨道不平顺检测的测量原理，主要有惯性基准法与中点弦测法。其中惯性基准法利用惯性器件（如陀螺仪、加速度计）形成惯性基准，通过对角加速度、线加速度的积分得到轨道不平顺，如轨道检查车、高速综合检测列车以及多数轨道检查仪等。受制于惯性器件不可避免的零点漂移，惯性器件积分运算的结果会反映出该零点漂移的影响，并影响惯性基准法的测量精度。由于轨检仪器采用等间距采样方式工作，当轨检仪器低速走行时，相邻采样点间的惯性积分时间变得很长，该零点漂移的影响会更加严重，这是惯性基准法的不利工作状态。另一方面，当轨检仪器走行速度不均匀时，会导致惯性轨迹采样的时间间隔不均匀，进而导致不同采样点间的惯性器件零点漂移的影响不均匀，也会降低惯性基准法的测量精度。对于在数百米的尺度下精度要求为毫米级的长大桥变形测量，惯性基准法是不甚可靠的。与之对应的是，中点弦测法通过位移计或深度传感器等采集小车或车辆两轴中点到钢轨的垂向或横向矢距，以中点矢距描述轨道不平顺，目前该方法主要用于人工拉弦作业，也曾广泛应用于早期的轨
3、目前，高速铁路长大桥变形主要是采用基于cpⅲ的绝对测量方法施测，即在桥面设置若干已知北东高坐标的cpⅲ桩点，然后通过在轨面移动的全站仪与若干cpⅲ点后方交会严密平差，估计轨面的坐标。然而现实的困境在于，cpⅲ桩点将随桥面产生难以预知的变形，同时全站仪也缺乏稳定的基准，即使平差亦难以保证测量精度。在轨道变形与测量误差综合作用下，长大桥的轨道维修工作将异常困难。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种长大桥轨道不平顺测量与线形提取方法，本专利技术将长大桥轨道的几何状态分为轨道不平顺与轨道线形，在保证线形可控的情况下，优先保证轨道表面的高平顺性，考虑到惯性基准法与中点弦测法均是对轨道表面几何尺寸的同质测量，并可通过标定获得传感器的统计特性，如能利用惯性基准法测量精度总体良好，以及低速测量时为惯性基准法的不利工作状态但恰好为中点弦测法的有利工作状态的互补特性，实现惯性基准法与中点弦测法测量的数据层融合，并根据速度参数适时更新惯性基准法与中点弦测法间的融合策略，将可以有效地提高非匀速条件下及低速条件下轨检数据的准确性、完整性、可靠性，实现对长大桥轨道变形的有效检测监测。
2、步骤s11，同步采集基于惯性基准法与中点弦测法的轨道几何状态参数，同时记录采样点的轨检仪器走行速度，得到速度参数；
3、步骤s12，将基于惯性基准法的轨道几何状态参数中的轨道空间曲线与基于中点弦测法的轨道几何状态参数中的轨道中点矢距进行信息融合，并根据速度参数适时更新惯性基准法与中点弦测法间的信息融合策略，得到轨道几何状态参数估计值；
4、步骤s13，基于轨道几何状态参数估计值，利用高通滤波器提取截止波长内的轨道不平顺参数，利用低通滤波器提取轨道线形参数；
5、其中，步骤s12具体包括：
6、步骤s121，将轨道空间曲线按弦长 l换算为中点矢距；
7、步骤s122，由与得到过程噪声、测量噪声和先验误差的协方差矩阵；
8、步骤s123，基于过程噪声、测量噪声和先验误差的协方差矩阵，引入速度参数作为观测值，采用卡尔曼滤波得到轨道几何状态参数估计值。
9、根据本专利技术提供的长大桥轨道不平顺测量与线形提取方法，通过同步采集基于惯性基准法与中点弦测法的轨道几何状态参数并信息融合，并根据速度参数适时更新惯性基准法与中点弦测法间的融合策略，进而通过高通滤波器与低通滤波器分别提取轨道不平顺与轨道线形参数，克服了惯性基准法的零点漂移与中点弦测法的积分饱和，可有效地提高非匀速条件下轨检数据测量的精度，成本较低，精确度高，有助于保障长大桥轨道的高平顺性与高舒适性。
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1.一种长大桥轨道不平顺测量与线形提取方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的长大桥轨道不平顺测量与线形提取方法，其特征在于，基于惯性基准法的轨道几何状态参数由陀螺仪与加速度计施测得到，基于中点弦测法的轨道几何状态参数由位移传感器或深度传感器施测得到；所述轨道几何状态参数包括轨道空间曲线、轨道不同弦长下的轨道中点矢距。
3.根据权利要求1所述的长大桥轨道不平顺测量与线形提取方法，其特征在于，步骤S121中，采用下式将轨道空间曲线按弦长L换算为中点矢距：
4.根据权利要求1所述的长大桥轨道不平顺测量与线形提取方法，其特征在于，基于轨道几何状态参数估计值，利用高通滤波器提取截止波长内的轨道不平顺参数，利用低通滤波器提取轨道线形参数，具体包括：
5.根据权利要求4所述的长大桥轨道不平顺测量与线形提取方法，其特征在于，将输入至得到轨道不平顺参数，将输入至得到轨道线形参数，具体包括：
6.根据权利要求1所述的长大桥轨道不平顺测量与线形提取方法，其特征在于，所述轨检仪器为0级轨道检查仪或轨道检查车。
【技术特征摘要】
1.一种长大桥轨道不平顺测量与线形提取方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的长大桥轨道不平顺测量与线形提取方法，其特征在于，基于惯性基准法的轨道几何状态参数由陀螺仪与加速度计施测得到，基于中点弦测法的轨道几何状态参数由位移传感器或深度传感器施测得到；所述轨道几何状态参数包括轨道空间曲线、轨道不同弦长下的轨道中点矢距。
3.根据权利要求1所述的长大桥轨道不平顺测量与线形提取方法，其特征在于，步骤s121中，采用下式将轨道空间曲线按弦长l换算为中点矢...
【专利技术属性】
技术研发人员：王志勇，朱洪涛，陶捷，吴维军，魏晖，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：
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