全站仪惯导轨检小车测量数据异常感知研究.pdf

ISSN 1672-2841CN 44-1587/Z广东水利电力职业技术学院学报 2023 年 第 21 卷 第 3 期Journal of Guangdong Polytechnic of Water Resources and Electric Engineering，2023，Vol.21，No.3随着社会经济的发展，铁路装备现代化水平不断提升，国内外均研发出各种动态轨检仪器。由于高精准度惯导系统装置测量速度与装置的移动速率具有重要关系，且惯导系统受测量环境影响较小，因此构建惯导轨检小车成为当代动态轨检装置较为热门的研究方向。为确保研究过程中轨道状态与测量质量的正常性，需检验不同惯导轨检小车的车体质量及数据测量精度，检验研究的装置是否符合铁路轨道测量要求。对此，不少学者针对轨检小车测量数据的精度问题进行铁路全站仪惯导轨检小车测量数据异常感知研究。文献 1 根据感知系统传感器中的节点分布位置信息获取感知数据的基础顺序，经过实验验证获取相应的节点感知信息，进而获取研究数据结果。文献 2 将信息进行具体排序，比较实际顺序与理论顺序间的差异，由此实现感知研究。由于感知研究在研究过程中需不断调整铁路轨道状态，并加强对测量数据的存储力度，实现精准存储与数据传输，因此应在研究操作的同时执行测量数据检验指令，进而提升整体研究的精准程度。传统铁路全站仪惯导轨检小车测量数据异常感知研究选用智能全站仪控制铁路轨道网，并选全站仪惯导轨检小车测量数据异常感知研究曹建腾（中铁十八局集团第五工程有限公司，天津 300450）摘 要：为克服目前铁路全站仪惯导轨检小车测量数据异常感知精准度低的弊端，提出一种新式测量数据异常感知研究法。首先在研究初始阶段获取测量数据，提取符合轨道操作规范的测量机制，将数据录入机制系统，分类测量标准，检测小车行进轨迹，管理轨迹数据，并加强对内部轨迹数据的追踪分析，由此获取精准度较高的小车轨迹信息。之后分析异常感知信息，调节铁路轨道状态，完善轨道纵横向延伸路线，调节测量机制，整合模块化异常感知数据信息，取得不同模式下异常感知信息，优化感知方案，完成整体研究操作。实验结果表明，新式研究所感知的数据可达到0级测量标准，横向偏差的重复性测量精度可达1mm，该研究具有良好效果。关键词：铁路全站仪；惯导轨检；小车测量；数据异常感知；数据研究中图分类号：U213.1+4 文献标志码：A 文章编号：1672-2841（2023）03-0005-04收稿日期：2022-11-09作者简介：曹建腾，男，硕士，高级工程师，主要从事无砟轨道方面的工作。择适宜的自由站测量检测装置的中心坐标点，构建三维模型数据，采用极坐标测量方式获取轨检小车的测量数据，并标记相应的坐标位置，利用倾斜传感器传输相应的几何数据，获取最终的感知结果参数。但传统研究对于轨检小车测量数据的管理力度较小，无法满足后续感知实验需求，导致最终获取的数据精度较低。针对上述问题，提出一种新式铁路全站仪惯导轨检小车测量数据异常感知研究，对上述问题进行分析与解决。本研究根据铁路轨道状态获取相应的测量数据，同时加强内部数据信息管理力度，提升整体研究精度，具有较广阔的发展空间。1 全站仪惯导轨检小车测量数据获取为进一步加强整体研究的精准性，在进行感知研究的初始阶段，需获取精准的轨检小车测量数据。轨检装置主要根据测量铁路轨道的几何状态参数判断测量的数据信息，设置轨检小车如图 1 所示。铁路轨道的几何状态参数主要分为内部与外部参数。内部参数主要涵盖轨道距离、高度、水平、弯曲等，外部参数主要涵盖轨道中心线以及左右轨道相对位置纵横向差异数据。这些数据能5-82023，21（3）6广东水利电力职业技术学院学报有效检验测量的精准度。根据获取的基础数据检测轨检装置的测量有效程度，并按相应轨道几何状态参数调整获取的数据状态。首先，根据铁路轨道长度选取 150m 长的路线作为测量场地，并获取场地轨道几何状态曲线数据，构建相应的惯导轨检小车测量轨道，选用轨道控制网进行平面坐标点标记，选取相应全站仪装置检测自由站边角数据，加强对检测数据的管理力度。提取符合轨道操作规范的测量机制，将机制录入测量文件中，在测量区域标记轨道左右两侧的平面距离，同时设置 150 个测点，固定测点位置，利用全站仪与铁路惯导轨检装置检验小车所处的轨道中心三维坐标系位置数据，测量轨距与轨道高度，选用 0 级轨道测量尺。测量点的分辨率结果为 0.02mm，表明选用的装置处于最高专业水平。调整测量原理机制，并绘制测量原理图（见图 2）。在数据测量过程中调节轨道内部距离并将读取的最小距离参数作为测量标准数据，确保测量的轨道处于垂直路面方向上，对轨道测量点处的距离以及高度进行检验，控制轨道正面与反面测量的距离以及高度差异小于 0.1mm。轨道左右两侧的高度测量选取中心监视的方法获取数据，并利用轨检仪测量其检测标准是否符合要求，测量轨道上的测量点，并设置测量结构（见图 3）。选用适宜的内部测量数据调整装置，调节轨检小车的行进状态，加大内部状态模式化管理操作力度，利用轨检仪进行轨道顶面的平面坐标测量，并设置全站仪监测点对测量位置的精准度进行分析，转化测量要求。在轨检仪执行任务指令初始段提高对测量位置的标记精度，进而获取较高精度的测量数据，避免因系统差异造成测量误差。将待检惯导轨检小车放置在测量标记点中进行多次往返测量，同时获取标记位置的轨道距离、中心线以及高度参数的三维坐标数值3。为减少测量误差，控制测量网的测量位置变化轨迹，同图 1 轨检小车示意图 2 测量原理图 3 测量结构图 4 轨检小车测量流程时将相同轨检仪放置在相同的全站仪检测范围内，根据全站仪测量数据结果，比较不同状态下的轨道小车行进轨迹对整体测量结果的影响。在测量数据点标记连续测量范围，控制测量数据处于轨道几何参数测量范围内；固定坐标点信息，加强对内部轨检仪的标准控制力度；根据内部测量数据获取同一里程处的小车运行状态三维坐标参数。具体轨检小车测量流程见图 4。2 全站仪惯导轨检小车测量数据异常感知分析在提升数据精准性后加强对感知数据的分析，进而增强其有效性。在获取相应测量数据后分析异常感知信息并构建系统模块结构（见图 5）。轨检小车测量数据质量对轨道状态预测精度具有重要影响，若未达相应操作要求数据被积累，那么用轨检轨道测量模型进行数据异常感知精度将大大降低，其结果将影响测量模型的实用性。为此，须在测量数据的源头进行数据控制操作4。轨检小车的测量数据质量主要表现在数据宏观质量中，同时需设置以下异常感知标准：（1）检验轨检小车测量数据的完整程度，并调整测量数据代表的测量空间范围以及相应的数据信息是否存在遗漏与重复，若存在，则重新下达测量指令，并在测量的初始阶段检验测量任务是否可一次达成，由此预测第二次测量数值的精准程度，加强对测量里程范围的管理力度，并控制测量里程范围数据符合测量标准。（2）根据测量数据所需时间判断测量里程距7曹建腾：全站仪惯导轨检小车测量数据异常感知研究图 6 里程点状态趋势图 7 轨距不平顺状态图 5系统模块结构离大小，同时采集内部测量参数，不断调节数据的输出与输入过程，简化中心传输流程，当测量数据处于相应的变化状态中，判断该状态是否处于合理的测量范围内，同时控制测量里程取数，形成里程点状态趋势图（见图 6）。（3）判断不同历史节点的测量数据的对比分析力度，联系另一历史节点数据进行数据的最终记录与对比分析操作，根据分析的时间价值调节测量数据的异常感知机制。在数据时间性测量的同时观察轨道内部数据的文件记载程度，及时清理可疑数据，并按照文档的排列顺序调整异常数据感知范围，纠正测量数据，调节测量数据的空间位置测量精度，在轨检小车装置中标记里程点与数据测量点，并与实际线路进行数据对比操作5。（4）当出现测量误差时，调整整体测量路线，并分配轨检小车的基础数值参数，管理线路的改造路线，并排除外轨距不平顺干扰，设置轨距不平顺示意（见图 7）。标记轨检小车的测量距离，根据精准度较高的检测标准检验小车测量数据的行进偏差。增强数据校准功能，通过检验标准的测量数据，检验后将生成相应的数据文件，同时包含内部检测里程信息等加密数据。用户根据相关检验信息更改之前测量数据文件以代替初次测量数据信息。根据上述步骤，调整数据异常感知程序，加强轨检小车测量数据处理程度，调节感知研究力度，管理异常感知参数，实现整体轨检小车测量数据异常感知分析研究，增强分析结果的有效程度。3 全站仪惯导轨检小车测量数据异常感知研究在传统感知研究基础上增强感知程序的有效性，强化整体系统感知分析性能，分析轨检小车测量数据异常感知信息。由于感知系统内部节点程序的调用函数规模较大，对此需实时追踪调用状况，同时利用编译装置连接内联数据，减少调用函数的所需时长。将需要进行多次操作的函数转化为内联函数，选用相应的关键字数据修饰内联函数信息。在源代码录入阶段，调整内联函数与原函数间的结构关系，并经过编译处理强化内联函数的内部特征，进一步执行感知指令。当内部数据产生异常现象时，调节不同方向的内联函数位置，加强对内联函数的关联程度，分析不同执行力度状态下的内联函数调用力度。展开内联函数参数信息，并在函数数据执行的同时全面反映感知系统的具体数据执行状况，对底层函数与系统函数进行内部控制处理。按照内联函数的关联机制调节函数的任务执行状况，在异常数据内部输入监控程序，在函数入口添加函数变量计数器装置，在执行函数的同时调用函数基础信息，执行中心感知任务操作，管理不同感知信息的内部处理模式，调度全站仪惯导轨检小车测量数据，及时反应相应的感知参数，实现整体感知研究。4 实验与研究为检测全站仪惯导轨检小车测量数据的感知精准程度，本研究计算测量场地的标定位置处轨道数据信息，获取检测线路中线三维坐标数据。根据线路精度调节研究参数内部精度计算方式，多次检测测量数据结果平均数值，计算内部测量数据点的分布区域，检验分布区域内部的数据参数信息，管理轨检仪外部精度数据，精准分析外部测量数据的具体参数，将等待检测的轨检仪测量数据参数录入检验系统中。检验全站仪惯导轨检装置的型号，计算轨检小车掉头的正面与侧面测量结果数据，将轨检小车参数的基准数值与传统研究的基准数值进行对比，计算测量数据的数值分布区间，由此反映轨检装置的偏差数据。本试验研究对贵广客专广西段上下行线路的平顺性和轨道平纵断面的复测进行了验证。选择其中一个作业的 3 个站点数据，按下述方法获取相关检测数值。首先对惯导轨检装置进行多次轨距检测与测量操作，选取测量数据的绝对值参数，同时按照1435mm2023，21（3）8广东水利电力职业技术学院学报测量程序中的方法分别计算出测量异常感知数据的重复性测量误差，由此判断感知数据是否符合精准感知要求。由于精准度为 0 级的轨道轨距的测量精度相较于标准轨检仪较高，为此，本实验将 0 级轨道轨距测量数据作为真值，同时将惯导轨检小车测量的异常数据与标准轨检仪测量的数据放置于同一位置，并求得测量的结果差异，选取绝对值后的统计数据放置在分布区域中。根据上述操作获取的测量结果如表 1、表 2 所示。按照标准测量程度，0 级与 1 级轨检装置重复性测量较差精度为 0.17mm，且相应感知精度所主要统计的数据数量达到 95%以上。由表 1、2 可知，本研究感知的数据测量标准可达到 0 级轨检装置的测量要求，而传统研究感知的数据测量标准仅满足 1 级测量要求。惯导轨检小车测量的轨道标定位置的中线区域三维坐标参数能反应相应的感知平面与高程精度，其内部计算方式符合轨距与高程计算，以测量的数据中线高程为基准，分别计算两种研究获取的相同轨道测量点的三维坐标数据以及高程差异信息，形成高程测量过程图（见图 8）。由于铁路在维修过程中需要以轨道纵横向差异作为参考标准，为此需构建测量数据曲线，将测量的坐标数据转化为相应的纵横向偏差参数。为减少铁路路线对测量数据平顺程度的影响，按照测量规则对两种研究测量的同一测点的横向偏差进行比较与计算，获取的对比结果见表 3、表 4。根据上表，本研究惯导轨检小车测量数据横向重复性偏差精度达到 1mm，与标准轨检装置测量的数据横向偏差分布在区间 0 1.0 内，与标准装置偏差之差为 71.28%，能符合 0 级轨检装置的测量标准；而传统研究测量数据横向重复性偏差精度达到 1.2mm，与标准轨检装置测量的数据横向偏差分布区间 0 1.0 内，与标准装置偏差之差为 66.31%，不符合 0 级轨检装置的测量标准。综上所述，通过对比分析了本研究惯导轨检小车测量数据的异常感知情况，说明该研究的感知系统感知的数据精度达到 0 级，若按相应检测标准进行检测研究，该研究轨检装置的指标可达到 0 级测量标准。因此本研究能真实反映测量数据的实际状况，具有良好的感知性能。5 结语通过实验对比铁路全站仪惯导轨检小车测量数据异常感知研究与传统研究，结果表明，本研究操作性较强，能符合不同环境的感知需求，避免了操作过程中外界环境因素影响。得到如下结论：（1）在进行数据感知研究的初始阶段需寻找关键的感知函数，本研究将关联函数与感知节点数据相结合，同时内联关联程度较低的参数数据，调动特征信息，展现隐藏的异常数据，在进行异常信息诊断中加强对诊断算法的调整力度，进而提升整体感知研究效率。（2）由于感知研究具有相应的并发性与同步性特征，在执行感知操作时需调整感知函数的运用次数并根据其基础特征检测异常项目的存储位置，进而增强其调用频率，简化感知步骤，提高研究的灵敏度，获取精准率较高的研究结果。（3）本研究在发现异常数据后将异常数据参数与关联函数相连接，利用控制流数据反应感知程序的状态，并及时处理感知程序内部的感知模式，获取重要的数据流信息。进而实现对异常数据的精准定位，增强整体研究的有效性。图 8 高程测量过程表 1本研究对比结果 表 2传统研究对比结果较差区间/mm重复性测量较差0 0.17 100.00%100.00%0 0.24-0 0.38-较差区间/mm重复性测量较差0 0.17 89.27%89.31%0 0.24 91.24%93.76%0 0.38-较差区间/mm正反测偏差之差重复性较差与标准装置偏差之差0 0.590.87%76.32%19.07%0 1.099.21%89.28%66.31%1.0 1.5-93.25%80.21%1.5 2.0-91.24%表 4传统研究横向偏差对比结果表 3本研究横向偏差对比结果较差区间/mm正反测偏差之差重复性较差与标准装置偏差之差0 0.593.07%78.96%23.07%0 1.0100.00%99.78%71.28%1.0 1.5-100.00%96.36%1.5 2.0-100.00%（下转第 24 页）2023，21（3）24广东水利电力职业技术学院学报Application of Vibroflotation Gravel Piles in Dam Foundation ReinforcementSHIShuo(GuangdongNo.2HydropowerEngineeringCo.,Ltd.,Guangzhou511340,China)Abstract:Pilefoundationreinforcementisoneoftheimportantmethodsfordealingwithpoorfoundations,anditisofgreatsignificanceforimprovingthedeformationstabilityofthedamfoundation.Inthisregard,takingtheJinyuanHydropowerStationinKangding,Sichuanprovinceasanexample,theresearchproposescountermeasuresbasedonvibroflotationgravelpilereinforcementofthefoundationforsomeweakfoundationproblemsexistinginthedamfoundation.Atthesametime,thelayoutplanandmainconstructiontechnologyofvibroflotationgravelpilesareelaboratedandevaluated.Theresultsshowthatafterreinforcementbyvibroflotationgravelpiles,thepoorfoundationiseffectivelytreatedandcontrolled,andthedamfoundationcanmeettherequirementsfordamconstruction.Therelevanttreatmentplanandconstructiontechnologycanprovidereferenceforsimilarprojects.Key words:vibroflotationgravelpile;poorgeologicalconditions;weakfoundation;pilefoundationreinforcement参考文献：1 杨双旗.一种适用于惯导轨检小车的全站仪自动照准方法 J.铁道勘察，2020(06):103-105+122.2 方明.INS/GNSS 铁路组合惯导轨检小车在长轨精调施工中的应用 J.工程技术研究，2020(06):126-127.3 周武星，朱锋，张小红.惯导最优过程噪声参数确定及Abnormal Perception of Measurement Data of Inertial Rail Checking Trolley of Railway Total Station InstrumentCAOJian-teng(The5thEngineeringCo.,Ltd.ofChinaRailway18thBureauGroup,Tianjin300450,China)Abstract:Fortheresolutionofthelimitationsoflowaccuracyinabnormalperceptionofmeasurementdataofinertialrailinspectiontrolleyoftotalstationinstrument,anewmethodforabnormalperceptionofmeasurementdataisproposed.Firstly,attheinitialstageoftheresearch,measurementdataisobtained,andthemeasurementmechanismthatmeetsthetrackoperationspecificationsisextracted.Thedataisenteredintothemechanismsystem,andmeasurementstandardsarecategorized.Thetrolleystraveltrajectoryismonitored,andtrajectorydatamanagementisstrengthened.Internaltrajectorydataistracedandanalyzedtoobtainmoreaccuratetrolleytrajectoryinformation.Then,abnormalperceptioninformationisanalyzed,andadjustmentsaremadetotherailwaytrackcondition.Thelongitudinalandlateralextensionroutesofthetrackareimproved,andthemeasurementmechanismisadjusted.Modularizedabnormalperceptiondatainformationisintegratedtoobtainabnormalperceptioninformationunderdifferentmodes.Theperceptionschemeisoptimizedtocompletetheoverallresearchoperation.Theexperimentalresultsshowthatthedataperceivedbythenewmethodcanreachlevel0measurementstandards,andtherepeatabilitymeasurementaccuracyoflateraldeviationcanreach1mm,indicatingthatthisresearchhasgoodresults.Key words：total station instrument;inertial rail inspection;trolley measurement;abnormal data perception;data research其在高铁轨道检测中的应用 J.铁道科学与工程学报，2019,16(09):2137-2142.4 周禹昆，陈起金，牛小骥.基于 A-INS 组合导航的现代有轨电车轨道几何状态快速精密测量 J.铁道标准设计，2019(10):66-71.5 刘正毅，苟云涛，程朝阳，等.铁路新型地面标志传感器研制 J.自动化仪表，2019(11):86-89.（上接第 8 页）