【摘 要】
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铁路路网的不断完善为出行提供便利服务的同时,高密度、大运量的铁路运输也为铁路工务工作提出了严峻的挑战。需要在各类自然环境下,较短天窗时间内完成铁路线路的检测工作。为克服传统接触式铁路线路检测效率低、安全性差、测量数据离散等缺陷,本文采用移动扫描测量系统快速、实时、高效的获取铁路点云数据,并针对海量点云数据设计快速、准确、系统的处理方法,实现铁路线路的一体化、智能化检测。为此,论文围绕移动扫描测量技
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铁路路网的不断完善为出行提供便利服务的同时,高密度、大运量的铁路运输也为铁路工务工作提出了严峻的挑战。需要在各类自然环境下,较短天窗时间内完成铁路线路的检测工作。为克服传统接触式铁路线路检测效率低、安全性差、测量数据离散等缺陷,本文采用移动扫描测量系统快速、实时、高效的获取铁路点云数据,并针对海量点云数据设计快速、准确、系统的处理方法,实现铁路线路的一体化、智能化检测。为此,论文围绕移动扫描测量技术在线路检测领域的数据采集及应用主要开展以下研究:(1)研究基于反射强度的区域增长钢轨分割算法与多种约束条件的轨面点云数据快速提取算法。通过钢轨的反射强度、外形几何尺寸及钢轨的连续性特点,提出了一种基于反射强度的区域增长分割算法,在海量点云数据中快速提取钢轨点云数据。基于分割的钢轨点云数据,以轨面点高程相似性、反射一致性及轨面点密度均匀性为约束条件,实现轨面点云数据的快速提取。(2)研究基于点云数据的线路中线点位信息提取算法与轨道几何尺寸检测方法。借助微分思想将轨面点云分段,拟合单个点云片段内左右股钢轨顶面中线方程,依次计算各点云片段内的线路中线点位信息,实现线路全线中线点位信息的自动提取。基于钢轨点云、轨面中点数据,研究轨道几何尺寸(轨距、水平、高低、轨向)的测量方法,并选取部分轨道点云进行轨道几何尺寸检测实验。(3)研究基于线路中线点位信息的线路平面线形特征参数获取算法。基于线路中线点位信息数据,按等间隔采样方法,结合线路定长弦斜率的变化规律,采用正交最小二乘法迭代拟合,确定铁路线路平面线形特征参数。并与银西客专设计数据进行比对分析,获取的线路曲线各特征参数与设计值基本一致。(4)研究基于点云数据的建筑限界检测算法与隧道状态评估算法。基于线路中线数据实现连续点云切片,将单个点云切片投影至坐标平面实现横断面提取与测量。以钢轨顶面与线路中线为基准构建高速铁路建筑限界模型,采用改进射线法实现线路建筑限界检测。基于隧道断面数据对比隧道设计断面分析隧道超欠挖及形变,实现隧道状态评估。并在银西客专实验区完成建筑限界检测实验与隧道状态评估实验。
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