輪軌接觸關(guān)系的研究是鐵路交通安全運(yùn)輸?shù)谋匾n題之一。我國鐵路高速、重載的發(fā)展趨勢直接導(dǎo)致輪軌間的動態(tài)相互作用加劇,嚴(yán)重影響車輛系統(tǒng)的安全性和平穩(wěn)性,一旦列車發(fā)生脫軌,會造成生命財產(chǎn)的巨大損失。因此必須重視列車輪軌接觸關(guān)系研究問題,并積極探索解決脫軌問題的有效方法和路徑。由于輪軌接觸關(guān)系復(fù)雜且決定列車是否脫軌的因素眾多,本文采用圖像處理技術(shù)和多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)對列車輪軌接觸狀態(tài)進(jìn)行跟蹤處理,預(yù)測的動態(tài)脫軌系數(shù)用于指導(dǎo)列車的安全運(yùn)行,研究內(nèi)容如下:（1）根據(jù)輪軌接觸幾何狀態(tài)的特點(diǎn),按照位移量和接觸點(diǎn)的不同建立了道岔區(qū)和無岔區(qū)輪軌接觸模型,結(jié)合車載攝像機(jī)采集到輪軌接觸區(qū)圖像特征以及爬軌實(shí)驗(yàn)中車輪抬升量隨時間變化曲線圖,以輪軌中心線相對位移量的不同對輪軌接觸狀態(tài)進(jìn)行了安全等級分類,確立了位移量脫軌評判準(zhǔn)則。（2）建立相機(jī)成像的幾何模型,通過實(shí)驗(yàn)與計算求解幾何模型參數(shù)對攝像系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定。采用一種綜合徑向畸變、切向畸變和薄棱鏡畸變因素的兩步標(biāo)定算法,通過求解出內(nèi)外參數(shù)和多次迭代逼近,在Matlab仿真平臺中運(yùn)行標(biāo)定算法,標(biāo)定結(jié)果精度和實(shí)時性優(yōu)于張氏標(biāo)定法,對現(xiàn)場實(shí)際采集的無標(biāo)定過程的無岔區(qū)與道岔... 

【文章來源】：蘭州交通大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

脫軌事故現(xiàn)場圖

基于圖像處理的列車輪軌接觸關(guān)系研究-6-SergioM提出了一種分析兩點(diǎn)輪軌接觸情況的的剛性接觸方法，該方法使用簡化的基于約束的接觸方法來分析兩點(diǎn)輪軌接觸情況。所提出的方法利用了KEC約束條件進(jìn)行計算，其中單點(diǎn)軌道與等效車輪輪廓接觸，并提供了等效輪廓和實(shí)際輪廓中接觸點(diǎn)位置之間的精確關(guān)系[32]。1.3論文的主要研究內(nèi)容本文在輪軌幾何接觸關(guān)系的研究基礎(chǔ)上，針對目前輪軌接觸研究多采用動力學(xué)仿真和數(shù)學(xué)建模的方式，不具備監(jiān)測輪軌實(shí)時接觸狀態(tài)的問題，采用車載攝像機(jī)實(shí)時獲取輪軌接觸圖像幀，對采集的圖像進(jìn)行分割獲取位移特征量�？紤]到輪軌接觸關(guān)系的復(fù)雜性，融合多傳感器數(shù)據(jù)來預(yù)測出列車脫軌系數(shù)，改善了僅有單一因素位移量評判列車運(yùn)行安全性的問題。論文的主要研究內(nèi)容分為以下兩個部分：(1)對象分析。查閱資料，結(jié)合車輪踏面及鋼軌的相關(guān)參數(shù)，建立道岔區(qū)和無岔區(qū)輪軌接觸模型，并確定位移量安全評判標(biāo)準(zhǔn)。明確列車車載攝像裝置應(yīng)具備的指標(biāo)，根據(jù)攝像裝置的設(shè)置位置和記錄圖像的特征，得到提取目標(biāo)需要解決的關(guān)鍵問題。(2)算法實(shí)現(xiàn)。根據(jù)分析得到的關(guān)鍵問題，采用攝像系統(tǒng)標(biāo)定、圖像預(yù)處理、特征提取和決策識別四個模塊來實(shí)現(xiàn)算法功能，完成數(shù)據(jù)的提娶輪軌接觸關(guān)系及脫軌系數(shù)預(yù)測過程。1.4論文基本框架本文整體結(jié)構(gòu)框圖如圖1.2所示。圖1.2本文整體結(jié)構(gòu)框圖本文論文結(jié)構(gòu)安排：第1章：緒論。針對目前國內(nèi)外輪軌接觸和脫軌研究現(xiàn)狀上分析現(xiàn)有研究的優(yōu)缺點(diǎn)，

基于圖像處理的列車輪軌接觸關(guān)系研究-8-2輪軌接觸幾何狀態(tài)研究輪對將兩個車輪邊緣嵌在鋼軌的軌頂部分，車輪輪緣和軌頂面并保留一定的間隙，車輪踏面為車輪與軌頂面接觸的部分[33,34]。為研究輪軌接觸狀態(tài)及實(shí)時監(jiān)測識別列車脫軌，首先要研究輪軌接觸的幾何關(guān)系。在二維空間中，無岔區(qū)輪軌接觸橫截面的幾何關(guān)系如圖2.1所示。圖2.1無岔區(qū)輪軌接觸橫截面幾何關(guān)系圖中，0-XYZ為轉(zhuǎn)向架坐標(biāo)系，o-xyz為線路中心坐標(biāo)系。β為線路軌底坡。道區(qū)輪軌接觸橫截面的幾何關(guān)系如圖2.2所示。圖2.2道岔區(qū)輪軌接觸橫截面幾何關(guān)系道岔轉(zhuǎn)轍器[35-37]部件鋼軌包括尖軌與基本軌，0-XYZ為轉(zhuǎn)向架坐標(biāo)系，o-xyz為線路中心坐標(biāo)系。β為線路軌底坡。車載攝像機(jī)采集的圖像獲取輪軌的空間位置關(guān)系，以輪軌接觸幾何關(guān)系理論研究為基礎(chǔ)，確立輪軌評判標(biāo)準(zhǔn)，作為接下來的圖像識別的基矗

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于圖像識別技術(shù)的無極繩脫軌監(jiān)測系統(tǒng)研究[J]. 武洪恩,曹明,張苗苗,王新茂,倪良月.  煤礦機(jī)械. 2020(01)
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[9]復(fù)雜水體邊界提取的改進(jìn)正交T-Snake模型[J]. 孟令奎,呂琪菲.  測繪學(xué)報. 2015(06)
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博士論文
[1]高速列車輪軌接觸關(guān)系研究[D]. 干鋒.西南交通大學(xué) 2015
[2]高速列車橫向運(yùn)動穩(wěn)定性和動態(tài)脫軌理論分析及評價方法研究[D]. 孫麗霞.中國鐵道科學(xué)研究院 2014
[3]復(fù)雜環(huán)境狀態(tài)下高速列車脫軌機(jī)理研究[D]. 肖新標(biāo).西南交通大學(xué) 2013
[4]客貨混跑鐵路鋼軌非對稱打磨的理論與試驗(yàn)研究[D]. 肖杰靈.西南交通大學(xué) 2011

碩士論文
[1]基于單目視覺的輪對磨耗檢測方法研究[D]. 校美玲.石家莊鐵道大學(xué) 2019
[2]基于圖像處理的鐵路扣件狀態(tài)識別算法的研究與應(yīng)用[D]. 程思柳.蘭州交通大學(xué) 2019
[3]彩色自適應(yīng)數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)研究與應(yīng)用[D]. 白瑞雪.西安電子科技大學(xué) 2018
[4]LM型踏面輪緣厚度連續(xù)化與踏面磨耗仿真研究[D]. 石玉紅.西南交通大學(xué) 2018
[5]基于數(shù)字圖像處理的輪軌沖角檢測方法研究[D]. 宋子彬.石家莊鐵道大學(xué) 2018
[6]基于Snakes模型的中文扭曲文檔圖像校正技術(shù)研究[D]. 王兆亮.北方工業(yè)大學(xué) 2017
[7]輪對模態(tài)對輪軌系統(tǒng)性能的影響研究[D]. 劉瀟.北京交通大學(xué) 2017
[8]重載鐵路鋼軌波磨對輪軌動態(tài)響應(yīng)的影響研究[D]. 王自鑫.蘭州交通大學(xué) 2017
[9]基于Qt的機(jī)車輪軌相對位移的圖像檢測系統(tǒng)設(shè)計[D]. 鐘莎.石家莊鐵道大學(xué) 2016
[10]重載鐵路空載車輛脫軌預(yù)警系統(tǒng)的研究[D]. 王翀.北京交通大學(xué) 2012



本文編號：3510034