30高速鐵路線路幾何狀態(tài)演變規(guī)律及線路譜表征

國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973)“高速鐵路基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)動態(tài)性能演變及服役安全基礎(chǔ)研究”之課題5“高速鐵路線路幾何狀態(tài)演變規(guī)律及線路譜表征”是基于高速綜合檢測列車、靜態(tài)觀測獲得的我國高速鐵路軌道狀態(tài)數(shù)據(jù)，結(jié)合理論分析和室內(nèi)實尺模型試驗，研究分析我國高速鐵路軌道不平順演變特性，建立高速鐵路軌道狀態(tài)演化預測模型，掌握基礎(chǔ)變形和軌道不平順的空間映射關(guān)系，構(gòu)建適合我國高速鐵路的軌道不平順譜表達式，為制定中國高速鐵路軌道不平順譜標準和軌道狀態(tài)安全維護提供理論基礎(chǔ)和科學依據(jù)。主要創(chuàng)新點包括：(1)提出了自動識別鋼軌波磨、焊接接頭等短波不平順的方法和標準，解決了鋼軌短波不平順的動態(tài)檢測和評判問題；(2)通過高速綜合檢測列車、巡檢車和靜態(tài)觀測獲得我國高鐵路軌道狀態(tài)數(shù)據(jù)，研究了我國高速鐵路軌道不平順演變特性，建立了高速鐵路軌道狀態(tài)演化預測模型，掌握了基礎(chǔ)變形和軌道不平順的空間映射關(guān)系，構(gòu)建了適合我國高速鐵路的軌道不平順譜表達式；(3)形成了《高速鐵路無砟軌道不平順譜》和《高速鐵路有砟軌道不平順譜》標準，填補了高速鐵路軌道譜空白，為完善軌道不平順狀態(tài)養(yǎng)護維修規(guī)程提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐，形成了高速鐵路無砟軌道和有砟軌道不平順譜標準。2016年度中國鐵路總公司鐵路基礎(chǔ)設(shè)施檢測中心利用綜合檢測列車的車輛動態(tài)響應檢測系統(tǒng)對全國高速鐵路進行了2遍的覆蓋檢測，累計檢測50 192公里，覆蓋38條高速線路。共找到132個疑似波磨區(qū)段，長度和達39.105公里。相關(guān)路局據(jù)此進行了現(xiàn)場復測，結(jié)果表明發(fā)現(xiàn)的問題與現(xiàn)場實際情況有較好地對應性，對于及時發(fā)現(xiàn)和整修病害提供了重要依據(jù)。首次提出的《高速鐵路無砟軌道不平順譜》標準和《高速鐵路有砟軌道不平順譜》標準，是我國高速鐵路技術(shù)體系的重要組成部分，為高速鐵路軌道狀態(tài)的質(zhì)量評定、養(yǎng)護維修規(guī)程提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐，填補了我國高速鐵路軌道譜的標準空白。相關(guān)成果在京滬高鐵350 km·h-1運營檢測評估以及全國高鐵日常檢測質(zhì)量分析中發(fā)揮了重要作用。項目于2017年9月通過了科學技術(shù)部組織的技術(shù)評審。

31基于非結(jié)構(gòu)化環(huán)境感知的高鐵基礎(chǔ)設(shè)施安全態(tài)勢評估和故障診斷關(guān)鍵技術(shù)及應用

國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973)“非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下的智能感知基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)”之課題6“基于非結(jié)構(gòu)化環(huán)境感知的高鐵基礎(chǔ)設(shè)施安全態(tài)勢評估和故障診斷關(guān)鍵技術(shù)及應用”聚焦于高鐵安全評估與故障監(jiān)測的國家重大需求，發(fā)展并運用創(chuàng)新的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境智能感知理論和方法，研究基于非結(jié)構(gòu)化環(huán)境感知的高鐵基礎(chǔ)設(shè)施安全態(tài)勢評估和故障診斷關(guān)鍵技術(shù), 研發(fā)高鐵安全態(tài)勢評估與故障診斷系統(tǒng)，并在高鐵基礎(chǔ)設(shè)施安全狀態(tài)監(jiān)控中得到應用。主要創(chuàng)新點包括：(1)提出了高速鐵路軌道環(huán)境信息的獲取方法和技術(shù)、高動態(tài)范圍實時圖像增強算法、用于護欄缺損檢測的鐵路環(huán)境全景圖拼接技術(shù)、基于深度學習技術(shù)的目標定位與識別算法、接觸網(wǎng)主導電回路狀態(tài)的有效識別和預警技術(shù)、接觸網(wǎng)高清成像檢測技術(shù)，在國內(nèi)首次應用到鐵路綜合巡檢系統(tǒng)，并安裝在探傷車、巡檢車、地鐵以及最新研制綜合巡檢車上，中國鐵路總公司發(fā)布了《高速綜合巡檢車技術(shù)條件》；(2)提出了基于變參數(shù)域和短時高斯線性調(diào)頻基的自適應信號分解算法，可為制定鐵路軌道車輛狀態(tài)安全評估標準提供參考依據(jù)。提出了基于多節(jié)點的思想并利用稀疏主成分分析的方法建立輪軌力載荷辨識數(shù)據(jù)模型，可以配備在更多的運營列車上日常檢測，研究水平已達到國際先進水平，研究成果申報了1項國家發(fā)明專利；(3)提出了基于輪軌力和T2統(tǒng)計量的軌道質(zhì)量狀態(tài)評估方法，是1種基于大數(shù)據(jù)的軌道質(zhì)量狀態(tài)評估方法。提出了基于能量權(quán)系數(shù)庫的GEI主因素預測方法可有效預知車輛—軌道系統(tǒng)的動態(tài)響應匹配效果，深化了軌道幾何和車體響應檢測數(shù)據(jù)在軌道狀態(tài)評價和維修中的應用。提出了基于LVQ的軌道單元狀態(tài)的綜合評判模型，以及軌道幾何檢測數(shù)據(jù)的脈沖噪聲濾波方法及裝置、軌道幾何檢測數(shù)據(jù)的非脈沖異常數(shù)據(jù)濾波方法及裝置。首次提出了基于C4.5決策樹的CTCS-3級列控系統(tǒng)降級故障自動診斷算法，建立了降級故障表示模型和診斷流程，得到中國鐵路總公司和鐵路局的認可。首次建立了接觸網(wǎng)運行質(zhì)量區(qū)段評價體系，提出了接觸網(wǎng)運行質(zhì)量指數(shù)CQI的計算方法，填補了接觸網(wǎng)整體質(zhì)量定量評價的空白。中國鐵路總公司運輸局發(fā)布的新版《供電系統(tǒng)專業(yè)管理評價辦法》(運供設(shè)備函[2016]283號)，接觸網(wǎng)運行質(zhì)量指數(shù)CQI作為一個評價因子參與設(shè)備質(zhì)量評價，有效服務了高速鐵路接觸網(wǎng)運用維護管理。高速運行場景下的線路環(huán)境及接觸網(wǎng)狀態(tài)視覺感知技術(shù)研究成果已應用于國家發(fā)改委支持研制的高速鐵路綜合巡檢車。中國鐵路總公司組織的大西客專開展試運用考核，切實解決了現(xiàn)場應用問題。項目于2017年9月通過了科學技術(shù)部組織的技術(shù)評審。