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大型养路机械轨道纵向水平光电测量技术研究

大型养路机械轨道纵向水平光电测量技术研究

作者：张钰荧中国铁道科学研究院

学位级别：硕士

随着中国铁路高速发展,保证高品质的铁路安全运输所必需的轨道高平顺性也正在面临着严峻挑战。捣固车作为重要的大型养路机械之一,提高捣固车测量轨道参数的精度,对于提升捣固车作业质量,实现铁路轨道的平顺性要求具有十分重要的意义。... 详细信息

随着中国铁路高速发展,保证高品质的铁路安全运输所必需的轨道高平顺性也正在面临着严峻挑战。捣固车作为重要的大型养路机械之一,提高捣固车测量轨道参数的精度,对于提升捣固车作业质量,实现铁路轨道的平顺性要求具有十分重要的意义。目前捣固车利用弦测法测量轨道纵向水平,该方法所用弦线材质为钢丝绳。随着使用时间的推移,钢丝绳弦线会产生磨损、断裂,需要人员定期保养、更换;且目前捣固车测量系统所采用的传感器为机械式传感器,在测量精度、重复性方面存在一定的局限性;运行过程中,钢丝绳弦线会因车身的震动而产生抖动,导致测量值不稳定且准确性有待提高。为解决上述不足,本文设计一个光电测量系统,利用激光弦线代替钢丝绳弦线,采用激光弦线可实现非接触测量,减少因接触测量带来的误差,并且使用激光弦线测量具有精度高、速度快及使用方便等优点。本文首先对光电测量系统进行了理论计算和推导,然后根据弦测法的基本原理,对其传递函数进行了分析和计算,并结合捣固车目前的空间情况,对光电测量系统参数进行选取。根据《铁路线路修理规则》要求,确定测量范围和精度。在此基础上,结合系统误差传递原理,对传感器精度等级和安装位置提出具体的要求。其次,在确定整个光电测量系统的总体方案之后,针对硬件部分的光源、光电探测器件、图像传感器采集板卡、倾角传感器等进行了选型设计。由于CCD图像传感器所获取光条的中心位置是否正确,会直接影响光电测量系统的精度。为了提高获得激光光条中心信息的准确性,采用二值化、滤波、图像增强和激光边缘信息确定等方法,对光条图像进行处理。再与倾角传感器获取的三个方向姿态角信息进行融合滤波,计算得出纵向水平测量值,在屏幕端显示测量值并存储。最后实验结果表明,经过算法处理的CCD图像传感器采集到的光条在户外静态测试中的跳动量比处理之前减小±0.1mm;在室内静态测试中,激光的跳动量降低±0.1 mm。结果表明,采用本文所提算法对激光中心进行的测量,其稳定性可以得到一定的提升。通过现场实测轨道纵向水平,光电测量系统与捣固车原有测量系统测量数据的时间响应基本一致,且测量差值最大不超过0.5mm。说明光电测量系统能够满足实际测量的需求,为解决钢丝绳弦线现有的局限性提供一种可行的方法,具备工程实际应用价值。

关键词：捣固车纵向水平光电测量图像处理 CCD

基于PLM框架系统集成的铁路货车数据管理优化

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铁道运输与经济 2023年第6期45卷 99-105页

作者：梁惠泽张钰荧王烈中国铁道科学研究院研究生部北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司科学技术信息研究所北京100081

一些传统铁路货车制造企业引入了信息化技术来提高企业的研发能力和市场竞争力,但由于企业信息化建设的不完善,影响了产品全生命周期数据管理。PLM技术作为一种信息和数据整合方法,是产品数据管理优化的重要手段。以铁路货车制造企业为... 详细信息

一些传统铁路货车制造企业引入了信息化技术来提高企业的研发能力和市场竞争力,但由于企业信息化建设的不完善,影响了产品全生命周期数据管理。PLM技术作为一种信息和数据整合方法,是产品数据管理优化的重要手段。以铁路货车制造企业为主体企业,针对各系统、各部门间的“信息孤岛”问题,探讨企业在PLM系统实施过程中各子系统集成的问题,通过分析现有业务流程,发现企业产品数据管理能力的不足限制了企业研发水平的提高。因此,在企业现有实施的信息化系统基础上,构建了基于PLM技术的各数据管理系统集成架构以及以XBOM为核心的数据管理体系,并利用基于PLM的铁路货车数据管理集成架构对现有业务流程进行优化。通过系统集成使得各部分之间能彼此有机地和协调地工作,解决数据、信息“断流”问题。

关键词：铁路货车系统集成 PLM 数据管理系统 XBOM

基于非接触式测量技术的捣固车作业线路纵向水平检测系统的研发及试验研究

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铁道建筑 2023年第4期63卷 25-29页

作者：张世红高春雷何国华徐济松张钰荧王鹏中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081

捣固车作业线路纵向水平测量采用传统钢丝绳弦线法,长周期使用存在钢弦磨损、断裂的风险,且钢弦抖动会影响测量精度及稳定性。针对这些问题,本文研发了一套基于非接触式测量技术的捣固车作业线路纵向水平检测系统。该系统基于位敏探测器... 详细信息

捣固车作业线路纵向水平测量采用传统钢丝绳弦线法,长周期使用存在钢弦磨损、断裂的风险,且钢弦抖动会影响测量精度及稳定性。针对这些问题,本文研发了一套基于非接触式测量技术的捣固车作业线路纵向水平检测系统。该系统基于位敏探测器(Position Sensitive Detector,PSD)激光测量原理,采用E型激光发射器和接收器实现激光偏移量的测量。以DCL-32连续式捣固车为例,通过加速度传感器和激光传感器获取捣固车的振动特性,在振动实验室利用该系统进行现场工况模拟试验,并与现场试验数据进行对比。结果表明:该系统能够实现35 Hz振动频率跟随,可靠、稳定地采集线路纵向水平数据。

关键词：有砟轨道捣固车非接触式测量试验研究线路纵向水平 PSD激光测量原理激光弦线

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自轮运转设备运营维护智能化技术

铁道建筑 2022年第8期62卷 82-85页

作者：李跃鹏张钰荧高春雷徐济松刘尚昆何喆国能朔黄铁路发展有限责任公司原平分公司山西忻州034100 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081

根据朔黄(朔州—黄骅)铁路自轮运转设备与车辆运营维护的需求,为了实现状态修、精确修、预防修的目标,提出了设备运营维护智能化的整体系统架构和功能部署方案,构建了自轮运转设备运营维护系统。该套系统从环境、管理、人、机器四个方... 详细信息

根据朔黄(朔州—黄骅)铁路自轮运转设备与车辆运营维护的需求,为了实现状态修、精确修、预防修的目标,提出了设备运营维护智能化的整体系统架构和功能部署方案,构建了自轮运转设备运营维护系统。该套系统从环境、管理、人、机器四个方面进行考虑,重点介绍了机器因素的相关理论方法。该套系统通过机器学习历史的故障样本信息,及时对设备状态进行预测、预警,减少维修成本,提升设备自感知能力,解决目前设备在实际运营维护过程中出现的问题。

关键词：设备运营维护智能化自轮运转设备故障率卷积神经网络

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大型养路机械轨道纵向水平光电测量技术研究

铁道建筑 2023年第2期63卷 43-46页

作者：张钰荧徐济松何国华高春雷张世红邵靖男中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081

捣固车利用弦测法测量轨道纵向水平时,由于采用钢丝绳弦线而具有一定的局限性,针对这一问题,提出了一种用激光弦替代钢丝绳弦线的光电测量系统。该系统采用单弦法检测轨道纵向水平,在后司机室位置放置激光发射器,在前司机室门口及后司... 详细信息

捣固车利用弦测法测量轨道纵向水平时,由于采用钢丝绳弦线而具有一定的局限性,针对这一问题,提出了一种用激光弦替代钢丝绳弦线的光电测量系统。该系统采用单弦法检测轨道纵向水平,在后司机室位置放置激光发射器,在前司机室门口及后司机室前方4500 mm位置放置光电探测器。该系统包括数据采集、数据处理、图像分析与处理、多传感器数据融合四部分,通过对采集到的数据进行处理,准确定位激光图像光条中心的位置,并对接收到的传感器测量值进行滤波处理,使数据变得平滑,噪声得以有效去除。现场试验结果表明,该光电测量系统与捣固车原有测量系统测量数据的时间响应基本一致,且测量差值最大不超过0.5 mm,能够满足实际测量的需求。

关键词：捣固车轨道纵向水平光电测量图像处理单弦法激光弦

基于Fuzzy-AHP的大型养路机械状态评价研究

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铁道运输与经济 2023年第11期45卷 168-174页

作者：徐济松张钰荧陈建华高春雷何喆何国华刘世亮中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 中国铁路西安局集团有限公司工务部陕西西安710054 北京石油化工学院信息工程学院北京102627

目前国外较为先进的铁路车辆维修制度是以状态修为主,计划性预防修为辅,而国内大型养路机械采用周期修的方式,因此有必要开展大型养路机械状态评价的关键技术研究。采用多源检测监测技术手段采集车辆各部件状态,从监测点中提取最具代表... 详细信息

目前国外较为先进的铁路车辆维修制度是以状态修为主,计划性预防修为辅,而国内大型养路机械采用周期修的方式,因此有必要开展大型养路机械状态评价的关键技术研究。采用多源检测监测技术手段采集车辆各部件状态,从监测点中提取最具代表性的6个子系统,构建大型养路机械运行状态可靠性评价指标体系,并运用Fuzzy-AHP法对大型养路机械状态进行评价。该评价方法考虑了大型养路机械的基本信息、运行监测指标等多个因素,可以在保证设备安全的条件下提高设备运用效率,实现节支降耗,为大型养路机械的高质量运维提供技术保障。

关键词：重载铁路大型养路机械状态评价 Fuzzy-AHP 权重

水热条件下含橄榄石大洋玄武岩的摩擦特性实验研究

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地球物理学报 2024年第3期67卷 1069-1080页

作者：张钰曼张雷何昌荣中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室北京100029 西藏自治区地震局拉萨850000

玄武岩作为大洋地壳上的主要成分,研究其摩擦特性是更好地探究逆冲板块边界上大地震等力学行为机理的基础.为了研究少量橄榄石矿物是否会影响玄武岩的摩擦特性,本研究选用了国际大洋钻探计划(IODP)349航次获取的玄武岩样品,其中含有少... 详细信息

玄武岩作为大洋地壳上的主要成分,研究其摩擦特性是更好地探究逆冲板块边界上大地震等力学行为机理的基础.为了研究少量橄榄石矿物是否会影响玄武岩的摩擦特性,本研究选用了国际大洋钻探计划(IODP)349航次获取的玄武岩样品,其中含有少量的橄榄石矿物.本次研究的实验温度范围为100~600℃,施加的有效正压力和孔隙水压分别为150 MPa和100 MPa.实验中玄武岩样品在300~400℃的温度条件下表现出不稳定的准静态震荡现象,并且在高温条件下(T>400℃)其剪切强度表现出显著的位移弱化现象,即摩擦系数随着剪切位移的进行而持续减小.在3 mm的剪切位移范围内,摩擦系数的变化范围为0.7~0.55.通过初步的微观剪切变形研究,我们推测橄榄石在摩擦实验过程中对一种弱矿物的生成可能起到了催化作用,但生成的弱矿物含量不足以显著地弱化断层泥的摩擦强度.同时微观构造分析也发现,随着温度的升高,断层泥的剪切构造由局部剪切向整体弥散性剪切变形转变,同时伴随着孔隙度的显著降低,因此我们认为剪切强度的位移弱化现象与流体参与下的颗粒间的压溶过程的逐步增强有关.

关键词：玄武岩橄榄石摩擦强度摩擦滑动稳定性位移弱化

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数字化转型何以重构智慧教育新空间

教育研究 2024年第4期45卷 146-159页

作者：孙雪荧西南大学教育学部重庆400715

智慧教育是教育数字化转型的目标形态,引领着教育数字化的方向和路径。智慧教育的场域中蕴涵着智慧育人的空间逻辑。推进智慧教育,需依托数字化转型重构智慧教育新空间,从空间生态、空间形态及空间智慧有序推动深层次发展。空间生态是... 详细信息

智慧教育是教育数字化转型的目标形态,引领着教育数字化的方向和路径。智慧教育的场域中蕴涵着智慧育人的空间逻辑。推进智慧教育,需依托数字化转型重构智慧教育新空间,从空间生态、空间形态及空间智慧有序推动深层次发展。空间生态是智慧教育所处的环境及其中各要素间的相互关系。数字化转型改变了社会生态秩序,客观上要求教育系统对外打破与其他社会组织的传统边界,对内构建数字赋能的教育创新生态系统。空间形态是智慧教育的具体展现形式,数字教育新形态是其发展的基础,应以“教技共生”为标准,以教育数字化为路径,以教育数字化转型为动力。空间智慧是空间生态和空间形态所蕴含的育人能力。提升智慧教育空间育人能力,应以数字教育为动能,以教育空间的虚实融合拓展更为多元的空间样态。数字化转型重构智慧教育空间旨在构建理想的智慧教育新样态,使其兼具系统育人与生态育人功能,具有育人功能一致性;能够基于各种教育场景实现学习效果最大化,具有育人场景融创性;能够以学习者为中心实现个性化学习,具有育人活动的差异性和灵活性。数字化转型推动智慧教育空间重构是促进教育关系再构和创新的过程,需要不断优化空间平衡力和生产力,打造智慧空间的智慧内核,促进智慧型人才培养。

关键词：数字教育教育数字化转型智慧教育教育空间

基于安卓系统的道岔尖轨降低值测量仪上位机软件设计

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铁道建筑 2021年第5期61卷 147-150页

作者：张钰荧高春雷周佳亮中国铁道科学研究院研究生部北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081

道岔检测和维修中需要用到道岔尖轨降低值测量仪,目前该仪器的使用存在测量效率和智能化水平不高,硬件携带、数据网络传输和存储不便捷的问题。为此本文基于安卓平台设计了一款与尖轨测量仪配套使用的上位机软件。该软件具有数据通信、... 详细信息

道岔检测和维修中需要用到道岔尖轨降低值测量仪,目前该仪器的使用存在测量效率和智能化水平不高,硬件携带、数据网络传输和存储不便捷的问题。为此本文基于安卓平台设计了一款与尖轨测量仪配套使用的上位机软件。该软件具有数据通信、数据处理、数据显示与文件管理的功能。该软件通过蓝牙获取道岔尖轨降低值测量仪所测数据并保存,用户输入相关参数后可计算、显示结果并保存。经现场测试,该软件能够正常运行、人机交互体验良好;在Android 4.1版本以上的不同型号、不同品牌的安卓智能手机上该软件均能正常运行,具有很好的兼容性与通用性。使用该软件可极大提高野外工作效率、降低使用和维护成本。

关键词：道岔上位机试验研究尖轨测量仪蓝牙软件设计 Android