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基于SLAM(即时定位与地图构建)技术的三维激光扫描测量方法

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城市轨道交通研究 2024年第S1期27卷 97-102页

作者：季杰邵华上海地铁维护保障有限公司工务分公司上海200233

[目的]为解决传统测量方式在城市轨道交通地下车站测量中的困难,提出了基于SLAM(即时定位与地图构建)技术的三维激光扫描测量方法。[方法]介绍了SLAM技术,以及基于该技术的外业作业流程和内业数据处理流程;结合上海游泳馆和某地铁站测... 详细信息

[目的]为解决传统测量方式在城市轨道交通地下车站测量中的困难,提出了基于SLAM(即时定位与地图构建)技术的三维激光扫描测量方法。[方法]介绍了SLAM技术,以及基于该技术的外业作业流程和内业数据处理流程;结合上海游泳馆和某地铁站测量项目,介绍了基于SLAM技术的三维激光扫描测量方法的应用效果。[结果及结论]该测量方法设备便携,测量精度高,可以避免在地下测量中信号丢失,可用于复杂的地下空间测量,测量数据可与CAD等制图软件结合应用,目前已在城市轨道交通地下车站测量中得到广泛应用。

关键词：城市轨道交通地下车站 SLAM技术扫描测量

预埋承插式接头错缝拼装盾构隧道受力性能及管片开裂原因分析

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城市轨道交通研究 2024年第S1期27卷 73-78页

作者：瞿欣阳邵华上海地铁维护保障有限公司工务分公司上海200233

[目的]以上海轨道交通某区段新型隧道顶部管片开裂为背景,分析预埋承插式接头错缝拼装隧道在外荷载作用下变形特点及管片开裂原因,并提出此类隧道的运维侧重点。[方法]根据盾构推进时间、保护区历年变化及隧道收敛变形数据,分析了隧道... 详细信息

[目的]以上海轨道交通某区段新型隧道顶部管片开裂为背景,分析预埋承插式接头错缝拼装隧道在外荷载作用下变形特点及管片开裂原因,并提出此类隧道的运维侧重点。[方法]根据盾构推进时间、保护区历年变化及隧道收敛变形数据,分析了隧道管片开裂原因。并且发现顶部有无拼接缝的隧道环,在变形程度及裂缝产生方面存在差异。通过与相同环境下单圆通缝隧道收敛变形数据进行对比,得出了新型隧道与单圆通缝隧道受力性能的异同及相对刚度。[结果及结论]此次管片开裂是由侧方拔桩施工导致水平方向土压力变小以及正上方填土使得竖直方向土压力增大两者叠加产生的。顶部为整块管片的隧道环相较顶部为拼接缝的收敛变形更小,但容易开裂,运维时宜重点关注顶部为整块管片隧道环的收敛变形数据。新型隧道横断面刚度约为单圆通缝隧道的2.5倍,峰值处的荷载会传递到邻近的隧道环共同承担,使得隧道收敛变形较为平缓,隧道在外荷载消除后变形恢复能力更强。因这种裂缝而产生的渗漏水病害及通路很难通过隧道回缩愈合。

关键词：上海轨道交通盾构隧道错缝拼装预埋承插式接头管片收敛变形

弹性支承块轨道结构病害对钢轨竖向位移影响研究

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城市轨道交通研究 2024年第S1期27卷 37-41页

作者：赵雄上海地铁维护保障有限公司工务分公司上海200233

[目的]弹性支承块轨道结构因其具有较强的减振降噪特性,在城市轨道交通中被广泛应用。但弹性支承块轨道结构病害对钢轨竖向位移影响较大,需对其进行研究,以有效整治该类病害。[方法]弹性支承块轨道结构主要病害为支承块空吊和扣件失效... 详细信息

[目的]弹性支承块轨道结构因其具有较强的减振降噪特性,在城市轨道交通中被广泛应用。但弹性支承块轨道结构病害对钢轨竖向位移影响较大,需对其进行研究,以有效整治该类病害。[方法]弹性支承块轨道结构主要病害为支承块空吊和扣件失效。基于上海轨道交通8号线弹性支承块轨道结构,建立了弹性支承块轨道静力学模型,分析了无缝线路和有缝线路轨道在列车静荷载下支承块空吊、扣件失效对钢轨竖向位移的影响。[结果及结论]支承块空吊病害会对钢轨竖向位移产生较大影响。对于无缝线路,无支承块空吊病害时的钢轨竖向位移为1.441 mm;对于有缝线路,无支承块空吊病害时的钢轨竖向位移为1.530 mm。发生支承块空吊时,随着支承块空吊量的增加,钢轨竖向最大位移先增加后趋于稳定。在扣件完全失效情况下,钢轨竖向位移会随着失效扣件套数的增加而成倍增加,有缝线路钢轨竖向位移比无缝线路的大0.056~1.186 mm。扣件刚度折减越少,对其他位置钢轨竖向位移影响越小。

关键词：城市轨道交通轨道结构支承块空吊扣件失效钢轨竖向位移

基于改进YOLOv5s算法的钢轨扣件状态检测方法

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城市轨道交通研究 2024年第S1期27卷 147-151页

作者：陈修忻上海地铁维护保障有限公司工务分公司上海200233

[目的]为提高轨道巡检效率以及优化巡检策略,有效避免漏巡、漏检等问题的发生,提出了一种基于改进YOLOv5s算法的钢轨扣件状态检测方法。[方法]介绍了YOLOv5算法的网络结构。在YOLOv5s算法的骨干网络中融入C3-CBAM(卷积注意力)模块以获... 详细信息

[目的]为提高轨道巡检效率以及优化巡检策略,有效避免漏巡、漏检等问题的发生,提出了一种基于改进YOLOv5s算法的钢轨扣件状态检测方法。[方法]介绍了YOLOv5算法的网络结构。在YOLOv5s算法的骨干网络中融入C3-CBAM(卷积注意力)模块以获取更多细节特征,然后采用BiFPN(加权双向特征金字塔)网络进行多尺度特征融合,形成改进YOLOv5算法。针对弹条断裂、弹条缺失、弹条移位和螺栓缺失4种状态进行了试验验证。[结果及结论]采用改进后的YOLOv5s算法比原YOLOv5s算法在测试精度、召回率、平均精度上都有所提高,表明该方法对钢轨故障扣件分类检测具有很好的工程应用价值。

关键词：城市轨道交通轨道钢轨扣件分类检测 YOLOv5s算法注意力机制加权双向特征金字塔

地铁扣件声发射检测系统设计及损伤信号特征分析

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上海工程技术大学学报 2024年第2期38卷 118-122页

作者：孙庆上海地铁维护保障有限公司工务分公司装备管理部上海200232

扣件弹条断裂病害是列车运行安全的危险源之一。扣件弹条状态检测以人工巡检方式为主,难以及时检出,且缺乏行之有效的无损检测方法。将声发射技术运用到扣件弹条的损伤检测中,开发了扣件声发射信号采集系统;搭建了B型弹条静载压缩试验系... 详细信息

扣件弹条断裂病害是列车运行安全的危险源之一。扣件弹条状态检测以人工巡检方式为主,难以及时检出,且缺乏行之有效的无损检测方法。将声发射技术运用到扣件弹条的损伤检测中,开发了扣件声发射信号采集系统;搭建了B型弹条静载压缩试验系统,采集得到B型弹条折断破坏过程中完整的声发射信号。利用声发射参数分析法得到弹条折断过程中的3个损伤阶段,裂纹扩展阶段声发射事件较为活跃,幅值较高。基于声发射波形分析法得到不同损伤阶段的声发射信号特征,从裂纹萌生、扩展到断裂破坏阶段声发射信号的能量占高的频带依次增大,且越到损伤后期声发射信号高频成分占比越多。

关键词：地铁扣件声发射技术信号特征在线监测

移动式3D激光雷达SLAM在地铁车站结构测绘中的应用研究

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中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 2024年第1期 0105-0110页

作者：李仑孙健华黄帆吴廷上海地铁维护保障有限公司工务分公司上海200031 上海市建筑科学研究院有限公司上海200032

采用实时定位及地图构建(SLAM)技术与手持式激光扫描装备相结合的手段,可以对建筑物进行全方位、大范围的扫描,获取连续可靠的点云数据,并可逆向推导获得工程设计图、三维模型等。结合上海市地铁4号线大连路车站主体结构测绘项目,对手... 详细信息

采用实时定位及地图构建(SLAM)技术与手持式激光扫描装备相结合的手段,可以对建筑物进行全方位、大范围的扫描,获取连续可靠的点云数据,并可逆向推导获得工程设计图、三维模型等。结合上海市地铁4号线大连路车站主体结构测绘项目,对手持式激光SLAM装备作业的扫描步骤及技术要点进行了阐述,包括数据采集、数据处理、点云数据精度的提高和减少算力成本的方法等内容。相较于传统测量测绘方法(GPS),移动式3D激光雷达SLAM技术在城市轨道交通测绘工作中具有较好的适用性、高效性和可靠性,同时,由该技术所得到的三维模型对地铁车站事故以及突发状况所在的区段可以进行准确的识别、判断其所发生位置,使得车站管理人员能够提前做出相应预案,及时响应突发情况,实现快速疏散人群、紧急避险的目标。

关键词：激光雷达SLAM 地铁车站结构测量测绘紧急避险

城市轨道交通全自动运行线路多专业速度控制与匹配设计研究

维普期刊数据库评论

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铁道标准设计 2024年第8期68卷 196-201页

作者：洪海珠上海申通地铁集团有限公司上海201103

城市轨道交通多专业间的协调性是决定能否充分实现预期能力、发挥投资效益的关键环节,列车运行速度是其中一个重要方面,是城市轨道交通技术装备、技术标准、运营管理水平的重要标志。针对不同专业速度控制存在的重叠防护问题,通过剖析... 详细信息

城市轨道交通多专业间的协调性是决定能否充分实现预期能力、发挥投资效益的关键环节,列车运行速度是其中一个重要方面,是城市轨道交通技术装备、技术标准、运营管理水平的重要标志。针对不同专业速度控制存在的重叠防护问题,通过剖析通信、信号、车辆、线路、环境等对全自动运行(FAO)线路列车运行速度的限制,提出列车自动运行(ATO)模式、列车自动防护(ATP)模式、蠕动模式和洗车模式4种典型运行模式下的速度匹配控制方案,讨论了根据线路等级速度拟定正线区间结构设计速度、车辆构造速度、车辆超速防护触发速度、车辆最大动态包络线计算速度、最高ATP顶篷速度、最高ATO目标速度的方法,并给出多专业匹配设计关键速度建议值。同时借助仿真手段,结合不同站间距设置与最短时间速度曲线计算,进一步针对速度等级为80,100 km/h以及120 km/h的线路分别讨论了站间距的匹配设计,建议三者站间距分别不少于1.0,1.4 km以及2.5 km。开展多专业速度控制与匹配设计的优化,有助于最大化发挥系统和设备性能,保证线路整体运营水平。

关键词：城市轨道交通全自动运行线路速度控制速度匹配线路等级

上海轨道交通提升盾构隧道结构本质安全的创新实践

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城市轨道交通研究 2024年第1期27卷 1-5页

作者：毕湘利上海申通地铁集团有限公司上海201103

[目的]盾构隧道是柔性结构,具有多缝特征。受施工初始质量缺陷、周围载荷变异、外部环境恶化以及管养不到位等因素影响,易出现结构变形超限、渗漏超标以及耐久性劣化等问题,仅依靠运营期加固和整治无法彻底解决。且随着线网规模的扩大,... 详细信息

[目的]盾构隧道是柔性结构,具有多缝特征。受施工初始质量缺陷、周围载荷变异、外部环境恶化以及管养不到位等因素影响,易出现结构变形超限、渗漏超标以及耐久性劣化等问题,仅依靠运营期加固和整治无法彻底解决。且随着线网规模的扩大,维修成本和夜间天窗时间资源的代价也会急剧增加,最终影响城市轨道交通全网的运维效率和质量。因此需研究提升盾构隧道结构本质安全的技术措施。[方法]分析了上海轨道交通盾构隧道的主要病害及影响盾构隧道结构安全的主要因素;介绍了上海轨道交通提升盾构隧道结构本质安全的技术措施以及确保盾构隧道结构本质安全的创新实践。[结果及结论]上海轨道交通采取的提升盾构隧道结构本质安全的技术措施包括优化扩大盾构隧道内径、采用错缝拼装方式、提升接缝密封防水设计,确保盾构隧道结构本质安全的创新实践包括采用预埋承插式管片新型盾构隧道结构、采用推拼同步智能盾构装备及隧道智能建造技术。从源头把握盾构隧道结构本质安全,通过优化隧道结构设计、创新拼装技术以及采用智能化装备,在建设阶段提升盾构隧道的成型质量、减少结构初始缺陷,能够降低运营期盾构隧道结构发生病害的可能性,可为隧道的长期运营安全奠定坚实基础。

关键词：上海轨道交通盾构隧道错缝拼装智能装备

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盾构辅助驾驶系统(SDAS)开发与工程应用

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隧道建设（中英文） 2024年第S1期44卷 53-61页

作者：裴烈烽李章林朱叶艇王延年姜乐王浩上海隧道工程有限公司上海200232 上海城建隧道装备有限公司上海200137

鉴于当前盾构人工驾驶操作准确度不稳定而盾构智能化控制技术尚未完全成熟的现实,以解决传统操作界面可视化程度低、关键信息参数离散不均、盾构施工风险预警与管控能力不足等问题,提出一种盾构辅助驾驶系统,重点阐述系统整体架构、报... 详细信息

鉴于当前盾构人工驾驶操作准确度不稳定而盾构智能化控制技术尚未完全成熟的现实,以解决传统操作界面可视化程度低、关键信息参数离散不均、盾构施工风险预警与管控能力不足等问题,提出一种盾构辅助驾驶系统,重点阐述系统整体架构、报警信息叠加融合处理、权限控制逻辑设计、可视化系统构建等方面。在不改变原有设计的基础上,通过系统外挂的方式搭载于不同来源的盾构装备,聚焦盾构姿态与地表沉降控制,进行盾构施工状态的实时分析、报警与决策。经南京地铁某区间隧道工程示范结果表明,盾构辅助驾驶系统建议操作与人工操作吻合度超60%,盾构姿态与地表沉降控制质量优于人工作业水平。后续将进一步完善对智控算法模型的评价与孵化方法,通过对多类新智能化技术的插件式加载,提升平台的完整性、可靠性和友好性。

关键词：盾构辅助驾驶系统架构报警机制工程应用