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原文传递基于激光扫描的既有轨道状态监测方法与精度分析

论文题名：	基于激光扫描的既有轨道状态监测方法与精度分析
关键词：	激光扫描;既有轨道;状态监测;精度分析
摘要：	地面激光扫描技术是一个应用较为广泛的技术,它是伴随着逆向工程发展而来的。目前公路测量,桥梁隧道变形监控,古建筑测量,机械设计,采矿业等诸多领域都广泛应用该技术,并且取得了一定了成就,但是在铁道工程领域应用很少,尤其是在既有线轨道状态监测和维修中的应用几乎接近于空白,所以对激光扫描技术在既有轨道状态监控中的应用方法研究和精度分析是具有重要意义的。　　本文先研究基于激光扫描技术来确定对轨道勘测方法,主要从激光扫描仪的选择,标靶类型及布置方式和距离的选择,扫描间隔距离的确定,扫描方案分析比较来确定适合于铁路线路的激光扫描方案,并且以甘泉铁路的一段为例进行对激光扫描,扫描过程中边扫描边对方案进行研究确定并且采集线路的点云数据。对该段铁路线路进行激光扫描后,需要对该段铁路的扫描点云数据进行后续数据处理。与其它的构建物形式不同,针对于铁路线路带状结构物,其扫描时需要分段对铁路进行扫描和数据提取,故对于铁路点云数据处理方法需要进行针对性的研究:首先,将扫描所得到的各站轨道点云数据进行拼接,形成一个关于该铁路线路的点云数据集合,进而可以反映和还原被测线路的真实状态,并且对轨道的整体数据形成漫游;其次,通过对点云数据的处理,如点云数据滤波,分割等,按照轨道几何形位因素(轨距、轨向、高低等)进行数据提取等;最后,针对提取的轨道几何形位数据,依据线规要求,对提取的数据进行分析,并对其精度进行分析。　　本文主要采用 Surphaser25HSX激光扫描对铁路线路进行全景扫描,利用Cyclone、Geomagic Studio和Geomagic qualify等软件,针对于各个软件的不同特点,综合铁路点云数据处理特点,将这些处理软件综合起来使用,取长补短,使其发挥最大的功能对数据进行处理,已达到铁路点云数据处理的目的。在处理点云数据过程中,分析铁路点云数据处理方法与普通的工业设计处理方法的不同点,来确定铁路点云数据处理方法,通常对各站点云数据采用处理的有点云数据的拼接,数据滤波,多站对齐,特征提取和数据分割,在数据处理过程中,比工业设计等采用的处理方法有所简化和不同。处理得到的数据可以通过点云数据检测软件进行分析,确定该方法的正确性,产生以颜色代表偏差的偏差效果图。通过得到轨道点云数据,得到轨道的几何形位值,包括轨道的轨距,轨向和高低等数据;通过对道床点云数据的分割可以提取到道床的厚度等。　　本文研究具有重要的实践意义,不同与以往的铁路测量单点测量方法,它将铁路数据连续数字化,使铁路点云数据更加贴近铁路的真实状态,从中根据人们的目标意愿从中提取轨道的几何数据、道床等铁路数值。为以后的铁路轨道状态监测,铁路线路维修,铁路线路数字化提供一种全新的测量方法,具有一定借鉴作用,在以后的铁路相关设计、施工领域进行进一步验证,可以进一步结合实际轨道状态监测和维修测量研究本方法的可行性和实用性。
作者：	窦鹏
专业：	道路与铁道工程
导师：	杨维芳;韩峰
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文