CN114061504A - 一种用于测量轨道高度差的倾角仪参数配置方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于测量轨道高度差的倾角仪参数配置方法，倾角仪安装在设备I中，设备I在预设采样位置、停止，记录里程数据、倾角仪的读数、轨道高度差，获得静态测试条件下的数据；将平滑系数配置到倾角仪；设备I在运动过程中，记录各个预设采样位置处的倾角仪读数，计算轨道高度差，记为获取动态测试条件下的数据；以静态测试条件下的轨道高度差为平均值，对应计算动态测试条件下轨道高度差数据的方差；将所有采样位置处的方差取均值，记为当前备选平滑系数的分值；将各个平滑系数分别配置到倾角仪，获得各个分值；将分值最小时所对应的备选平滑系数存储到倾角仪内部，完成倾角仪参数配置；本方法具有简单、快速、准确性高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及参数配置领域，具体涉及一种用于测量轨道高度差的倾角仪参数配置方法。
背景技术
倾角仪顾名思义用于测量角度，延伸到轨道交通测量领域，在轨道建设时，转弯处的轨道两条铁轨间会存在一定的高度差，以减小列车转弯过程中的横向作用力；利用倾角仪得出的倾角值能够解算两侧平行轨道的高度差、评估轨道高度差是否符合预设标准，保障列车运行的安全性。
为保障测量结果的准确性、一致性，需要对倾角仪进行合适的参数配置，其中平滑系数是用于调控测量数据的滤波效果的参数，平滑系数越大滤波越严重，甚至导致数据失真，平滑系数越小滤波越少，可能无法去除数据本身的噪声，使得测量结果波动明显。现有技术中，往往按照经验值，设置平滑系数，通过试错、穷举的方式，产生最终的配置参数，这种方法不仅耗时长，且易受主观因素影响，参数配置结果并不理想。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于测量轨道高度差的倾角仪参数配置方法，本方法能够获得动态数据的离散性最小，波动最小，一致性最高时对应的滤波系数；具有简单、快速、准确性高的特点。
技术方案如下：
一种用于测量轨道高度差的倾角仪参数配置方法，所述倾角仪安装在设备I中，所述设备I还包括里程计和滚轮，其能沿着轨道运动；
利用以下步骤配置倾角仪参数：
1)设备I沿着双轨轨道在预设采样位置、停止，记录具体里程数据、倾角仪的读数；根据倾角仪读数，计算双轨轨道高度差；
将不同轨道预设采样位置处得到的里程数据和轨道高度差，记为静态测试条件下的数据；
2)从预先设置的各个备选的平滑系数中任选一个，配置到倾角仪；
3)在步骤1)的运动区间内，设备I以预设的速度进行往返运动，在运动过程中，设备I获取里程计读数，记录各个预设采样位置处的倾角仪读数，计算轨道高度差，记为获取动态测试条件下的数据；
查找各个预设采样位置所对应的静态测试条件下的轨道高度差和动态测试条件下的轨道高度差，以静态测试条件下的轨道高度差为平均值，对应计算动态测试条件下轨道高度差数据的方差；
将所有采样位置处的方差取均值，记为当前备选平滑系数的分值；
4)将预先设置的各个备选的平滑系数分别配置到倾角仪，每次配置完均进行步骤3)；
获得各个备选平滑系数对应的分值；
5)将分值最小时所对应的备选平滑系数记为配置系数，存储到倾角仪内部，完成倾角仪参数配置。
优选，步骤2)，在倾角仪可设置的平滑系数区间内，以预设步长为数据间隔、逐步增大/减小平滑系数，以此得出各个备选的平滑系数。
优选，步骤4)和步骤5)之间，还包括：选择对应分数值最小和次小的两个平滑系数，作为新的平滑系数区间，在此区间内，按照预设步长△t’逐步增大/降低平滑系数，以此得出各个新的备选平滑系数，跳转执行步骤2)，得到各个新的备选平滑系数对应的分数值，△t’＜△t。
优选，△t取值5～20；△t’取值1～10。
优选，静态测试条件下的轨道高度差数据为：多次进行步骤1)之后，将各预设采样位置处的轨道高度差分别对应取均值后，再将各个均值轨道高度差汇总后的数据；
动态测试条件下的轨道高度差数据为：在步骤1)的运动区间内，设备I以预设的速度进行多次往返运动之后，将各预设采样位置处的轨道高度差分别对应取均值后，再将各个均值轨道高度差汇总后的数据。
进一步，轨道高度差，计算如下：
△h＝d*tanθ，d表示双轨轨道的轨距值，θ表示倾角仪读数。
进一步，步骤3)中，在运动过程中，设备I获取里程计读数，记录各个预设采样位置处的倾角仪读数，具体采用方式一或方式二进行：
方式一：将相同预设采样位置处的返程里程数据与去程里程数据建立对应关系；里程计每进行一次往返运动，都进行清零操作；
在去程时，当里程计读数与静态测试条件下的里程数据相同时，记录倾角仪读数；在返程时，当里程计读数与去程里程数据存在对应关系时，记录倾角仪读数；
方式二：根据静态测试条件下的相邻采样位置处的里程数据之间的差值、动态测试条件下里程计的采样频率和设备I的行进速度，获得采样时间；
在往返运动中，按照采样时间记录里程计和倾角仪读数。
本方法以静态测试条件下的轨道高度差数据为基准，通过求解动态状态下数据的方差均值，获得动态数据的离散性最小，波动最小，一致性最高时，对应的滤波系数；此外，本方法还通过缩小滤波系数的设置区间、预设步长，得出更加细化精准的滤波系数；本方法配置后的倾角仪获得的数据真实有效。
附图说明
图1为具体实施方式中轨道高度差与倾角对应关系示意图；
图2为平滑系数设置为100时静态、动态测试条件下的数据散点图；
图3为平滑系数设置为10时静态、动态测试条件下的数据散点图；
图4为平滑系数设置为50时静态、动态测试条件下的数据散点图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行详细描述。
一种用于测量轨道高度差的倾角仪参数配置方法，倾角仪安装在设备I中，设备I还包括里程计和滚轮，其能沿着轨道运动；
利用以下步骤配置倾角仪参数：
1)设备I沿着双轨轨道在预设采样位置、停止，记录具体里程数据、倾角仪的读数；如图1所示，根据倾角仪读数θ，计算轨道高度差：△h＝d*tanθ，d表示双轨轨道的轨距值；
将不同轨道预设采样位置处得到的里程数据和轨道高度差，记为静态测试条件下的数据；
2)从预先设置的各个备选的平滑系数中任选一个，配置到倾角仪；
具体为：在倾角仪可设置的平滑系数区间内，以预设步长为数据间隔、逐步增大/减小平滑系数，以此得出各个备选的平滑系数。
3)在步骤1)的运动区间内，设备I以预设的速度进行往返运动，在运动过程中，设备I获取里程计读数，记录各个预设采样位置处的倾角仪读数，计算轨道高度差，记为获取动态测试条件下的数据；
查找各个预设采样位置所对应的静态测试条件下的轨道高度差和动态测试条件下的轨道高度差，以静态测试条件下的轨道高度差为平均值，对应计算动态测试条件下轨道高度差数据的方差；
将所有采样位置处的方差取均值，记为当前备选平滑系数的分值；
4)将预先设置的各个备选的平滑系数分别配置到倾角仪，每次配置完均进行步骤3)；
获得各个备选平滑系数对应的分值；
5)将分值最小时所对应的备选平滑系数记为配置系数，存储到倾角仪内部，完成倾角仪参数配置。
为了获得更精确的平滑系数值，在步骤4)和步骤5)之间，还包括：选择对应分数值最小和次小的两个平滑系数，作为新的平滑系数区间，在此区间内，按照预设步长△t’逐步增大/降低平滑系数，以此得出各个新的备选平滑系数，跳转执行步骤2)，得到各个新的备选平滑系数对应的分数值，△t’＜△t。
其中，△t取值5～20；△t’取值1～10。
作为一种优选的实施方式，静态测试条件下的轨道高度差数据为：多次进行步骤1)之后，将各预设采样位置处的轨道高度差分别对应取均值后，再将各个均值轨道高度差汇总后的数据；
动态测试条件下的轨道高度差数据为：在步骤1)的运动区间内，设备I以预设的速度进行多次往返运动之后，将各预设采样位置处的轨道高度差分别对应取均值后，再将各个均值轨道高度差汇总后的数据。
更具体的，步骤3)中，在运动过程中，设备I获取里程计读数，记录各个预设采样位置处的倾角仪读数，具体采用方式一或方式二进行：
方式一：将相同预设采样位置处的返程里程数据与去程里程数据建立对应关系；里程计每进行一次往返运动，都进行清零操作；
在去程时，当里程计读数与静态测试条件下的里程数据相同时，记录倾角仪读数；在返程时，当里程计读数与去程里程数据存在对应关系时，记录倾角仪读数；
方式二：根据静态测试条件下的相邻采样位置处的里程数据之间的差值、动态测试条件下里程计的采样频率和设备I的行进速度，获得采样时间；
在往返运动中，按照采样时间记录里程计和倾角仪读数。
以下为示例性实施过程：
1)设备I沿着双轨轨道(选取7米)在预设采样位置、停止，记录具体里程数据、倾角仪的读数；根据倾角仪读数，计算双轨轨道高度差；
以间隔0.5m获取7米轨道上的13个预设采样位置为：
0.5/1/1.5/2/2.5/3/3.5/4/4.5/5/5.5/6/6.5m；
将不同轨道预设采样位置处得到的里程数据和轨道高度差，记为静态测试条件下的数据；如图2～4中的“圆点”对应数据；
2)从预先设置的各个备选的平滑系数中任选一个，配置到倾角仪；
具体为：在倾角仪可设置的平滑系数区间(全区间为0～300，经过经验判断，参数配置区间为0～100)内，以预设步长：10为数据间隔、逐步增大/减小平滑系数，以此得出各个备选的平滑系数：10、20、30、40、50、60、70、80、90、100；
3)在步骤1)的运动区间内，设备I以预设的速度进行往返运动，在运动过程中，设备I获取里程计读数，记录各个预设采样位置处的倾角仪读数，计算轨道高度差，记为获取动态测试条件下的数据；
实施时，设备I连续获取里程计和倾角仪读数，匀速往返的5次，获取数据如图2～4中任一幅图中的散点曲线；
查找各个预设采样位置所对应的静态测试条件下的轨道高度差和动态测试条件下的轨道高度差，实施时，如图2所示，在单个预设采样位置，如3m处，作垂直线，过此线上的点，即为动态测试条件下的轨道高度差；
以静态测试条件下的轨道高度差为平均值，对应计算动态测试条件下轨道高度差数据的方差；
具体为：以平滑系数为100为例(如图2所示)，单个里程数据应该对应10个动态轨道高差数据(往返一次2个数据、匀速往返的5次)和1个静态轨道高差数据，以静态数据作为平均值计算动态数据的方差：
将所有采样位置(13个)处的方差取均值，记为当前备选平滑系数的分值；
13个方差的均值：
4)将预先设置的各个备选的平滑系数分别配置到倾角仪，每次配置完均进行步骤3)；
获得各个备选平滑系数对应的分值；
5)将分值最小时所对应的备选平滑系数记为配置系数，存储到倾角仪内部，完成倾角仪参数配置。
对比附图2～4中的数据离散性并经过上述方式的解算，最终发现平滑系数设为100时，高度差数据离散性最大，获得分值也最大；平滑系数设为10时，获得分值最小，将其配置到倾角仪，从而获得的高度差数据离散性最小，波动最小，来回运动数据的一致性最高。
倾角仪按照本方法配置，能够保障高度差数据测量准确、提升轨道高差测量精度。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围旨在由所附权利要求书及其等价形式所限定。
Claims (7)
1.一种用于测量轨道高度差的倾角仪参数配置方法，所述倾角仪安装在设备I中，所述设备I还包括里程计和滚轮，其能沿着轨道运动；
其特征在于，利用以下步骤配置倾角仪参数：
1)设备I沿着双轨轨道在预设采样位置、停止，记录具体里程数据、倾角仪的读数；根据倾角仪读数，计算双轨轨道高度差；
将不同轨道预设采样位置处得到的里程数据和轨道高度差，记为静态测试条件下的数据；
2)从预先设置的各个备选的平滑系数中任选一个，配置到倾角仪；
3)在步骤1)的运动区间内，设备I以预设的速度进行往返运动，在运动过程中，设备I获取里程计读数，记录各个预设采样位置处的倾角仪读数，计算轨道高度差，记为获取动态测试条件下的数据；
查找各个预设采样位置所对应的静态测试条件下的轨道高度差和动态测试条件下的轨道高度差，以静态测试条件下的轨道高度差为平均值，对应计算动态测试条件下轨道高度差数据的方差；
将所有采样位置处的方差取均值，记为当前备选平滑系数的分值；
4)将预先设置的各个备选的平滑系数分别配置到倾角仪，每次配置完均进行步骤3)；
获得各个备选平滑系数对应的分值；
5)将分值最小时所对应的备选平滑系数记为配置系数，存储到倾角仪内部，完成倾角仪参数配置。
2.如权利要求1所述的倾角仪参数配置方法，其特征在于：步骤2)，在倾角仪可设置的平滑系数区间内，以预设步长为数据间隔、逐步增大/减小平滑系数，以此得出各个备选的平滑系数。
3.如权利要求2所述的倾角仪参数配置方法，其特征在于：步骤4)和步骤5)之间，还包括：选择对应分数值最小和次小的两个平滑系数，作为新的平滑系数区间，在此区间内，按照预设步长△t’逐步增大/降低平滑系数，以此得出各个新的备选平滑系数，跳转执行步骤2)，得到各个新的备选平滑系数对应的分数值，△t’＜△t。
4.如权利要求3所述的倾角仪参数配置方法，其特征在于：△t取值5～20；△t’取值1～10。
5.如权利要求1所述的倾角仪参数配置方法，其特征在于：
静态测试条件下的轨道高度差数据为：多次进行步骤1)之后，将各预设采样位置处的轨道高度差分别对应取均值后，再将各个均值轨道高度差汇总后的数据；
动态测试条件下的轨道高度差数据为：在步骤1)的运动区间内，设备I以预设的速度进行多次往返运动之后，将各预设采样位置处的轨道高度差分别对应取均值后，再将各个均值轨道高度差汇总后的数据。
6.如权利要求1所述的倾角仪参数配置方法，其特征在于：轨道高度差，计算如下：
△h＝d*tanθ，d表示双轨轨道的轨距值，θ表示倾角仪读数。
7.如权利要求1所述的倾角仪参数配置方法，其特征在于：步骤3)中，在运动过程中，设备I获取里程计读数，记录各个预设采样位置处的倾角仪读数，具体采用方式一或方式二进行：
方式一：将相同预设采样位置处的返程里程数据与去程里程数据建立对应关系；里程计每进行一次往返运动，都进行清零操作；
在去程时，当里程计读数与静态测试条件下的里程数据相同时，记录倾角仪读数；在返程时，当里程计读数与去程里程数据存在对应关系时，记录倾角仪读数；
方式二：根据静态测试条件下的相邻采样位置处的里程数据之间的差值、动态测试条件下里程计的采样频率和设备I的行进速度，获得采样时间；
在往返运动中，按照采样时间记录里程计和倾角仪读数。
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