基于多重约束的铁路隧道净空检测研究

作     者：孟拴成 MENG Shuancheng

作者机构：中铁第一勘察设计院集团有限公司西安710043 

基　　金：中铁第一勘察设计院集团有限公司重大专项(2022KY56(ZDZX)-02) 

出 版 物：《铁道标准设计》 (Railway Standard Design)

年 卷 期：2024年第68卷第7期

页      码：125-131页

摘      要：为解决铁路隧道洞内无法准确获取扫描仪定位参数和高精度三维点云数据成果难题,基于激光扫描仪、惯性测量单元、里程计等传感器,提出多源数据融合处理算法,获得三维点云相对数据成果;利用隧道自身的环缝、螺栓孔洞结构形状特征,生成点云灰度及深度影像,实现管片环缝提取,结合环片固定宽度完成里程校准;根据误差传播规律引入靶标控制点联合解算,修正定位定姿误差和坐标转换,获取工程坐标系统下的三维点云数据;基于最小二乘二维ICP匹配算法进行点云模板匹配,提取轨道中心线。经实验测试,对里程及靶标控制等多重约束后,获得的三维绝对点云平均误差为3.2 cm;提取隧道断面,输入隧道设计断面线并等分处理,与轨道基准坐标系进行匹配,逐点计算断面激光点到设计轮廓线的垂直距离,完成了隧道净空检测。实验数据分析表明,基于惯性测量单元/里程计组合导航误差纠正模型,在里程及靶标控制等多重约束后,能够获得高精度的铁路隧道三维点云数据成果,实现铁路隧道的净空检测。

主 题 词：铁路隧道 多传感器数据融合 隧道环缝提取 里程约束 靶标控制 模板匹配 净空检测 

学科分类：081406[081406] 08[工学] 0814[工学-地质类] 0823[工学-农业工程类] 082301[082301] 

D　O　I：10.13238/j.issn.1004-2954.202211130003

馆 藏 号：203128773...