车载式地铁隧道断面扫描检测系统研究

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1、摘要随着我国城市轨道交通建设的不断发展，地铁隧道安全成为社会广泛关注的问题。地铁运营阶段因时间跨度大、影响因素复杂、一旦隧道发生变形，有可能会影响到地铁安全运营，留下安全隐患。由于地铁隧道断面变形的渐变性和长期性，为了能够对地铁隧道的安全状况进行健康监测，本文研究设计车载式隧道断面扫描检测系统，采集地铁隧道断面的变形数据，并利用断面拟合处理技术进行分析处理，实现隧道变形的监测并建立隧道变形预警机制。本文基于大量理论和实验基础，并结合上海科委资助项目：“地铁隧道变形自动监测系统研究”课题，对设计车载地铁隧道断面变形检测系统进行了研究分析。本文首先通过研究

2、该检测系统的功能需求，设计比较了检测系统的整体方案，详细说明了隧道断面坐标测量的方法与过程，采用光电编码器采集隧道检测车纵向坐标，并利用地铁数字轨道电路信号消除其纵向累计误差。然后分析了系统硬件设备的选择，选取OMRONCPlL型PLC对激光测距仪进行控制，并采用无线通讯器将检测数据传输至上位监控计算机。并利用OMRON公司CX—Programmer软件设计检测系统程序，并研究了PLC与上位机的通讯。考虑到检测车在行驶过程中的振动会对断面测量产生误差，本文提出了通过在检测车上安装陀螺仪和加速度计，利用轨道线路特性和车辆振动模型的方法对动态检测数据进行振

3、动补偿，有效提高系统检测精度。最后通过大量的实验和模拟分析，研究了几种不同的断面拟合方法及其效果，算出隧道断面在相对坐标系和绝对坐标系下的方程和激光测距仪的分布形式对系统精度的影响。本论文搭建了检测系统以完成隧道断面变形监测的操作，很好地证明了该测量监测方法的可行性和有效性，为实际项目的开展和实施提供了可靠的理论依据和实验方法，为系统运行的可靠性和高精度提供新的思路。关键词：隧道，断面，激光扫描，补偿，拟合AbstractABSTRACTAsthedevelopmentoftherailtransportationinthecity,thesafety

4、ofwhichbecomethetopicofthesociety．Becauseofitslongtermandallkindsoffactorwhichwoulddodamagetoit，oncethesubwaytunnelhaveanydeformation，itwilldoharmtothesociety．Accordingtothegradientchangeandsecularofthesubwaytunnel，tomonitorthesafetyconditionofthesubwaytunnel，thispaperdecidestob

5、uildavehiclemountedcross—sectionscaningsystemforsubwaytunnelandanalysethembydataprocess．Thenreleasetheconditionofthetunnelinthewebandbuildthewarningsystem．Wehavegatheredmanyinformationandtechnology,besides；wearesupportedbyShanghaitechnicalcommittee，basedontheproject：“ResearchofD

6、eformationofSubwayTunnelMonitoringSystem”．Inthebeginning，thispaperstudiesonthefunctionalrequirementsofthedetectionsystem，designsandcomparestheoverallschemefordetectionsystem，describesthemeasuringmethodsandprocessesoftunnelcross-sectioncoordinateindetailandUSesopticalencodertoacq

7、uisitlongitudinalcoordinatesoftunnelinspectioncar．Anditusessubwaydigitaltrackcircuitsignaltoeliminatetheaccumulatedelrorofthevertical．Thenitanalysestheselectionofhardwareequipmentforsystem，selectstheOMRONCP1LtypePLCtocontrolofthelaserrangefinder,anduseswirelessdatatransmissionde

8、vicetotransferthedatatothemonitoringcomputer．An