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抗差卡尔曼滤波在高速铁路变形监测中的应用

刘华夏  
【摘要】: 目前我国高速铁路的建设正以前所未有的速度向前推进。高速铁路是一个庞大复杂而精细的工程,要求各个环节精准施工。其中作为轨道基础的线下工程,其沉降控制是提供高速度、高平顺和高稳定性的轨道先要条件,同时,由于我国地质条件的复杂性,作为长大线型的高速铁路,线下工程的沉降控制显得极为重要。因此,高速铁路线下工程沉降的安全监控、监控数据处理及监控的评价分析,是确保施工及运营安全的重要保障,必须选择有效的监控手段和数据处理方法。本文根据高速铁路线下工程的特点和存在的实际问题,就抗差卡尔曼滤波在高速铁路沉降变形监控中的应用进行研究,并结合某高速铁路的监控数据进行分析研究。主要内容如下: 本文首先对高速铁路的线下工程特点进行了概述,并对变形监控技术和监控的意义作了介绍。 在对比常用变形监控数据处理方法的基础上,重点研究了卡尔曼滤波模型的建立方法及其初始值的确定,通过实例分析验证了其在监控数据处理方面的优点。由于普通卡尔曼滤波模型不能有效的抵抗粗差的影响,本文在稳健估计原理的基础上,推导出卡尔曼滤波的抗差估计递推方程。并将其应用于线下工程沉降变形监控的数据处理,验证了抗差卡尔曼滤波能够有效判断粗差的位置,达到抵抗粗差的目的。 结合某高速铁路线下工程的动态水准网监控数据,运用抗差卡尔曼滤波模型对其进行处理,对比抗差卡尔曼滤波结果及其预报值与各期的平差值,均吻合良好,因此,在高速铁路线下工程沉降的允许范围内,可以通过该方法对监控数据进行处理,对线下工程的沉降进行实时的控制。 以上研究表明,采用抗差卡尔曼滤波模型对高速铁路变形监控数据进行处理,结果能满足工程的需要,具有良好的实用价值。


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