[發明專利]一種道砟顆粒隨機不規則輪廓生成方法

有效

• 申請號: 202010114808.8
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111324958B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 肖宏;高亮;令行;井國慶;金鋒;劉光鵬;張茉顏;張智海;何斌;呂亞鑫
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14;G06F111/10
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 麻吉鳳

本發明實施例提供了一種道砟顆粒隨機不規則輪廓生成方法，包括：S1、獲取道砟顆粒輪廓樣本，利用圖像處理方法得到道砟輪廓坐標集；S2、獲取所述道砟輪廓坐標集中每個道砟形態學關鍵特征參數；S3、對所述道砟形態學關鍵特征參數概率分布擬合，得到每類關鍵特征參數的概率分布及概率分布的具體參數；S4、基于每類關鍵特征參數的概率分布及概率分布的具體參數，生成道砟顆粒不規則輪廓。本發明實施例提供了一種道砟顆粒隨機不規則輪廓生成方法,能夠采用較少的道砟輪廓插值點構建隨機不規則的道砟顆粒輪廓，并且能夠反映道砟顆粒不規則輪廓的形態學統計規律。

技術領域

本發明涉及鐵道工程數值建模技術領域，尤其涉及一種道砟顆粒隨機不規則輪廓生成方法。

背景技術

道砟作為有砟道床的組成單元，其形態學特征對有砟道床的力學性能有顯著影響。目前在有砟道床數值模擬分析中，通常采用直觀選取的方法篩選幾種典型的道砟顆粒形狀來代表所有的道砟不規則形態，這種建模方法忽略了道砟顆粒形態存在于統計學的潛在規律，致使建立的模型在有砟道床細觀力學機制分析中存在不合理之處。基于此，亟需提出一種能夠生成道砟顆粒隨機不規則輪廓的建模方法，使其能合理反映道砟顆粒不規則形態在統計學意義上的內在聯系，保證有砟道床建模及細觀力學性能分析的正確性。

發明內容

本發明的實施例提供了一種道砟顆粒隨機不規則輪廓生成方法，以克服現有技術的缺陷。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。

一種道砟顆粒隨機不規則輪廓生成方法，包括：

S1、獲取道砟顆粒輪廓樣本，利用圖像處理方法得到道砟輪廓坐標集；

S2、獲取所述道砟輪廓坐標集中每個道砟形態學關鍵特征參數；

S3、對所述道砟形態學關鍵特征參數概率分布擬合，得到每類關鍵特征參數的概率分布及概率分布的具體參數；

S4、基于所述每類關鍵特征參數的概率分布及概率分布的具體參數，生成道砟顆粒不規則輪廓。

優選地，所述S1包括：

根據道砟顆粒形態學特征對道砟形態進行分類，采用分層抽樣的方法獲得道砟顆粒樣本集，將道砟在平面上平穩放置，采用相機垂直拍攝的方法獲取道砟顆粒輪廓，進一步結合圖像處理方法獲得道砟輪廓樣本坐標集。

優選地，所述道砟形態學關鍵特征參數包括：道砟主體輪廓參數和道砟輪廓表面粗糙度參數。

優選地，所述S2包括：

通過對道砟輪廓坐標集進行分析，得到每個道砟輪廓對應的道砟主體輪廓參數和道砟輪廓表面粗糙度參數的取值；

其中，道砟主體輪廓參數包括：長細比、長軸分割比和短軸分割比，長軸為道砟輪廓上距離最遠的兩點之間的連線，短軸為道砟輪廓上垂直于長軸且距離最遠的兩點之間的連線，長細比為長軸與短軸長度比，長軸與短軸垂直相交，交點將長軸和短軸進行分割，長軸分割比為長軸上長的部分的長度與短的部分的長度的比值，短軸分割比為短軸上長的部分的長度與短的部分的長度的比值；

道砟輪廓表面粗糙度參數包括：一階分形插值偏移方向、一階分形插值偏移距離、二階分形插值偏移方向和二階分形插值偏移距離，所述一階分形插值偏移量為主體輪廓每邊的中點到該邊中垂線與道砟輪廓的交點之間的距離，根據交點與主體輪廓的包含關系確定一階分形插值偏移方向，方向為外凸或者內凹；

所述二階分形插值偏移方向、二階分形插值偏移距離為一階插值輪廓上的進一步擴展，其插值原理與一階插值的相同。

優選地，所述S3包括：