基于多模态特征的重载铁路钢轨损伤检测方法

列车重载运行的情况下钢轨会出现损伤,传统的钢轨损伤检测方法主要依靠人工巡检或使用单一模态特征进行分析,存在准确性低、易漏检漏报等问题。针对这一问题,提出了基于多模态特征的重载铁路钢轨损伤检测方法。首先采集重载铁路钢轨损伤图像,并以直方图均衡化的增强方式预处理原始图像;然后将图像中的信息转换为模态向量进行特征提取,选择置信度矩阵表示不同特征的分布情况,并分解钢轨损伤图像中的特征模态元素;最后基于多模态特征,关联具有相关性的损伤特征模量,标注损失特征标签,实现重载钢轨损伤情况的判断和检测。分别以5000,10000,30000 t重载量级的铁路钢轨作为对象进行测试,试验结果表明,所提方法能够实现精准的损伤定位,且对不同量级钢轨的损伤情况均具有较高检测精度,具有实际应用价值。

钢轨材料局部激光熔覆自熔性合金涂层的磨损与滚动接触疲劳行为

激光熔覆技术可用于钢轨局部损伤表面的局部修复,但局部修复钢轨材料的磨损与滚动接触疲劳损伤规律尚不清楚。通过在钢轨试样表面切除凹槽来模拟局部损伤,在凹槽处激光熔覆Ni基、Fe基和Co基自熔性合金粉末,分析修复钢轨微观组织与硬度,然后利用双轮对滚试验研究局部修复钢轨试样的磨损与滚动接触疲劳行为。结果表明,激光熔覆涂层形成了共晶与枝晶组织,Ni基涂层组织粗大、硬度较小,Fe基与Co基涂层组织尺寸较小,Fe基涂层硬度最大,Co基涂层硬度居中。相比未熔覆区域,激光熔覆区(涂层)塑性变形层厚度较小,且涂层原始硬度越高,硬化后硬度越大,但硬化率和硬化层厚度更小。未熔覆区滚动接触疲劳裂纹较长,但裂纹角度较小;熔覆区裂纹长度均有所降低,但裂纹扩展角度明显增大;熔覆区与未熔覆区结合处疲劳损伤最为严重,疲劳裂纹角度和深度均比熔覆区和未熔覆区更大。对比分析发现,Stellite21(Co基)熔覆试样摩擦因数较低,熔覆区与未熔覆区磨损深度差较小,抗滚动接触疲劳性能较好,较为适合钢轨局部损伤的激光修复。研究结果可为激光熔覆技术在钢轨局部修复上的应用与优化提供理论与技术指导。

地铁车辆频繁启停工况加速钢轨滚动接触疲劳损伤行为

列车启停过程中轮轨接触应力复杂交变,近站点附近车辆频繁启停运行工况加速了钢轨滚动接触疲劳损伤。为深入了解地铁车辆频繁启停工况下的钢轨滚动接触疲劳损伤特性,利用轮轨滚动接触疲劳/磨损试验台(JD-DRCF/M)开展频繁启停工况下轮轨滚动接触疲劳试验。对比研究4种不同加/减速度工况下(0,400,800和1 200 r/min2)轮轨滚动接触界面黏着、钢轨磨耗和疲劳裂纹行为。研究结果表明:在干态环境中,加速工况显著降低了轮轨界面的黏着系数,其中:800 r/min2加速度下降幅最为明显;而进入水介质环境后,黏着系数出现瞬时极低值、加速度工况下的黏着系数降幅程度差异显著。加速度工况未引起钢轨的过高磨耗,但其对钢轨磨损形貌、表面粗糙度等的影响均较为显著,过高的加速度极易诱发钢轨以剥层机制失效并伴随表面粗糙度的大幅提升。钢轨磨耗与轮轨界面的剪切作用密切相关,加速度的存在往往不同程度地加剧了近表层钢轨材料的塑性变形和疲劳裂纹的萌生与扩展,使得裂纹扩展角、裂纹长度与数量均有不同程度地增加。因此,有必要开展实验条件下钢轨试样滚动接触损伤与实际现场钢轨损伤间的等效性评估,以利于指导近站点附近地铁车辆启停工况参数的优化。

基于Wav2vec2.0神经网络的轨道交通钢轨损伤压电阵列超声导波定位方法

鉴于普通超声波检测方法无法实现对轨道交通钢轨的长距离检测,基于超声导波的SHM(结构健康监测)技术难以从响应信号中提取损伤特征而影响损伤定位精度,提出了一种基于Wav2vec2.0神经网络的压电阵列超声导波定位方法对轨道交通钢轨损伤进行定位。基于压电阵列超声导波数据的特点,对该方法进行了简要介绍。搭建了钢轨损伤的超声导波检测系统,并利用该系统进行数据集的采集。采用ABAQUS有限元软件建立钢轨损伤超声导波检测三维有限元模型,并利用该模型进行数据集的采集。利用小波信号处理方法对超声导波试验信号进行重构,以达到信号去噪的目的;在仿真信号中加入随机噪声,将叠加随机噪声后的超声导波仿真信号作为补充数据集;通过计算模型中钢轨损伤定位的准确率和误差对模型的性能进行评估。结果表明,当迭代轮次达到第120次时,训练样本的准确率达到100%。利用基于Wav2vec 2.0神经网络的压电阵列超声导波定位方法可实现轨道交通钢轨损伤的准确定位。

重载铁路钢轨闪光焊轨头伤损原因分析

我国某线路在运行多年后,钢轨闪光焊接头位置出现各种轨头下颚损伤问题,裂纹最初在轨头下颚焊筋边缘位置,短时间内发展到其他位置,形成严重缺陷问题,甚至产生接头断裂问题。工作人员通过检验受损接头外观,并利用扫描电镜、光学显微镜等设备,检查裂纹断口形貌、金相组织等内容,明确下颚伤损的主要原因,发现该轨头下颚位置推瘤后焊缝余高超标,没有将推瘤和母材产生的夹皮处理干净,形成较大尖角,导致应力过于集中。在焊接后的正火过程中进行脱碳操作,会产生大量铁素体组织,从而降低钢轨的疲劳强度。当列车在轮轨反复作用下行驶时,轨头下颚处的推瘤夹皮和母材尖角位置会形成裂纹源。

高速与重载铁路钢轨损伤及预防技术差异研究

结合多年的研究与调查,分析了高速与重载铁路钢轨损伤与预防技术的差异。钢轨侧磨与压溃是重载曲线段钢轨的主要损伤类型,而高速铁路钢轨主要表现为疲劳损伤特征;根据磨损与疲劳的相互制约与竞争关系,提出了高速与重载铁路钢轨选材及车轮型面选择的不同要求;阐述了高速与重载铁路钢轨不同曲线轨头非对称打磨技术的原理及应用。

基于应变模态变化率的钢轨损伤检测

为了准确、快速检测出钢轨中的损伤及其损伤位置和程度,提出了基于应变模态变化率的钢轨损伤检测方法。以五跨钢轨为例,通过数值仿真分析和实验室足尺模型测试表明:基于频率的变化可判断钢轨发生损伤,但无法确定损伤的位置及程度;基于应变模态的变化和基于应变模态变化率的变化可判断钢轨发生损伤、确定损伤的位置和程度;损伤程度对于损伤识别的影响较大,损伤程度越大,损伤单元的应变模态变化率就越大,钢轨的前两阶应变模态变化率可以确定损伤的发生、位置及损伤程度。

基于机器视觉的钢轨表面损伤检测算法

钢轨表面损伤的检测对于铁路运输安全具有重要的意义.不同类型的损伤具有不同的成因和特征,单一的检测算法针对性和鲁棒性不强,应根据不同的损伤类型提出针对性的检测方法.本文针对鱼鳞纹损伤的规则方向性特征,提出了基于转动惯量等效椭圆的区域方向性计算和基于纵向区域直方图的区域方向性筛选算法;针对踏面剥离裂纹和浅层掉块损伤的呈带状分布的不规则、不连续和多凹陷特征,提出了基于多孔洞区域的骨架提取的检测算法.这两种算法均能有效地检测出相应损伤,为缺陷的分类识别提供参考.

城轨供电回流导体的连接及其对钢轨损伤的剖析

通过对城轨供电回流导体连接接头质量的剖析,指出因操作不当在钢轨表面产生淬火马氏体的危害及其防止措施。

基于机器视觉的钢轨表面损伤检测研究

目的:为探寻钢轨表面伤损机器视觉检测有效方法,验证经典的5种边缘检测算法在钢轨表面损伤检测;方法:利用采集的带扎伤钢轨图片,在MATLAB2016版本进行检测实验;结果:log检测法、Canny检测法存在错检,roberts检测法、prewitt检测法、sobe检测法错在漏检;结论:经典的5种边缘检测算法在钢轨表面损伤检测无法达到工业级效果。

地铁钢轨损伤健康管理系统设计

针对城市地铁钢轨损伤维护预测的需要,研究建立基于超声探测的钢轨损伤健康管理系统及实现方法.提出基于决策分析的健康管理系统框架结构,对其中的系统数据库、文件系统和数据结构关系进行讨论.用分层设计思想定义各功能模块,采用软件技术和自动化数据流处理,实现主界面模块、用户管理模块、线路管理模块、线路匹配模块等的开发与设计.系统能结合不同环境条件下的历史数据集和实际测试数据集,实现钢轨疲劳寿命预测.

一种基于改进的Sobel算法钢轨表面损伤语义分割方法

为探寻钢轨表面伤损语义分割的有效方法,实现钢轨表面伤损准确检测。在经典Sobel算法的基础上,增加倾斜方向的检测,改变阀值;利用采集的带扎伤钢轨图片,在MATLAB2016版本进行对比检测实验;本方法成功检出两处伤损,无误检错检;结论:本方法检测效果在检出率和误检率都优于传统方法,有一定价值。

维也纳地铁路网由于滚动接触疲劳引起的钢轨损伤

钢轨折断是不容忽视的课题。在维也纳地铁路网中，近几年出现了钢轨裂纹和破损现象。将钢轨问题分为2个范围：整体应力问题（将钢轨看成是一个整体）和局部应力问题（在轨头周围由于滚动接触产生的法向应力和剪切应力，随着滚动数量的增加会导致钢轨踏面下材料破碎）。

钢轨损伤的高效率探伤方法

目前钢轨超声波探伤以超声波从钢轨头部人射探测的方法为主，但由于钢轨头顶面接触疲劳产生的龟裂沿着水平裂纹蔓延到下面，不久就会进展成达到探伤标准的横裂纹。在以往的探伤方法中，超声波被水平裂纹遮断，为此JR东日本公司采用按横向裂纹的深度与水平裂纹的长度分别确定损伤等级的规则，将检测手段合并，并留有改善的余地。基于这个思路，开发了侧重检查横向裂纹的FG-50头部横向裂纹测定器；利用三维方式计算钢轨损伤形状、长度、深度、立体检测的3D超声波探伤器。这个3D超声波检测装置的原理是将一个压电元件发射的超声波用多个元件接收，对钢轨损伤裂纹进行三维捕捉。

浅谈在地铁新线施工中钢轨损伤及防范措施

本文主要分析了地铁新线施工中钢轨损伤原因和相关防范措施。通过对我国目前轨道交通发展现状和新线施工实际情况分析, 并结合地铁施工的特点,得出钢轨的损伤原因和针对防范措施,希望能对减少地铁新线建设中防治钢轨损伤起到一定帮助,为地铁事业发 展做出一些贡献。

浅谈在地铁新线施工中钢轨损伤及防范措施

在我国城市轨道交通的发展现状的基础上,分析地铁新线施工的发展情况,并结合地铁施工的特点,针对施工过程中钢轨损伤的类型和原因进行分析,并提出有效的防范措施,希望能对相应的工作人员给予一定的参考和帮助。

应用于钢轨检测的便携式涡流探伤仪的研制

钢轨损伤是影响铁路运输安全的主要因素,国内主要依靠巡道工人的日常检测,但现在还没有一种针对巡道工人使用的设备。研究设计了一种灵敏度高、便于携带且经济的仪器。基于涡流探伤的基本原理,采用正交试验方法设计、制作了一种精细的涡流传感器,用于提取微弱的裂纹信号,再由后台放大器放大,经过处理后在显示器上显示裂纹缺陷的相对大小,最后蜂鸣器报警,实现了防患于未然的目的。

城市铁路钢轨伤损状况分析及对策研究

城市铁路与既有地铁相比采用了新型轨道结构,其钢轨伤损亦有着明显的自身特点,对城市铁路钢轨伤损状况进行量化统计分析,得出其钢轨伤损主要类型为焊缝伤损及焊点伤损等结论,并找出其分布规律,对其特点及成因进行了分析研究。

钢轨伤损检测实验开发

在现代高等教育的理论框架下,依据专业发展需求,分析了开发设立钢轨伤损检测实验的目的与意义。通过分析开发实验过程、教学实践效果,突显加强课程实验与创新能力人才培养的需要。该实验能使学生增强实践能力,达到适应工程专业工作需求的目的。

轮轨表面损伤及对策——“铁道学会1990年重点学术会议”述评

本文评述了1990年铁道学会“轮轨表面损伤及对策”学术会议。通报了会议情况,如钢轨损伤的新情况。提出的钢轨发展方向,仍是十年前确定的合金化、微合金化和热处理化。包钢是我国重轨主要生产厂家,会议的观点可以引为参考。