基于改进YOLOv5s算法的钢轨扣件状态检测方法

[目的]为提高轨道巡检效率以及优化巡检策略,有效避免漏巡、漏检等问题的发生,提出了一种基于改进YOLOv5s算法的钢轨扣件状态检测方法。[方法]介绍了YOLOv5算法的网络结构。在YOLOv5s算法的骨干网络中融入C3-CBAM(卷积注意力)模块以获取更多细节特征,然后采用BiFPN(加权双向特征金字塔)网络进行多尺度特征融合,形成改进YOLOv5算法。针对弹条断裂、弹条缺失、弹条移位和螺栓缺失4种状态进行了试验验证。[结果及结论]采用改进后的YOLOv5s算法比原YOLOv5s算法在测试精度、召回率、平均精度上都有所提高,表明该方法对钢轨故障扣件分类检测具有很好的工程应用价值。

铁路钢轨扣件e形弹条动态性能研究及结构改进

以铁路钢轨扣件e形弹条为研究对象,运用有限元仿真和锤击试验方法对组装状态下弹条动态性能进行研究,随后对弹条进行结构及材料优化形成空心阻尼弹条。通过对原弹条进行强度应力和动态特性分析,弹条组装工作状态下模态试验与模态仿真前3阶固有频率误差分别为2.2%、1.8%、4.9%,仿真模型的有效性得到验证;改进后的空心阻尼弹条对影响弹条共振疲劳损伤的第三阶固有频率从原来DI弹条的747 Hz提高到940 Hz,固有频率提高25.8%,且避开地铁钢轨波磨段750 Hz左右的激励频率;同时对应的阻尼弹条其阻尼损耗因子相对原弹条提高92%,大大地降低弹条共振峰值响应,能够有效地提高弹条疲劳寿命。

郑州地铁钢轨扣件使用寿命评估模型组研究

准确评估钢轨扣件使用寿命,对轨道维修资源合理利用以及运维生产提质增效具有重要意义。针对郑州地铁钢轨扣件特点,依据影响钢轨扣件使用寿命的异质性因素,将线路轨道划分为不同类型的区段。针对不同类型的轨道区段,构建不同的钢轨扣件使用寿命评估模型,形成钢轨扣件使用寿命评估模型组。该模型组采用双参数威布尔分布函数,描述钢轨扣件状态的劣化规律。选取郑州地铁1号线钢轨扣件近5年的历史病害数据,构建极大似然函数,确定模型组的待估参数,验证所提模型组的有效性。计算结果表明,评估出的钢轨扣件使用寿命对现场管理人员科学组织轨道运维生产具有重要价值。

基于希尔伯特黄和时频熵方法检测钢轨扣件扣压力研究

钢轨扣件扣压力对车辆运行安全具有重要作用。该文通过室外试验获得了钢轨在不同紧固条件下的竖向振动加速度响应。采用正交经验模态分解方法得到原始振动信号的正交固有模态函数(Intrinsic Mode Funtion,IMF)。然后基于正交IMFs得到Hilbert时频谱和边界谱,并计算和比较了相应的熵。分析结果表明,该方法可用于检测不同钢轨扣件的扣压力。

基于YOLOv5算法的钢轨扣件分类检测研究

钢轨扣件是保障轨道车辆安全运行的基础,目前依靠人工检查钢轨扣件状态效率低且具有缺陷性。基于YOLOv5算法对钢轨弹条断裂、缺失、移位以及螺栓缺失四种状态扣件进行分类检测研究,文章选取706张含故障扣件的图片进行标注形成钢轨故障扣件数据集,讨论了YOLOv5s、YOLOv5m两种模型对数据集分别训练50、100次后的识别效果,结果显示:采用YOLOv5m模型训练100次的YOLOv5算法对各类别故障扣件的测试精度、召回率、mAP@.5、mAP@.5:.95分别为0.988、0.967、0.987、0.822。该方法对钢轨扣件分类检测具有很好的应用价值。

基于计算机视觉的钢轨扣件螺母缺失检测系统

针对传统方法己经不能满足线路检修的需要,设计了一种基于计算机视觉的钢轨扣件螺母缺失检测系统,建立了钢轨扣件螺母缺失检测系统的系统框架,提出了一种基于特定区域像素点扫描统计的扣件定位算法,使用了主元分析法算法来提取扣件螺母特征向量,并利用最小距离分类器对扣件进行分类。实验结果表明,该系统能有效地自动识别钢轨扣件螺母是否缺失,能在一定程度上代替扣件系统螺母的人工巡检。

钢轨扣件弹性垫板的动态黏弹塑性力学试验及理论表征研究

以Vossloh300钢轨扣件弹性垫板为研究对象,利用配有温度箱的力学试验机,结合基于温频等效原理与WLF方程的分数阶Zener模型以及Berg摩擦模型,测试与表征该弹性垫板随温度、频率、振幅非线性变化的黏弹塑性动力特征。研究表明:动载较大且频率较低时,扣件弹性垫板的滞回曲线具有超弹性与塑性非线性力学特征,频率提高后,该滞回曲线将接近线性黏弹性的椭圆形滞回曲线;扣件弹性垫板温/频变的黏弹性动力特征与动载大小基本无关,但随预压力的增加而明显增大;基于温频等效原理与WLF方程的分数阶Zener模型能快速获取扣件弹性胶垫任意温度与任意频率下的黏弹性动力特征,在铁路轮轨振动主频带内更适合描述低温环境下损耗因子的频变特性。

不同受力环境下的钢轨扣件减振橡胶动态特性

采用电液伺服试验机对钢轨扣件中橡胶材料受压为主和受剪为主提供弹性的2种减振橡胶的非线性动态特性进行试验研究。建立减振橡胶非线性动力学模型,运用最小二乘法进行参数识别,并进行模型有效性检验。利用建立的数学模型对各种工况的试验数据逐一拟合,得到2种扣件减振橡胶不同工况下的刚度和阻尼。刚度和阻尼的变化与振幅和频率密切相关;2种钢轨扣件减振橡胶的动态特性变化规律有一定相似性,但受压型扣件减振橡胶在刚度非线性程度、动刚度随振幅频率的变化率等方面均强于受剪型扣件减振橡胶,因此,在进行钢轨扣件的优化和创新设计过程中,应优先选用橡胶材料受剪切来提供弹性,以便实现不同载荷范围、不同振幅和频率条件下的刚度稳定性。

钢轨扣件设计及其衍化过程研究

研究目的:钢轨扣件是轨道结构的重要组成部件,直接影响列车运行的安全与舒适。伴随铁路的发展,扣件系统不断变化以适应新的市场需求。本文通过研究钢轨扣件的衍化过程,结合专利技术分析,提出我国扣件发展的思路与建议。研究结论:(1)扣件系统设计选型时应根据设计荷载、设计参数、材料特性、动态响应等,合理选用不同类型的扣件,实现安全运营、经济合理、性能最优;(2)扣压件的形状由简单衍化为复杂,紧固件由施工养护困难、精度难以保证衍化为施工便捷、养护方便、精度高,弹性基板的弹性效果由较差衍化为较好,性能得到逐步提升;(3)国内外专利技术统计分析表明,我国钢轨扣件伴随高铁及城市轨道交通的发展,目前处于高速增长期,研究热点主要集中在检测装置、减振降噪、受力性能优化等领域;(4)钢轨扣件未来将向着适应性更强、系统性能更优、结构更多元化、可控性更强、安装养护更简单等方向发展;(5)本研究结果可为钢轨扣件结构创新设计和改进提供参考。

钢轨扣件弹条扣压力对轮轨系统垂向动力学响应的影响分析

为深入探讨钢轨扣件弹条扣压力对轮轨系统垂向动力学响应的影响,在经典车辆-轨道垂向耦合动力学模型的基础上细化了扣件的建模,建立了能够考虑钢轨扣件弹条扣压力和轨下胶垫初始压缩量的垂向动力学模型。针对轨下胶垫和弹条的实际受力情况,模型中采用具有单向作用特性的力元来模拟轨下胶垫和弹条的受力特性。通过数值仿真,将该模型与传统模型进行了对比,并分析了弹条扣压力衰减和扣压力失效对轮轨系统垂向动力学响应的影响。分析结果表明,弹条扣压力衰减主要导致胶垫支反力减小,而扣压力失效则会导致失效扣件处的钢轨垂向加速度显著增大。对于连续多个扣件发生扣压力失效的情况,钢轨垂向加速度、钢轨上拱位移和轮对垂向加速度等动力学指标随失效扣件个数的增加而增大,而失效扣件个数的增加对轮轨垂向力、轮载作用下的钢轨垂向位移和胶垫支反力的变化影响很小。

钢轨扣件减振橡胶动态特性分析

基于黏弹性材料动态恢复力由非线性弹性恢复力和非线性阻尼力叠加而成的理论基础,运用理论与动态试验相结合的方法,提出一种钢轨扣件减振橡胶动态恢复力模型,着重揭示一阶、三阶和五阶动刚度对激励频率和振幅的依赖性。运用最小二乘拟合法确定各阶动刚度中所含未知参数,并利用理论模型重构恢复力-位移回线,最终将其与试验曲线相比较。研究结果表明:钢轨扣件减振橡胶具有明显的非线性特性,其动态刚度与振幅和频率之间呈复杂的曲面关系;本文所建动态力学模型可为钢轨扣件减振橡胶的动态分析和优化设计提供了一定的理论支持。

弹性钢轨扣件轨道的轮轨作用力分析

采用弹性钢轨扣件是城市轨道交通轨道减振的最基本措施。为分析弹性钢轨扣件轨道的轮轨作用力,通过建立地铁车辆弹性扣件动力分析模型,分析了扣件刚度、列车运行速度等对轮轨作用力的影响。对于弹性钢轨扣件的轨道结构,合理降低扣件刚度,可减小轮轨动力冲击和扣件支点反力,提高减振效果。通过现场测试获得弹性扣件轨道的钢轨垂直力,验证了理论分析结果。

城市轨道交通钢轨扣件的研究与设计

重点论述城市轨道交通工程钢轨用扣件的性能、技术参数及设计要求,分析目前我国城市轨道交通中主要钢轨扣件的使用情况及需要研究的问题。

基于计算机视觉的钢轨扣件检测算法研究

针对传统钢轨检测方法不能满足线路检修的需要,提出了一种基于计算机视觉的钢轨扣件检测算法,运用投影法和特定区域像素点扫描统计相结合的方法定位扣件位置,使用灰度特征和HOG特征描述扣件特征向量,并利用Chi开方距离分类器进行特征提取。实验结果表明,该算法具有一定的有效性和可行性。

环境因素对地铁钢轨扣件绝缘性能影响的试验研究

城市轨道交通钢轨对地绝缘性能的好坏是影响杂散电流大小的主要原因。而对地绝缘性能的好坏主要由钢轨扣件的绝缘性能决定。扣件的绝缘工作环境相当复杂,污秽、温度及湿度都会引起绝缘性能的下降,造成过渡电阻的减小。通过搭建扣件绝缘性能测试平台,研究了不同环境因素对扣件绝缘性能的影响,研究发现:湿度对绝缘性能的影响十分严重,主要表现在其增大钢轨表面电导率,形成泄漏电流的低阻流通路径;温度的影响主要体现在其对水蒸气凝结起抑制作用,温度越高钢轨表面越不容易凝露;雾气中的盐分也会增加扣件绝缘性能的下降。

铁路钢轨扣件发展综述

扣件是轨道重要组成部件,钢轨与轨枕通过扣件联结在一起。起到固定钢轨正确位置的作用。轨枕类型主要有木枕用和混凝土枕两大类型,对扣件的主要功能和分类方法加以论述,同时简述我国的木枕扣件及混凝土枕扣件的发展过程,并对目前铁路常用的几种扣件主要技术性能做了介绍。

钢轨扣件减振橡胶阻尼耗能特性分析

为了掌握钢轨扣件减振橡胶中阻尼的分布及其随振幅和频率的变化规律,对减振橡胶元件受压和受剪两种扣件进行了试验研究。建立钢轨扣件减振橡胶非线性弹性力和混合阻尼叠加的动力学模型,完成模型参数识别及结果检验。根据所建立的动力学模型计算各试验工况下的弹性变形能、阻尼耗能和结构损耗因子。分析发现:压缩和剪切两种扣件减振橡胶的阻尼参数随振幅和频率的变化规律相似,弹性变形能、阻尼耗能和结构损耗因子均随振幅的增大而显著增大,而受频率的影响较小。相同工况下,压缩型扣件减振橡胶的结构损耗因子远大于剪切型扣件,说明压缩型扣件在发挥减振功能时,其耗能特性优于剪切型扣件,而隔振特性劣于剪切型扣件。因此,在钢轨扣件创新设计时,可以通过控制减振橡胶压-剪组合变形,来实现扣件隔振和衰减振动能量两功能的均衡发挥,将结构损耗因子作为设计过程中的控制指标。

混合梁斜拉桥钢轨扣件和伸缩调节器合理布置

以某货运专线大跨度箱型主梁混合梁斜拉桥建设为工程背景,建立了桥上长钢轨与桥梁结构系统纵向相互作用空间分析模型,系统计算分析了桥上钢轨扣件型式和伸缩调节器布置对轨-桥系统纵向相互作用的影响,提出了钢轨扣件和伸缩调节器合理布置方案。研究结果表明,桥上铺设小阻力扣件可使钢轨制动力幅值略有减小,伸缩附加力最大值明显减小,挠曲力幅值有所减小,在主桥两端设置钢轨伸缩调节器对降低轨-桥系统纵向相互作用力效果最佳。

地下铁道减振钢轨扣件——Cologne-Egg的初步研究

本文对这种新型减振扣件的结构与减振机理进行了分析,并报告了它们的动力特性即动刚度和损耗因子实验情况和数据。实验结果表明,这种扣件降低振动和噪声的效果显著,可作为一种新的轨道减振措施推广应用。

城市轨道交通高架线高弹性钢轨扣件的研究设计

通过对轨道交通高架线钢轨扣件的分析,确定了新型高弹性扣件的设计原则、设计参数及结构形式,介绍了新型扣件的抗疲劳及减振性能试验情况。