基于背景差分的高铁钢轨表面缺陷图像分割

高铁钢轨表面图像具有光照变化、反射不均、特征少等特点,使得缺陷自动检测极为困难。为了在高速运动过程中,从复杂的钢轨表面图像中分割出缺陷,根据钢轨表面图像具有沿钢轨方向像素值基本不变的特征,建立钢轨表面图像背景模型,提出了基于背景差分的钢轨表面缺陷检测算法,主要包括钢轨区域提取、背景建模差分、阈值分割和图像滤波4个步骤,其主要特点是将视频监控中的背景差分法推广到缺陷图像分割领域,同时借助自适应阈值分割和滤波技术,在一定程度上,解决了铁轨表面缺陷分割过程中图像光照变化、反射不均、特征少等不利因素的影响。实验仿真和现场测试结果均表明,该方法对块状缺陷能很好地识别,召回率和准确率分别达96%和80.1%。

基于光声信号的高铁钢轨表面缺陷检测方法

针对传统的基于超声信号的高铁钢轨无损检测方法对于表面微裂纹检测效果不佳的问题,提出了一种基于光声信号的高铁钢轨表面缺陷检测方法.首先,使用有限元及K-wave方法建立了钢轨模型并获得了模拟光声信号;然后利用时间反演的方法对钢轨表面的光声图像进行了重建,并研究了不同传感器中心频率对成像结果的影响;最后设计实验采集了钢轨表面的光声信号并进行了处理和分析.实验结果表明,基于光声信号的高铁钢轨表面缺陷检测方法对于表面微裂纹有很好的检测效果,该方法在钢轨探伤领域有较大的可行性及发展潜力.

用于高铁钢轨探伤的正负脉冲超声发射接收板卡设计

目前在钢轨探伤的超声波发射电路中常用的是基于电容充放电原理的负尖脉冲的激励方式,超声波发射重复频率受电容充放电速度的影响,且激励电压不恒定,直接导致测量结果定量困难。针对这一问题,提出了一种用于高铁钢轨探伤的正负脉冲激励的超声波发射电路,采用与超声探头周期相同的正负脉冲对探头进行激励,实验结果表明,该超声波发射电路脉冲在4KHz重复频率下激励电压稳定,接收电路通道间无干扰,符合高铁钢轨探伤使用要求。

超声波技术在高铁钢轨焊缝探伤中的应用

超声波技术是无损检测技术的主要手段之一,广泛应用于高铁钢轨焊缝检测中。钢轨铝热焊焊缝超声探伤利用超声波原理,探头向钢轨内部发射声波,接收声波遇到钢轨内部组织或缺陷反射回波,通过分析回波,得出被检测钢轨焊缝损伤情况。

超声波技术在高铁钢轨焊缝探伤中的应用解析

超声波技术是无损检测技术的主要方法之一,广泛应用于高速铁路焊缝的超声波检测。超声波原理就是探头向钢轨内部发出声音,接收到的声波反射出钢轨内部的侧隙,通过对侧隙的分析,可以得到被测钢轨焊缝的损伤情况。

磨损对U71Mn材料表面高温氧化行为的影响

目的研究U71Mn钢轨材料磨损后的高温氧化行为,探讨高温和磨损对钢轨表面损伤的影响机制。方法用磨损试验机对材料进行磨损试验,将磨损不同程度的材料在加热炉中进行氧化实验,用带能谱的扫描电镜对材料界面进行表征,用XRD对氧化物相进行分析,研究磨损对U71Mn钢轨材料表面高温氧化性能的影响。结果磨损量随载荷增加而变大。在800、900℃保温5h后,未磨损材料比磨损材料质量增加明显。这是因为磨损材料表面产生划痕裂纹,空气中的氧在裂纹尖端快速吸附,扩散到裂纹尖端的基体中,生成氧化物,降低了裂纹前沿原子键结合能,造成材料表面大面积脱落。在900℃,未磨损U71Mn材料高温加热后,表面氧化膜主要为Fe_(2)O_(3),500 N磨损材料高温氧化膜主要成分为FeO和Fe_(3)O_(4)相,1000 N磨损材料氧化膜主要成分为Fe_(2)O_(3)和Fe_(3)O_(4)相。结论未磨损U71Mn钢轨材料的耐高温氧化性能明显优于磨损材料。磨损会加速材料高温损伤,且具有一定的方向性。轮轨摩擦划痕严重影响高温氧化膜的相结构和附着力,从而影响钢轨的使用寿命。

Analytical solution to mapping rail deformation under bridge transverse deformation using energy variational principle

The track geometry is a critical factor that affects the running safety and riding comfort of trains moving on a high-speed railway bridge.This study addresses the mapping relationship between the track deformation and lateral deformations of bridges.Equilibrium equations and natural boundary conditions of the track-bridge system are established based on the energy variational principle,and an analytical solution is derived for the track deformation accounting for lateral bridge deformations.A five-span simply-supported bridge with continuous welded rail has been selected as the case study.The mapping rail deformations are compared to the finite element results,and both results agree well with each other,validating the analytical method proposed in this paper.The influence factors on the mapping rail deformation are further evaluated.Results show that the mapping rail deformation is consistent with the girder displacement at the area that is away from the girder ends when the flexural stiffness ratio between the track and the bridge girder is low.The interlayer stiffness has a significant effect on the mapping rail deformation when the track flexural stiffness is of a high value.