双轨式钢轨超声检测系统的设计与应用

当前的钢轨焊缝检测一般采用便携式超声检测仪进行人工检测,检测效率低,劳动强度大。受钢轨的工字型结构及轨底扣件的影响,钢轨焊缝的自动化检测一直难以实现。为了实现对钢轨焊缝的自动化检测,首先在双轨式钢轨超声检测系统中增加了串列式扫查功能,采用轮式探头取代人工焊缝检测中的串列式扫查,可以和钢轨母材检测同时进行;其次,研发了一种采用机械臂的轨底扫查设备并将其安装于双轨式钢轨超声检测仪上,同样采用轮式探头可实现对焊缝轨底的快速检测,利用轮式探头的良好耦合性实现了对钢轨焊缝的全断面自动化检测,并在现场检测作业中验证了检测效果。结果表明,所设计的自动检测系统可取代人工焊缝检测,显著提高劳动效率。

双轨式钢轨超声波探伤仪一次波和二次波70°超声波换能器检测效果对比分析

为深入了解采用双轨式钢轨超声波探伤仪检测钢轨伤损的效果,对比分析一次波和二次波轮式探头中70°超声波换能器布置,模拟计算的声场覆盖范围,以及钢轨伤损检测效果。结果表明,采用一次波和二次波轮式探头,均能检测钢轨伤损;采用一次波轮式探头检测时,检测范围在钢轨轨头两侧存在盲区,而采用二次波轮式探头检测时,检测范围能够覆盖整个钢轨轨头,还能检测出钢轨鱼鳞伤下的小核伤。

铁路轨道伤损检测系统YOLOv5s算法模型优化研究(上)

在介绍轨道伤损检测系统组成的基础上,分析YOLOv5s算法模型原理,针对采用YOLOv5s算法模型检测钢轨轨面掉块和夹板裂纹等小目标伤损效果不佳的问题,通过数据增强策略和算法模型改进来优化YOLOv5s算法,并进行试验和现场应用验证。结果表明:改进后的YOLOv5s算法模型平均精确率提升7.7%,检测速度增加5.7帧/秒,使轨道伤损检测系统能有效检测出钢轨轨面掉块、夹板裂纹等细小伤损。YOLOv5s算法模型的优化,为轨道伤损检测系统准确检测钢轨轨面掉块和夹板裂纹等小目标伤损提供理论依据。

铁路轨道伤损检测系统YOLOv5s算法模型优化研究(下)

在介绍轨道伤损检测系统组成的基础上,分析YOLOv5s算法模型原理,针对采用YOLOv5s算法模型检测钢轨轨面掉块和夹板裂纹等小目标伤损效果不佳的问题,通过数据增强策略和算法模型改进来优化YOLOv5s算法,并进行试验和现场应用验证。结果表明:改进后的YOLOv5s算法模型平均精确率提升7.7%,检测速度增加5.7帧/秒,使轨道伤损检测系统能有效检测出钢轨轨面掉块、夹板裂纹等细小伤损。YOLOv5s算法模型的优化,为轨道伤损检测系统准确检测钢轨轨面掉块和夹板裂纹等小目标伤损提供理论依据。

双轨式钢轨超声波探伤仪对垂直伤损检出的研究

当前的机械化钢轨探伤仪及探伤车缺乏对与钢轨上表面垂直伤损的检出能力,特别是在焊缝探伤中,对于这种垂直伤损要采用扫查架进行探伤,效率低下。本文研究了一种轮式的串列式扫查设备,该设备可以安装到当前使用的双轨式钢轨超声波探伤仪中,既实现对钢轨母材中与钢轨上表面垂直伤损的检出,也加强了对钢轨焊缝的探伤,为实现钢轨焊缝机械化高效探伤取得了突破。

钢轨内侧磨损对轮式探头检测影响的模拟

列车运行频率的增加及速度的提高使铁路钢轨承受的负荷越来越大,从而导致钢轨因疲劳引起的损伤不断扩张,因此钢轨必须定期进行超声波探伤。中速及高速钢轨探伤设备基本都采用超声波轮式探头。在轮式探头中,各个探头的入射角是固定的。钢轨的内侧由于火车轮缘的磨损,会引起超声波折射角的变化,进而影响检测效果。采用模拟的方法分析了钢轨内侧磨损对超声波无损探伤的影响,分析了不同钢轨磨损程度下折射角的变换情况,可以看出在有磨损的时候,波束还会进行偏移,当磨损很严重时将导致全反射。该模拟为设计高效可靠的轮式探头提供了理论基础,从而提高了钢轨探伤的可靠性。

铁路工务维修小车动力学分析及安全评估

为评估铁路工务维修小车运行安全性,本文利用多体动力学仿真软件UM,建立了小车的动力学仿真分析模型,分析了小车的运动稳定性,研究了小车在曲线轨道上惰行、驱动以及制动条件下的轮轨走行状态,统计最大值的轮轴横向力、脱轨系数和轮重减载率等指标来判断其安全性。研究结果表明:小车非线性临界速度为37 km/h,因此在最高运行速度20 km/h的情况下,不会出现失稳的现象;小车以0~20 km/h速度范围内通过曲线线路时,各动力学指标都是随速度的增加呈增大的趋势,与安全指标作对比,都在安全范围内,但是由于小车重量较轻,轮重减载率对速度变化较为敏感,最大值十分接近安全限值。现场作业时,小车最高速度不应超过20 km/h,进一步提速尤其会恶化其减载安全性。

铁路维修工务小车动应力测试

使用电阻式应变片对新研发的铁路工务维修小车结构强度进行了测试,以检验小车的承载能力。通过有限元计算,确定了小车应力比较大的点,并以此作为应力测试点,共设置14个应力测点,然后使小车通过曲线、接头、道岔等不同的工况,测得各点的应力值。测试结果表明,在0~20 km/h速度范围内,牵引、制动条件下测点处的应力值均低于110 Mpa限定值,低于材料的屈服极限,小车能够满足运营要求。小车通过过接头、道岔等区域时,轮轨的冲击比较大,造成测试的应力结果出现了较大值,所以在实际作业的时候应防止超速。

双轨式钢轨探伤仪自动增益功能探析

双轨式钢轨探伤仪检测速度达到15km/h,而在曲线或者道岔等路段检测时速度又会降低到5km/h左右,由于双轨式探伤仪有多达18个通道,在有限的时间内,现场人工逐个通道进行增益调节费时费事,而且影响检测效果。为解决此问题,在双轨式钢轨探伤仪中设计了自动增益控制调节功能。在自动增益控制模式下,可以依靠草状波积分值的高低进行各通道的增益自动调节,并且将草状波积分值百分比控制在可波动范围之内,解决了现场的标定问题。

双轨式钢轨超声波探伤仪在高原高海拔地区的研究与应用

探伤是保证铁路安全的重要手段,特别是高原高海拔地区,昼夜温差大,更容易发生由于钢轨内部伤损引起的断裂事故。双轨式钢轨探伤仪是一种新型高效的钢轨探伤设备并获得了广泛应用,但是在高原高海拔地区的应用研究却很缺乏。从机械、电子、探轮等方面研究高原高海拔地区的气候对双轨式钢轨超声波探伤仪的影响并提出解决方案,设计了一款高原型双轨式钢轨超声波探伤仪,其能够取代现有的手推式钢轨超声波探伤仪进行探伤作业,从而改变了高原高海拔地区的钢轨探伤作业模式。