基于加速区域卷积神经网络的高铁接触网承力索底座裂纹检测研究

针对高速铁路接触网支撑结构中承力索底座裂纹的问题,提出一种利用加速区域卷积神经网络与Beamlet变换相结合的图像检测方法。该方法使用加速区域卷积神经网络实现对承力索底座在待检测图像中的识别定位,然后根据定位的承力索底座图像特点,通过Radon变换等预处理操作对承力索底座疑似裂纹区域精确定位,最后使用基于Beamlet变换的局部链搜索算法快速得到裂纹信息,实现承力索底座裂纹故障的可靠诊断。实验表明:该方法能在复杂的接触网支撑与悬挂装置图像中准确定位识别承力索底座裂纹故障,对拍摄距离、拍摄角度以及曝光度等因素具有很好的适应性,且具有较高的检测效率。     

接触网承力索磨损的措施研究

研究目的:研究电气化铁道接触网承力索特别是铝包钢、铜或铜合金承力索在运行中引起磨损,甚至发生断股、断线事故的原因及预防措施。研究方法:通过对接触网承力索的现状和主要防磨损措施的研究来进行分析。研究结果:提出了防止承力索磨损的主要技术措施:采用单根铁线连续绑扎、匹配悬吊滑轮与承力索表面硬度、采用辅助绳悬挂承力索及采用承力索预型保护条。研究结论:道岔柱应采用双腕臂结构、特殊设计来避免承力索间相互碰磨、改善承力索悬挂结构及使用承力索预型保护条。采用承力索预型保护条是解决承力索磨损的有效技术措施。     

对我国电气化铁路铜绞线承力索存在问题的探讨

2012-07-03因太焦线北板桥站至东元庆站间上行线K318+576 m处承力索断线,断线后承力索与区间运行的货物列车发生刮碰缠绕,导致3棵接触网电杆被列车拉断塌网,中断上行线行车,经要点处理,恢复上下行供电及行车.此次接触网故障,破坏范围之大,影响运输时间之长是郑州铁路局历史上罕见的.此次故障,充分暴露出铜绞线承力索存在的诸多问题,值得深刻反思和吸取教训.     

单线隧道内承力索座工作状态分析

阐述了电气化铁路单线隧道内，在隧道净空有限的前提下接触网采用全腕臂安装方式，承力索应安装在直角三角形桁架结构平腕臂上（160km／h单线隧道内不能用平腕臂结构）与钝角三角形桁架结构抬高斜腕臂上，在温度应力发生变化时，承力索座的两种工作状态的分析与优劣比较．接触网支持结构的变化能够引起其零部件的选型及其功能实现程度上的变化．主要零件工作状态的分析，有利于其功能、结构、材质、工艺及环境适应性上的优化处理，并能够使其更好的服务于接触网系统．     

基于深度学习的高铁接触网旋转双耳开口销钉缺失故障检测

针对高速铁路接触网支撑装置中旋转双耳开口销钉缺失故障检测的问题,提出一种基于深度卷积神经网络和集成学习的故障检测方法。通过Faster R-CNN网络对旋转双耳整体进行精确定位;在整体定位结果的基础上,进一步完成对开口销钉的精确定位,最大程度上降低背景对故障检测的干扰;通过多个深度卷积神经网络提取开口销钉图像的多种特征,最终由多个线性SVM构成的集成分类器实现开口销钉缺失故障检测。实验结果表明:本方法能在复杂的接触网支撑装置图像中实现旋转双耳开口销钉的精确定位,并且在销钉的缺失故障检测中表现出较高的可靠性。     

基于HOG特征与二维Gabor小波变换的高铁接触网支撑装置耳片断裂故障检测

针对高速铁路接触网支撑结构中旋转双耳耳片断裂故障难以检测的问题,提出一种HOG(histogram of oriented gradients,梯度方向直方图)特征与二维Gabor小波相结合的图像检测方法。为实现旋转双耳在待检测图像中的定位,利用其正负样本的HOG特征对线性SVM分类器进行训练,对检测窗口内是否包含旋转双耳进行判别。为实现耳片断裂故障的可靠诊断,利用二维Gabor小波变换能量值对图像中的边缘信息进行筛选,进而对耳片断裂故障引起的故障裂痕进行识别。实验结果表明,本文提出的方法能在复杂的接触网支撑与悬挂装置图像中准确识别发生耳片断裂故障的旋转双耳部件,检测结果不受拍摄距离、拍摄角度以及曝光度等因素的影响,具有较高的使用价值。     

基于SIFT特征匹配的高速铁路接触网支撑装置耳片断裂检测研究

针对高速铁路接触网支撑结构中旋转双耳耳片断裂的问题,提出一种基于尺度不变特征变换(Scale-invariant Feature Transform,SIFT)的图像检测方法。利用待分析接触网支撑与悬挂装置图像和标准旋转双耳图像之间的局部特征点匹配,实现旋转双耳的定位与提取,通过分析旋转双耳上边界曲线上各点的弯曲度,判断是否存在耳片断裂故障。实验表明:本文所提方法能在复杂的接触网支撑与悬挂装置图像中准确识别耳片断裂故障,不受拍摄距离、拍摄角度以及曝光度等因素的影响,且具有较高的检测效率。     

基于离散余弦变换的轴承故障诊断方法与应用研究

针对轴承故障难以快速诊断的问题,提出一种基于离散余弦变换的故障诊断方法。该方法利用离散余弦变换的能量聚集性和线性性质及旋转设备振动信号循环平稳性的特性,将分段振动信号进行离散余弦变换得到频域系数,从而构造自适应的滤波器,并通过模拟仿真信号和滚动轴承故障信号两个算例对该方法的有效性进行验证。结果表明,该方法具有良好的消噪效果,可很好地抑制信号中各频段的噪声分量,能迅速、准确地检测出故障特征,为故障诊断提供一种新的方向。     

基于自编码器的接触网定位器底座开口销缺失识别算法研究

随着接触网故障检测技术的发展,接触网悬挂状态检测系统可得到接触网定位器的海量高清图像用于线下故障排查。为提高接触网定位器底座开口销缺失检测的准确性和效率,基于自编码器无监督网络模型,根据定位装置开口销区域的图像特征设计开口销缺失识别算法,并通过实际现场图像数据验证算法的有效性和通用性。试验分析表明,该算法对于背景复杂、光照不均等现场实际图像均具有良好的适应性,算法检测准确率达90%以上,可提高接触悬挂零部件缺陷检测效率,具有重要的实际工程意义。     

基于小波系数提取及离散余弦包络分析的机车牵引齿轮故障诊断方法

机车走行部故障是危及列车运行安全的重要因素,其故障程度的实时监测与诊断是高速重载列车需要解决的关键问题之一.本文以机车走行部的牵引齿轮为例,在分析总结大量实际振动信号的基础上,探讨了运用小波分解和离散余弦变换相结合来提取机车牵引齿轮故障特征信息的方法,即首先采用小波基将牵引齿轮故障引起的振动信号变换到时间-尺度域,再对高频段的小波系数采用离散余弦变换进行包络分析;阐述了该方法在机车走行部在线故障诊断系统中的应用,不仅能满足在线状态监测与故障诊断的实时性和可靠性要求,而且具有很强的抗干扰能力.实际应用表明,该方法能可靠提取牵引齿轮的故障特征信息,系统能快速、准确地诊断出故障类型及程度,可有效用于机车走行部故障的在线监测与诊断.     

基于曲波变换的高铁绝缘子状态检测方法

针对高铁接触网绝缘子破损的不良状态图像检测问题,提出一种利用曲波变换的绝缘子不良状态定位检测方法。先通过Radon变换实现绝缘子角度的确定,接着运用曲波变换对系数矩阵进行统计处理,最后实现绝缘子的角度调整、定位和破损情况判断。该方法能够精确定位绝缘子,并给出不良状态的判断,可以为工程应用提供技术参考。     

高铁接触网旋转双耳销钉状态检测方法研究

针对高速铁路接触网支撑装置旋转双耳部件销钉的松脱与脱落问题,提出一种基于图像不变性目标定位及灰度分布规律特征的销钉不良状态检测方法。通过分析现场接触网支撑及悬挂装置图像,利用SIFT(Scale Invariant Feature transform)算法和改进的RANSAC(Random Sample Consensus)算法实现双耳部件的定位;采用Hough变换实现目标图像中双耳套筒倾角的提取,并将其旋转至水平方向,进而实现旋转双耳部分的分割;累加目标图像的竖直方向像素灰度值,确定销钉受力部分和两端非受力部分长度;归纳销钉正常工作及故障时这些长度间相关比值的范围,从而判断销钉的工作状态。实验表明,该方法能够较准确地实现销钉不良状态的检测。     

基于局部特征描述的高速铁路接触网斜撑套筒定位与故障检测

针对高速铁路接触网支撑装置斜撑套筒部件的螺钉松脱与脱落问题,提出一种基于采用局部特征描述的统计模式识别算法和螺钉灰度分布规律的图像检测方法。首先计算斜撑套筒部件正负样本的HOG特征,训练基于AdaBoost算法的级联分类器,实现接触网支撑装置图像中斜撑套筒部件的定位识别。为减少误匹配率,采用支持向量机分类器与AdaBoost分类器级联的方法完成目标的精确定位。对定位得到的斜撑套筒子图像利用Hough变换和边缘检测寻找分割直线分离螺钉和套筒,使螺钉可以被单独分析。实验表明,本文方法能够较准确地实现斜撑套筒2种不良状态的检测。     

基于计算机视觉的接触网定位器倾斜度自动测量方法

针对现行接触网定位器倾斜度检测方法效率低下、精确度不高的现状,研究基于计算机视觉的接触网定位器倾斜度自动测量方法.应用图像分割、剔除干扰线、图像细化等算法,对采集到的接触网定位装置的图像进行处理;然后用改进的Hough变换检测细化后的图像,对图像中相邻的特征象素点进行聚类并做感知编组;最后用随机Hough变换(RHT)...     

基于图像处理的接触网定位线夹目标检测

随着接触网故障检测技术的发展,接触网悬挂状态检测监测装置可得到接触网定位装置的海量高清图像用于线下故障排查。为提高故障检测的效率和准确性,基于图像处理技术,根据定位线夹区域的结构特征设计定位线夹目标区域的检测算法,并通过实际图像数据验证算法的有效性和通用性。该算法对于背景复杂、光照不均、含噪声等现场实际图像均具有良好的适应性,算法检测准确率达90%以上,极大提高了检测效率并为进一步的缺陷检测奠定了基础,具有重要的实际工程意义。     

接触网悬挂状态检测图像清晰度评价方法研究

接触网悬挂状态检测装置是通过高清相机对接触网进行图像采集,分析接触网零部件及悬挂状态,用于指导接触网的运行检修。科学、客观、合理地评价采集到的高清图像质量是保障检测质量的基本需求。分析接触网悬挂状态图像信息稀疏性、无参考性和多背景的特点,对比研究梯度特征、图像变换域、熵评价、点锐度和二次模糊5种评价方法,通过图像数据测试,验证了二次运动模糊算法对接触网悬挂状态图像清晰度评价的有效性,建议管理阈值设为0.3。     

基于级联Faster R-CNN的高铁接触网支撑装置等电位线故障检测

在高速铁路接触网支撑与悬挂装置中,等电位线起到保证定位管与定位器间可靠电连接的作用。当其发生散股故障时,会对定位器支座造成电化学腐烛,甚至导致定位器与支座连接处断裂脱离,影响行车运行安全。针对高速铁路接触网支撑装置等电位线散股问题,提出一种基于级联Faster R-CNN目标定位的等电位线不良状态检测方法。通过分析接触网4C检测车采集到的接触网支撑及悬挂装置图像,利用第一级Faster R-CNN获得定位器支座部件特征并实现定位;利用第二级Faster R-CNN学习等电位线散股故障特征;通过对比分析等电位线正常及故障占比,实现等电位线正常与故障分类。实验表明,本方法能够较准确地实现等电位线不良状态检测,测试集识别准确率达到94.5%。     

车载接触网主导电回路状态检测系统研究

接触网主导电回路中的不良作用点长时间作用会导致器件温度升高并丧失机械强度,造成承力索断股、联接点断裂等危害,文章通过系统设计和关键技术研究,采取红外成像技术,实现车载接触网主导电回路状态检测系统,完成接触网主导电回路状态自动在线检测。并在高速综合检测列车上进行了检测运行试验,验证了系统的功能,系统可指导接触网设备维修维护。     

基于二代曲波变换的电气化铁路接触网连接装置旋转双耳不良状态检测

针对电气化铁路接触网连接装置中旋转双耳耳片状态检测问题,提出一种基于二代曲波变换的非接触式自动检测方法。为降低复杂背景对后期状态检测的干扰,利用快速鲁棒性特征SURF(Speeded-up Robust Features)匹配方法完成旋转双耳模板与待检测旋转双耳局部不变特征点的匹配,实现双耳快速初识别;然后应用Hough变换实现耳片固有特征识别及耳片精确定位;最后利用二代曲波变换的多方向性和各向异性特点分解耳片局部图像,通过曲波系数分布规律及统计特性判别耳片状态。实验表明,基于二代曲波变换的系统方法能在复杂图像中较准确地识别耳片断裂特征,为旋转双耳的状态检测提供一定参考。     

基于混沌映射和视觉模型的信息隐藏算法

隐蔽性和隐藏容量是信息隐藏系统的两个重要特性,同时信息隐藏系统还必须具有一定的安全性.本文充分考虑以上特性,利用混沌映射和人类视觉模型,提出一种大容量的离散余弦变换域信息隐藏算法.首先将载体图像分成互不重叠的8×8图像块,并对各图像块分别进行离散余弦变换,然后将密钥作为混沌系统初值映射生成混沌序列,以此序列确定嵌入秘密信息的图像块位置,并利用人类视觉模型计算的JND值进行图像块中可用DCT中频系数对的选取,最后通过调整中频系数相对幅值策略自适应地嵌入秘密信息.仿真结果表明该算法不仅具有大的隐藏容量,而且秘密信息具有非常好的视觉不可见性,同时对JPEG压缩、剪切、中值滤波和高斯噪声等常见的攻击具有较好的鲁棒性.