应用微机图像处理技术实现钢轨磨耗自动测量的研究

以微机为基础，用光电子技术和图像处理技术研制了一套钢轨磨耗自动测量试验样机。文中采用边缘线性内插算法对光带图像细化，并应用直接线性变换原理对细化的光带进行坐标变换，从而求得钢轨磨耗值。经试验和精度分析证实，该样机在动态的测量精度能满足钢轨磨耗测量精度的要求。     

测量钢轨断面磨耗的最佳定位基准

通过对钢轨断面磨耗测量的误差分析，根据《４３－７５ｋｇ／ｍ钢轨供货技术要求》，分析了新轨的制造偏差，并对现场运用轨的情况进行了分析研究，论证了测量钢轨断面磨耗的最佳定位基准应力钢轨非工作侧的轨头侧面和轨轭定位，理论计算和仪器测量证明了该定位基准最合理。     

城市轨道交通钢轨电阻测量及电耗研究

讨论了钢轨电阻室内，外测量的仪器、方法及内容。通过室内测量数据建立了电阻测值与钢轨的测点位置，测段长度，支撑条件、温度，使用程度等的变化关系模型，通过现场测量得到了PD3型60kg/m轨，U71MnSi型50kg/m轨的大样本电阻实测值的统计分析结果。最后，对上海莘闵线两种钢轨轨道结构下的电能消耗差进行了估算，对我国城市轻轨交通的钢轨选型有借鉴意义。     

城市轨道交通小半径曲线钢轨磨耗分析

对上海轨道交通1号线、8号线的典型小半径曲线钢轨磨耗进行了跟踪测量,统计分析了小半径曲线钢轨的侧磨和垂磨特征及相应的磨耗发展率.认为小半径曲线钢轨受侧磨、垂磨和不均匀磨耗的共同影响,大编组、重型车的线路中,平均侧磨发展率约为0.019 mm/d,平均垂磨发展率约为0.005 mm/d;小编组、轻型车的线路中,平均侧磨发...     

基于HALCON的钢轨表面缺陷检测技术研究

针对当前检测钢轨表面缺陷存在的效率低、易漏检误检问题,提出一种基于HALCON图像处理软件开发的钢轨表面缺陷检测方法,实现测量过程中对缺陷图像的识别和处理。通过钢轨模拟检测平台采集钢轨表面图像,利用HALCON软件对获取的原始图像进行预处理、边缘检测、目标特征提取,计算相关几何特征信息并定位钢轨表面缺陷。实验表明,该方法具有较高的测量精度和测量效率,能够满足实际应用,为钢轨表面缺陷在线检测提供了新的途径。     

钢轨纵向位移快速测量系统的方法与应用

钢轨纵向位移是无缝线路状态演变的典型表现,监测钢轨纵向位移情况成为无缝线路养护维修的重点工作。然而,目前常用的无缝线路状态监测方法均基于固定式设备,大多存在成本高、精度差的弊端,且较难实现快速监测。开发设计一种动态的无缝线路钢轨爬行快速测量系统,基于机器视觉技术,对轨标和道旁基标图像进行特征提取,并通过对轨道场景进行还原和追踪,实现对无缝线路状态的监测。通过系统在现场的应用测试验证了该监测方法良好的适用性,在现场试验中钢轨纵向位移的测量精度可控制在±1 mm范围内,满足监测要求。该系统提高了无缝线路养护维修作业效率,降低了人工劳动强度,可为无缝线路科学精细化管理提供借鉴。     

钢轨扭转变形的检测方法

作为“钢轨扭转变形对钢轨焊接质量的影响”一文的续篇，本文专题论述了钢轨扭转变形的检测原理及检测仪器的构造原理，为最终解决钢轨扭转变形的矫正问题提供先决条件。     

钢轨几何尺寸自动测量系统研究

在不改变现有钢轨焊接工艺的条件下,研究采用非接触式测量方法的钢轨几何参数在线自动测量系统.该系统主要由传感器集成控制单元、测量单元以及数据处理与管理单元组成;采用激光三角测量法、三点等弦弦测法和共面法以及16个相同型号的激光测距传感器,分别完成对钢轨断面几何尺寸、钢轨平直度和扭曲度的测量;采用限幅滤波法消除由钢轨表面因素引起的测量误差,采用中值数绝对偏差的决策滤波算法消除由钢轨运动过程中跳动引起的测量误差.重复性试验和对比试验的结果表明,在采用基恩士IL-065型激光位移传感器且采集频率为2 kHz、钢轨运动速度不超过1.5 m·s-1的情况下,该系统的动态测量精度可达0.2mm,能够满足生产实际的需求.     

城市轨道交通钢轨表面在线整修技术的应用分析

在调研城市轨道交通典型钢轨表面伤损的基础上,对比了在线钢轨整修技术的类型、优缺点和适应范围,并通过现场观测,分析了在线钢轨铣磨的效果。结果表明:在线铣磨可以很好地消除钢轨顶面、轨距角处的表面伤损,并恢复较高精度的标准轨头轮廓,公差为-0.1～+0.2 mm;在线铣磨提高了钢轨表面的整体纵向平顺度,各波长范围内不平顺幅值均方根降低50%以上,峰值超限数量降低40%～80%;焊接接头不平顺的恢复受铣磨量和不平顺原始幅值的影响。     

基于三维激光扫描的既有铁路中线勘测方法研究

线路勘测是既有铁路改造、维护以及与增建二线的重要环节,为解决铁路轨道三维激光点云不完整对钢轨线型提取的精度和影响等问题,提出一种基于钢轨结构特征约束匹配的三维激光点云轨道中心线自动提取新方法,通过将三维激光扫描获取的钢轨断面与标准钢轨相匹配,以标准钢轨中心线对遮挡和缺失的实际扫描钢轨中心线进行表达,从而精确计算钢轨中线三维坐标。对典型铁路场景不同激光扫描密度的3个点云数据集,采用新方法进行铁路中线测量实验,结果表明:在所有数据集中,高程中误差均小于4 mm,水平中误差均小于4 mm。因此,在复杂的铁路场景、三维激光点云被遮挡或缺失的情况下,新方法均能稳健计算铁路中心线,在既有线高精度勘测中具有广泛应用前景。     

基于地铁车内噪声控制的钢轨打磨限值研究

定期打磨钢轨可降低钢轨粗糙度，进而有效降低轮轨滚动噪声和车内噪声。针对某区段钢轨波磨导致的异常车内噪声问题，对该区段的钢轨波磨及客室与司机室的车内噪声进行现场测试和分析。研究结果表明：钢轨打磨前的司机室和客室的噪声主频段为420～670 Hz,与地铁列车通过该区段波长为25 mm和40 mm波磨时的通过频率基本一致；钢轨打磨后，车内噪声明显降低，客室噪声幅值降低了11.4 dB(A),司机室噪声幅值降低了9.8 dB(A)。针对车内噪声控制提出钢轨打磨限值：当钢轨粗糙度在大部分频带范围内超过钢轨粗糙度限值3 dB或6 dB时，建议对该钢轨进行打磨。     

新型钢轨磨耗检查器的研制

本文介绍一种新型钢轨磨耗检查器的结构设计、测量原理及误差分析。该检查器比现有检查器的定位基准更合理，测量精度更高，且使用方便，经现场试用，满足要求。     

地铁曲线段钢轨非对称性廓形研究

提出多弧段钢轨廓形拟合方法:以圆弧半径以及圆弧相切点横坐标为设计变量,以轮轨接触点横向分布密度函数、轮轴横向力最小为目标函数,采用统计方法设定参数边界条件,建立非对称性钢轨廓形设计模型,并运用遗传算法对该模型进行求解,得到地铁曲线段外轨非对称性钢轨廓形.建立车辆系统动力学及轮轨接触力学模型,对设计的非对称钢轨廓形进行动力学性能评价以及磨耗分析.结果 表明,与采用TB60型面钢轨廓形相比,非对称性钢轨廓形基本不影响车辆动力学性能;同时,非对称性钢轨廓形改善了轮轨接触关系;钢轨顶面横坐标为0-25 mm区间内的轮轨接触斑分布密度为86.18％,非对称性廓形钢轨较TB60型面增加了35.21％;在通过车次分别为5.0×105次和1.0×106次的条件下,非对称性廓形钢轨的磨耗深度最大位置较TB60型面向轨顶中心移动5 mm,降低了钢轨的非正常磨耗.     

钢轨位移测量准直仪的研制和试用

无缝线路的位移，直接影响钢轨道锁定轨温的数值。现行的观测方法，由于观测桩设在碴肩上，加上其他种种原因，测量数值精确度较差，不能满足无缝线路管理的要求。我段将观测桩固定在路肩上，利用钢轨位移测量准直仪测量位移，提高了观测精度，对准确计算实际锁定轨温，防止胀轨跑道，具有重要意义。     

客专百米钢轨焊前自动测量优选配轨系统研究

通过对钢轨焊前激光自动测量方案的分析、论证，提出计算机仿真拟合虚拟钢轨外型，由计算机与标准钢轨参数比对，计算出钢轨外型数据的测量方法。在此基础上，利用多组钢轨外型轮廓进行自动优选配轨的模式，提高配轨精度和效率。     

钢轨不平顺度激光检测仪精度影响因素及其处理方法的研究

简述钢轨不平顺度激光检测仪的结构及其测量原理，介绍半导体激光器实际性能对测量精度的影响及利用单片机进行光电数据处理的方法。     

基于光纤传感技术的钢轨变形监测可行性研究

光纤传感技术与传统的电类、机械类传感技术相比,具有抗电磁干扰能力强、使用方便、易维护等优点。本文探讨其应用于钢轨变形监测的可行性。首先,将两相邻弹性扣件之间钢轨受力形式简化为简支梁,通过理论分析得出钢轨中间点断面同一高度处应变与位移之间的关系;然后将分布式光纤和光栅传感器布设在钢轨简支梁上,通过试验测试数据得到位移与应变的关系,并分析了由应变推算钢轨变形的计算误差。研究结果表明:光纤传感技术在钢轨变形监测上是可行的;光栅传感器测量精度较分布式光纤精度高。研究结果为光纤传感技术在钢轨变形监测中的应用提供了技术支撑。     

钢轨中的残余应力

概述了钢轨中残余应力的产生原因、分布形态以及对钢轨使用性能的影响,同时简要介绍了测量钢轨中残余应力的几种常用方法.     

基于图形技术的钢轨头部磨损监测系统

基于图形技术的钢轨头部磨损监测系统代替了传统的机械式卡尺测量方式,实现了对钢轨头部磨耗的自动监测,通过两个位移传感器记录钢轨的垂直和侧面磨耗量,并自动计算出钢轨的综合磨耗,以旋转编码器记录测量部位.测量数据采用Access关系型数据库保存,通过ADO操作和SQL语言访问,提高了访问速度和数据安全性.系统能够对监测数据分析统计,预测钢轨的磨损趋势,最后以图形方式显示钢轨的磨耗量和磨损趋势.系统操作方便,消除了传统机械式卡尺测量中人为读数误差,测量结果精确,且人机交互性好,结果直观明了.     

光电式钢轨磨损实时检测系统

采用近红外线状光源、CCD及计算机图像处理等技术,实现钢轨磨损检测系统的软硬件设计。应用三圆柱光学透镜联合对一点式激光进行色散,得到光强分布较均匀的线状激光光源。用高分辨率(752×782)CCD面阵摄像机实时采集钢轨扫描图像,经过A/D变换输出给图像处理系统。图像处理系统根据钢轨的形状和特点,选用最佳的模型和计算方案进行图像处理,对照标准钢轨断面图像快速、准确地计算出钢轨面的磨损值,判断钢轨受伤程度。系统在限速80 km.h-1条件下对钢轨断面的实时检测结果表明,系统符合设计要求,精度达到0.1 mm。