钢轨探伤车普速铁路检测能力及适用条件技术方案设计

随着铁路运输的发展,高效率的钢轨探伤车承担起越来越多的探伤检测任务,尤其在高铁线路、高原线路上,由于区间里程长、环境恶劣等原因造成人工探伤作业困难,将主要采用钢轨探伤车进行探伤。针对探伤车在普速铁路的检测能力和适用条件,提出"人工伤损试块静态检测能力测试+人工伤损试验线动态检测能力测试+运营线路自动对中专项试验测试+运营线路自然伤损动态检测能力验证"的综合研究方案,进行各模块技术方案的详细设计,给出评价测试方法和评价测试标准,为下一步具体技术研究的开展做好充分准备。     

钢轨探伤车综合智能检测系统

大型钢轨探伤车普遍采用超声波检测钢轨内部疲劳伤损,但国内已有的超声波系统架构平台在复杂线路区间探伤检测运用时存在数据拥塞和计算机死机现象而导致区段漏检,并且伤损的识别主要依靠人工全程回放。为提高信号处理速度和伤损识别能力,降低人工回放的工作量,进行了基于新型总线的超声波探伤系统和基于卷积神经网络深度学习的伤损智能识别技术研究;为提高钢轨表面和近表面的伤损检出能力,开展了钢轨表面图像检测技术研究;为实现各检测系统数据同步采集和同步回放,综合判定钢轨健康状况,设计了空间同步定位系统。经验证和对比,在平均伤损误报率基本相当的前提下,采用了深度学习算法的系统的平均人工伤损检出率比既有系统提高了4%以上;各系统之间同步误差在1 m以内,伤损实际复核的定位精度在3 m以内。     

大准铁路快速相控阵钢轨探伤技术研究

随着大准铁路运量逐年增加,钢轨伤损数量增多,种类复杂化,危及铁路行车安全。目前大准铁路钢轨探伤主要采用手推式探伤仪,效率低,成本高。近年来国内各铁路企业逐渐引进国外大型钢轨探伤车,取得了一定的使用效果,但受对中不良等因素制约,核伤漏检率高,无法适应国内重载铁路钢轨探伤需求。本文基于国际先进的快速相控阵技术,提出一种相控阵超声波探头布局方式,在高速、高效检测前提下,可较好兼容不同轨型或不同打磨量钢轨,有效克服了对中不良等问题对检测的影响,提升了钢轨缺陷尤其是轨头核伤的检出率,节省了探伤成本。     

基于智能识别与周期检测的钢轨伤损自动预警方法研究

目前采用人工回放方式对钢轨探伤车的检测数据进行分析,并与同一线路周期检测的钢轨伤损记录表进行对比,形成当次检测报告,实现钢轨伤损预警。人工回放与对比分析过程效率较低。提出一种基于智能识别技术与周期检测的钢轨伤损自动预警方法,结合线路基础信息数据库,通过对钢轨探伤车检测数据中的超声波反射体进行智能识别,输出超声波反射体的类别与位置,生成含有各类超声波反射体的序列(区段检测数据),基于编辑距离法将区段检测数据与区段标准检测数据(由周期检测数据生成)进行自动对比,形成检测报告,提高了数据分析效率。通过对某铁路集团有限公司5个区段的检测数据进行伤损自动预警测试,将自动预警结果与人工预警结果进行对比,验证了该方法的有效性和高效性。     

基于大型钢轨探伤车的顶面伤损漏磁检测技术研究

我国铁路主要依靠人工对钢轨顶面伤损进行检查,缺乏有效的钢轨顶面伤损深度检测评价技术手段。研究基于大型钢轨探伤车的顶面伤损漏磁检测技术,设计开发了检测探头、模拟信号调理模块、数据采集和处理模块及上位机软件,完成了钢轨顶面伤损漏磁检测系统的开发。该系统在实验室条件下能够以最高50m/s速度检测宽度为0.2mm的顶面伤损,并进行了40km/h的车载试验。车载试验表明,检测系统在钢轨探伤车上能够安全运行,不干扰其他检测设备,能够适应铁路现场电磁环境,能够检测钢轨顶面人工伤损,但对顶面微裂纹的检测、电磁参数调整、安装方式和试验验证需深入研究。     

高速轮式钢轨探伤变距式超声波发射模式的设计与应用

与传统的人工检测方法相比,探伤车具有检测速度快、可靠性高、重复性好的特点,对保障铁路运输安全起到了重要作用。目前国内大型钢轨探伤车最高检测速度可达80 km/h。本文基于高速轮式超声波探伤作业系统的研究开发,结合超声波在探轮和钢轨内传播的特点,对钢轨探伤车检测速度、扫查间距、超声波重复频率之间的关系进行了研究,比较了高速轮式探伤的3种超声波发射模式的优缺点,设计了适用于探伤作业系统的8个超声波发射模式。以XILINX公司的Virtex-ⅡXC2V3000型FPGA芯片为平台,进行了软硬件设计。采用变距式发射模式的超声波探伤作业系统在人工伤损线进行了标定试验和实际线路检测试验,试验结果证明变距式超声波发射模式可满足超声波探伤作业系统的检测能力需求,能够缩小超声波扫查间距,有助于提高探伤系统的伤损检出能力。     

DGTC-80型地铁钢轨探伤车

为更快更好地完成地铁线路钢轨内部伤损的检测,并降低车辆尾气排放对线路周边环境的污染影响,宝鸡中车时代开发了DGTC-80型地铁钢轨探伤车。该探伤车搭载满足欧Ⅳ阶段排放标准的柴油发动机和代表国际先进水平的SYS-1900型探伤检测系统,配备先进的激光自动对中装置及辅助检测钢轨表面状态的高速摄像装置,能大幅提高地铁探伤车综合检测能力和减少尾气排放,满足地铁线路检测作业需求。     

钢轨探伤车的检测运用模式与伤损分级探讨

1国外钢轨探伤车技术发展与应用钢轨探伤车(简称探伤车)在国外发达国家早已替代人工探伤设备,成为检测在役钢轨伤损的主要手段。由于超声波对检测钢轨疲劳裂纹和其他内部缺陷检测具有灵敏度高、检测速度快、定位准确等优点,国内外探伤车对内部裂纹检测都采用了超声波探伤技术,受限于检测模式和超声技术,检测速度一般为10～70km/h。北美地区绝大多数探伤车采用停顿式作业方式,即     

钢轨探伤车轨头伤损检测率低的原因及对策

分析了探伤车在钢轨检测中轨头伤损检测率低的主要原因,提出了控制检测速度、提高轨面光洁度、加强设备维修保养、培训操作人员、及时调整设备参数等有针对性的措施,以达到提高钢轨轨头伤损检测率,确保铁路运输安全的目的。     

高速铁路钢轨隐伤的特性及现场检查监测方法

由于高速铁路具有列车运行速度快、轴重轻、线路平顺性好等特点,其引起的钢轨垂直磨耗和水平磨耗均较小,因而钢轨与轮对相互作用产生的钢轨滚动接触疲劳伤损成为目前高速铁路钢轨主要的伤损形式,突出表现为隐伤,且目前的探伤手段很难发现,严重威胁行车安全。本文以京沪高速铁路蚌埠工务段管内钢轨伤损为例,总结分析了近年来隐伤发展规律。现场通过人工目视法结合小型测厚仪检查光带异常的方法来弥补大型探伤车与人工探伤仪器对钢轨隐伤存在探伤盲区的不足。本文总结的经验可为高速铁路钢轨静态检查和钢轨防断措施提供参考。     

GTC-80型钢轨探伤车及其运用

GTC-80型钢轨探伤车是我国集成研发的新一代钢轨探伤车,在原探伤系统基础上进行诸多改进,并在车辆系统、轨道巡检系统上采用完全自主化技术,整车实现对钢轨伤损和轨道状态的综合检测,整体检测速度达到80 km/h.结合我国铁路钢轨探伤检测和轨道巡检的实际情况,从整车结构布局、超声检测系统、轨道巡检系统3方面介绍GTC-80型钢轨探伤车及其在我国铁路钢轨探伤领域的运用情况.     

基于深度学习的钢轨伤损智能识别方法

基于钢轨探伤车检测数据通道设计、B显数据生成原理和钢轨伤损分类,对比钢轨探伤车检测数据伤损识别与普通图像识别特点的不同,将检测数据视为由16个通道二进制矩阵叠加成的图像;设计包含1个输入层、3个卷积层、3个池化层、2个全连接层、1个输出层的深度学习架构,并通过噪声和通道预处理,将钢轨伤损的"物体检测"问题转换为"分类"问题。以某地人造钢轨伤损检测数据扩充后作为训练集,得到基于深度学习的钢轨伤损智能识别模型,以另一地的人造钢轨伤损检测数据作为测试数据分析该模型的识别效果,并与钢轨探伤车既有系统识别结果和人工分析结果进行对比。结果表明:基于深度学习的钢轨伤损智能识别模型在准确率、误报率指标上均优于钢轨探伤车既有系统,达到人工分析的指标要求,提高了准确率。     

基于多层级特征融合的钢轨表面伤损检测方法

现有的钢轨表面伤损检测方法存在鲁棒性差、误检率高和容易漏检小面积伤损区域的问题。为此,提出一种基于多层级特征融合的钢轨表面伤损检测方法。首先,利用高速综合检测车搭载轨道图像采集系统,在实际的铁路线路采集轨道图像,并对表面伤损进行人工标注;然后,在钢轨图像数量有限的情况下,利用钢轨表面伤损数据集构建策略,提升训练样本图像的数量和多样性;最后,利用上述数据集,训练基于多层级特征融合的目标检测网络,实现钢轨表面伤损区域的自动检测。将所提新方法与现有方法进行对比试验,结果表明:新方法在钢轨表面伤损数据集上具有最优性能,实现了端到端的钢轨表面伤损检测,能够满足实际应用需求。     

基于钢轨轮廓特征的钢轨探伤车轮探头对中方法与应用研究

大型钢轨探伤车为保障铁路安全起到重要作用,在检测作业时轮探头应始终与钢轨中心线对齐。分析机械涨轮式、电磁感应式、对中轮探头式、一维激光测距式、激光摄像式5种对中方式的特点。利用二维激光传感器采集钢轨内侧轮廓数据,选用轨顶点、轨头点簇、轨腰点簇作为钢轨轮廓特征。设计4个判据用于钢轨轮廓的可用性判别,根据不同线路条件设计了4种工况的判据组合与计算钢轨距离基准。对中系统参数标定时将钢轨探伤车停在平直的轨道上,调节激光器相对于大地坐标系旋转角度α,使轨腰点簇的斜率近似为0。在人工伤损线和既有线路进行检测试验,传感器的数据可靠、维护方式简单,可满足轮探头对中系统的要求。     

双动力下悬挂式钢轨探伤车研制

为解决在役钢轨探伤车既有线曲线对中不良的问题,改善工作环境,优化车辆动力学性能,提出了一种新型钢轨探伤车方案。该方案采取双动力集中下悬挂布置、流线型车体、网络分布式控制、远程故障诊断等技术。该车通过试验验证,满足高铁及普速线路钢轨伤损检测需求。     

探伤车合理检测速度及配套使用方案的研究

文章对大小探伤车的性能进行了比较,并结合实际线路中钢轨伤损的检测情况,通过对检测伤损的可靠性进行分析比较,得到大小探伤车对不同伤损的检测能力,制定了合理的探伤速度及配套使用方案。     

关于优化大型钢轨探伤车检测模式的探讨

通过分析铁路大型钢轨探伤车和钢轨探伤仪检测原理,得出两者由于超声波探头角度布局有所区别,导致两者检测范围不同。较钢轨探伤仪而言,大型钢轨探伤车具有检测效率高、检出率高、检测重复性好、耦合性能强、受人为因素影响相对较小等优势,但同时存在无法准确定量,复杂道岔、小半径曲线上股检测困难等不足。根据两者优缺点,结合不同线路条件,提出优化大型钢轨探伤车检测模式建议。     

钢轨探伤车探轮自动更换机构的设计开发

大型钢轨探伤车检测钢轨内部伤损对保障线路运营安全的作用越来越重要。外膜破损导致的探轮故障需停车人工更换,人工更换探轮时间长,区间内作业存在安全隐患,探伤车不确定性的区间内停车与线路运营管理的矛盾突出。基于转向架式安装的探伤承载机构,开发了一种探轮自动更换机构。该机构由#字型梁单元和探轮动作单元组成,对#字型梁单元进行强度核算,对探轮动作单元的抓持力等进行核算。计算结果表明,探轮自动更换机构设计合理,满足要求。     

探伤车与探伤仪的轨头核伤检测能力对比分析

钢轨探伤是保证运输安全的一道重要防线。加强钢轨探伤工作,是确保运输安全的重要技术措施之一。我国钢轨探伤主要有大型钢轨探伤车(简称探伤车)和小型钢轨探伤仪(简称探伤仪)2种形式,探伤车技术含量高、探伤速度快、适应性强,但灵活性差,探伤后需要人工复查。探伤仪探伤灵敏度高,灵活性好,但稳定性差,受操作者人为因素影响大。由于高速铁路、高原铁路区间里程     

浅析探伤车对螺孔裂纹的检测

上海局探伤车在正常运行检测中,发现了不少的伤损,其中螺孔裂纹的检出率最高,每年占到全部伤损的70％以上,螺孔裂纹是有缝线路上主要的伤损之一,发展到一定的程度会形成揭盖,严重危害铁路行车安全。尤其是近年来,随着有缝线路老化,加之列车速度的提高,螺孔裂纹的发生率增加,发展速度加快。因此,通过实践分析来提高探伤车对螺孔的检测能力具有重要的现实意义。