改进Canny算子的列车轮对踏面边缘检测算法

现有对高速列车轮对踏面损伤检测逐步以动态检测系统代替人工检测,针对动态检测系统中对踏面损伤图像处理时,存在大量边缘信息丢失、图像细节不完整等问题,提出一种基于改进Canny算子的边缘检测算法。该算法利用自适应双边滤波代替传统高斯滤波对图像进行平滑处理,能够很好的保持图像边缘和滤除噪声;采用水平、垂直、45°和135°4个方向梯度模板来确定梯度幅值;用Otsu算法(大津法)自适应地根据图像灰度值生成高阈值和低阈值,克服人为设定高低阈值的缺陷,增强了算法的自适应性。通过仿真实验结果表明:改进的算法能够有效的保留更多的踏面图像边缘信息,也具有较强的自适应性,为轮对踏面损伤动态检测的后处理提供了有效的技术支持。     

基于改进Canny算法的列车车轮踏面损伤边缘提取

针对高速列车车轮踏面擦伤、剥离的人工巡检方法效率较低且容易出现漏检等问题,设计一种高速列车车轮踏面损伤的动态检测系统,提出一种擦伤、剥离的特征提取方法。该方法在现有Canny算法的基础上加入45°方向和135°方向梯度模板来计算梯度幅值,用线性插值法对梯度幅值进行非极大值抑制,再使用优化后的迭代阈值算法求得高阈值和低阈值。试验结果表明,该算法可以有效地抑制噪声和干扰,最大限度地保留高速列车车轮踏面的真实边缘,为列车车轮踏面损伤自动巡检提供技术支持。     

铁路货车车轮踏面伤损检测中剥离与擦伤定位方法

针对铁路货车车轮踏面伤损检测问题,设计铁路货车车轮踏面伤损动态检测系统,提出剥离和擦伤的定位方法.首先对车轮踏面图像进行平滑去噪;然后对图像进行基于平稳小波和Canny融合算法的边缘检测,并根据标准车轮的宽度确定踏面区域;最后,根据剥离和擦伤的不同特征,对剥离踏面区域图像进行基于分块思想和种子填充算法的剥离粗定位后,再进行基于Canny算法和跟踪法的剥离精定位,并给出基于踏面边缘线搜索的擦伤定位方法.实验结果表明:在铁路货车运行速度为0.5 km/h～10 km/h时,踏面剥离的定位准确率达到96.7%,定位精度达到3 mm;擦伤定位准确率达到97.8%;可满足现场动态检测的要求.     

一种优化的Canny边缘检测算法

在对Canny边缘检测理论研究基础上,针对Canny边缘检测算法在高斯滤波、梯度计算和高低阈值的确定上的缺陷,提出一种改进的小波变换法,替代高斯滤波,实现对图像的降噪,同时,优化了原有梯度幅值和方向的计算方法,采用改进的迭代算法对高低阈值进行计算。运用MATLAB仿真实验对比优化后的Canny边缘检测算法与传统Canny边缘检测算法。结果表明,优化后的Canny边缘检测算法可使检测结果拥有更多的边缘细节,提高了检测的精度和准确度。     

隧道检测裂缝的图像处理研究

裂缝是隧道衬砌最常见的病害之一,基于近几年快速发展的工程检测系统与图像处理算法的研究,提出基于CCD相机的衬砌裂缝检测系统来采集裂缝图像。通过比较均值滤波、中值滤波、维纳滤波、自适应中值滤波和加权邻域滤波比较,选择自适应中值滤波进行图像增强。结合直方图阈值分割法、Otsu最大类间方差阈值和局部阈值分割法,对增强后图像进行二值化处理比较,Otsu法较好地保留了裂缝的边缘信息,证明了该算法的有效性,为后续裂缝信息的提取奠定了基础。     

基于边缘检测和数学形态学的制动盘摩擦面裂纹识别

制动盘摩擦面疲劳裂纹是造成制动盘失效的重要因素之一。检测制动盘表面的裂纹的数量与长度,对评估制动盘的剩余寿命,保障行车安全具有重要价值。基于边缘检测和数学形态学方法对制动盘摩擦面裂纹进行识别。首先对摩擦面裂纹图像进行了灰度化和中值滤波处理,然后利用Sobel算子和Canny算子联合对摩擦面裂纹进行边缘检测,最后采用数学形态学方法对边缘二值图像进行处理,统计获得摩擦面裂纹的数目与长度。试验结果表明,该识别方法可以实现对摩擦面裂纹的有效识别,得到的裂纹长度和数目基本准确,与原图像中裂纹的形状和长度误差较小。     

基于改进Faster R-CNN的车轮踏面缺陷检测

车轮踏面缺陷是影响列车轮对正常工作的重要因素,目前主流的检测方式为人工或半自动检测,耗时长、效率差、精度低,提高检测效率和精度、及时获取踏面缺陷信息对保障列车正常运行具有重要意义。针对现有神经网络算法难以检测细小缺陷的问题,提出改进Faster R-CNN的检测方法,改进了基于候选框大小与IOU的评估方法,并优化了相关部位的损失函数以适应不同尺度的缺陷检测,抑制了高亮度区域。实验结果表明,该方法能够有效对车轮踏面细小缺陷进行检测并准确定位,通过与Faster R-CNN和YOLO V3网络比较可见,提出方法的检测精度明显提高,同时保证了一定的召回率与检测速度。     

地铁接触线磨损动态非接触检测方法

为了实现地铁接触线磨损的高效检测,研发了一套地铁接触线磨损动态非接触检测系统.通过线激光器照射接触线,双相机配合滤光片避免外部光干扰,提高接触线图像的拍摄质量.对拍摄的图像先采用自适应中值滤波、接触线图像初步分割方法分割出接触线图像,再利用改进Canny算法计算图像梯度与方向,然后采用 自适应阈值分割方法,消除由于噪声...     

高速列车踏面凹形磨耗及其动力学影响规律

踏面凹形磨耗是我国高速列车服役过程中车轮磨耗的主要形式,踏面凹形磨耗随镟修后里程逐渐加剧,将引起轮轨接触关系的变化,进而引起车辆动力学性能的恶化。为揭示我国高速列车踏面凹形磨耗的特点和规律,通过对国内某高速动车组的部分车轮进行长期跟踪测试,并基于测试结果研究踏面不同位置的磨耗量,发现磨耗中心位置与名义滚动圆的偏离现象,提出基于离散点直接积分的磨耗面积表征方法。进一步通过数学推导、多体动力学建模与仿真、以及车载实测振动数据的分析验证,研究不同踏面凹形磨耗程度情况下,车辆临界速度、轮轨作用力、振动信号的蛇行运动频率等动力学特性和指标随车轮旋修后运行里程的变化情况,总结得到踏面凹形磨耗对高速列车动力学的影响规律。     

车轮踏面损伤状态的新评价方法

原采用的“加速度峰值评价法”因踏面损伤冲击波形与钢轨共振波形重叠而导致踏面损伤检测结果与实际损伤有较大误差，为了提高检测精度，在原检测法基础上开发成功了“频率特性修正处理法”和“实效值评价法”，在测定加速度峰值的基础上经频率特性修正处理和实效值评价，使检测精度得到显著提高，从而可以对各种车轮踏面损伤进行自动测定，根据上述原理制成的踏面损伤检测装置由加速度检测器，模拟滤波回路，频率特性修正回路，实效值计算回路，最大值检测回路，计算机及数据库组成，现已投入实际应用。     

城轨列车受电弓滑板磨耗检测技术研究

为实现城轨列车受电弓滑板磨耗的在线非接触式检测,对城轨列车受电弓滑板磨耗检测技术进行研究。提出一种基于图像处理的受电弓滑板磨耗检测方法,其步骤为:首先,对采集系统采集到的原始图像进行图像滤波,滤除原始图像中的混合噪声;然后,采用基于直方图凹度分析的自适应Canny边缘检测方法对滤波后的图像进行边缘检测,检测出图像内受电弓滑板边缘;最后,通过相机标定和曲线融合获得实际的受电弓滑板磨耗曲线,以判断受电弓滑板磨耗是否超限。试验结果表明:该方法能有效地检测出原始图像中的受电弓滑板磨耗曲线,能有效地实现城轨列车受电弓滑板磨耗的在线非接触式检测。     

CRH型高速动车组车轮测量基准初探及量具运用

在CRH型高速动车组车轮轮缘踏面检测中,由于LMA、CN和XP55等3种车轮踏面形状不同,因此,统一测量基准可以使车轮的测量工作更加简便。介绍基于统一的测量基准开发的车轮轮缘踏面检测量具的结构,及使用该量具测量3种车轮踏面主要参数的方法。     

重载列车紧急制动过程车轮踏面疲劳裂纹萌生寿命预测

基于Abaqus软件,建立闸瓦-车轮-轨道三维有限元模型,设置车轮钢材料的接触属性和材料属性,对重载列车紧急制动过程进行热力耦合仿真;基于损伤参量的疲劳裂纹萌生寿命预测模型,分析重载列车整个紧急制动过程中车轮踏面瞬态温度分布、径向和切向应力分布以及弹性和塑性应变分布,并通过计算车轮踏面损伤参量判断疲劳裂纹萌生位置,预测不同轴重和不同闸瓦压力对车轮踏面疲劳裂纹萌生寿命的影响。结果表明:重载列车紧急制动时,车轮踏面上制动温度越高则相应热应力、热应变也越大,尤其当踏面最高温度超过100℃时,热负荷对裂纹萌生的影响更加显著;车轮踏面上裂纹萌生更多的是由剪应力和剪应变引起,轮轨接触斑内是最先萌生裂纹的区域;轴重为30 t、闸瓦压力为21 kN、初速度为100 km·h~(-1)时损伤参量最大为3.801 1,最大循环制动次数仅有236次。     

高速动车组车轮踏面检测设备

叙述了高速动车组车轮踏面检测设备的组成、技术特点及工作原理,简要分析了高速动车组车轮踏面检测设备较传统车轮踏面检测设备测量方式的优点。     

轨道扣件几何特征提取算法研究

通过研究轨道组成及部件,分析能提取出稳定目标特征的轨道部件。首先,在CCD获取图像后,对图像进行滤波处理。同时,针对Canny算子提取边缘具有伪像素、像素宽等缺点,采用改进的Canny算子对图像进行边缘检测。其次,对于RHT在直线提取上具有无效采样、无效累积等缺点,将检测后的图像边缘采用改进的RHT进行直线特征检测。最后,根据实验进一步证明改进后的RHT在直线特征提取上面具有速度快,降低内存等优点,DSP开发节约Flash空间,为整个课题做理论支撑。     

基于图像处理的车辆轮对等效锥度研究

提出一套基于双目视觉系统的轮对踏面自动检测及等效锥度计算系统。系统采用激光光源,通过CCD相机获取镟修轮对的踏面图像,对图像采用灰度化、滤波、边缘检测、分割、膨胀、腐蚀等处理方法,获取踏面轮廓参数,采用Simpack与Microsoft Visual Studio软件相结合,改进并简化UIC 519计算方法,实现轮对的等效锥度计算。该系统提高了车辆轮对等效锥度的计算效率与精度,有助于优化镟修轮对检测流程,保障车辆运行安全。     

摩擦特性优异的铸铁合成闸瓦的开发

合金铸铁闸瓦对车轮的冲击性小（指车轮温升低，踏面损伤小），可以获得稳定的轮轨间的粘着力。但是为应对今后列车进一步提速的情况，还需研究提高高速区域中摩擦力的课题。     

重载铁路轮轨踏面摩擦控制器

重载铁路轮轨踏面摩擦控制器是重载铁路钢轨踏面摩擦控制产品的核心部分,其采用太阳能光伏组件供电,通过检测列车车轮信号,根据设定的参数控制直流电机,驱动润滑剂涂覆装置对钢轨踏面涂覆润滑剂,从而达到调节车轮与钢轨踏面摩擦因数,减缓钢轨磨损的作用.     

车轮踏面凹形磨耗对动车组车辆运行性能的影响

基于武广线上运行的某高速动车组车轮的磨耗状态的跟踪测试,发现车轮踏面以凹形磨耗为主。对不同运行阶段实测车轮踏面磨耗状态进行分析,研究磨耗车轮与钢轨接触时的接触几何参数。根据线路上实际运行动车组性能参数,运用SIMPACK软件包完成车辆系统动力学模型,对比分析S1002CN车轮与实测踏面车辆的运行稳定性、平稳性及安全性指标,研究车轮踏面凹形磨耗对列车动力学性能的影响。研究结果表明:车轮踏面凹形磨耗将导致转向架及轮对横向加速度急剧增大,车辆稳定性、平稳性将有所降低,凹形磨耗是引起转向架横向报警的直接原因。     

高速列车横向稳定性仿真分析

运用多体动力学软件UM,建立高速综合检测列车非线性动力学仿真模型.根据京沪高速铁路试验数据,对车体和构架的振动加速度以及在半径为9 000m曲线上的稳态轮轴横向力进行仿真,并与试验结果对比,验证仿真模型的准确性.应用该模型,分别分析车轮的设计型面、磨耗型面和镟修型面与CHN60钢轨接触的3种不同高速列车的横向稳定性.结果表明:在车轮镟修型面和设计型面的轮轨状态下,高速列车的横向稳定性指标相当;而车轮踏面的磨耗会降低高速列车的横向稳定性.调整轨底坡虽然可以改善磨耗型面车轮高速列车的横向稳定性,但同时又会导致设计型面和镟修型面车轮高速列车的横向稳定性恶化;8辆编组的高速综合检测列车各车辆之间的横向稳定性存在明显差异,且随着速度的增大这种差异也不断扩大,其中头车和尾车的横向稳定性比较差;车速为300 km·h-1以上时磨耗功率和轮轨磨耗急剧增大.