无缝钢轨焊接接头全断面铣削系统的研制与验证

无缝钢轨焊接接头的平顺性直接影响高速列车运行安全性与舒适性。现有的500 m长钢轨焊接生产过程中,对焊接接头残余焊筋的初次处理主要由人工手持简易机具对接头进行打磨处理,加工质量不稳定且费时费力。为解决人工打磨质量不可控以及消除干扰探伤的焊筋波等问题,研制了一种智能化的钢轨焊缝全断面铣削加工系统和相应的加工工艺流程,针对钢轨轨颚、轨腰、轨底上表面等处的钢轨焊接接头复杂曲面,通过3D非接触精密测量头对焊缝两侧的钢轨进行测量,采用多段小直线拟合方式来实现对钢轨的仿形加工。生产实践表明,该方法使焊接接头铣削后各部位尺寸满足长钢轨焊接工艺要求。     

钢轨焊后感应正火热处理工艺研究

针对钢轨焊接接头感应正火工艺中出现焊接接头硬度不均匀现象,通过对焊接接头硬度数据分析,改进热处理设备的喷风结构,控制加热温度与喷风冷却时间,制定了线上U71Mn钢轨的闪光焊焊后正火工艺.重点对正火工艺中难于满足的硬度要求进行了试验验证,试验结果表明,该正火工艺大幅提高了闪光焊焊接接头的硬度和韧塑性能,满足了无缝线路钢轨的使用要求.     

城市轨道交通线路长钢轨现场焊接方案探讨

无缝线路长钢轨通常由铁路焊轨厂或现场焊轨基地焊接。针对城市轨道交通工程中不同的施工环境。对比分析了现有的各种长钢轨焊接方法的适用范围，探讨了现场焊轨基地、高架桥上的焊轨基地及利用移动式焊轨车焊接无缝线路长钢轨的施工方案。     

槽型轨公铁两用焊轨车的研发

城市有轨电车线路施工具有路轨共线、工作面零散、工况多样化等特点,适合采用机动性更强的公铁两用焊轨车进行焊接施工。在既有槽型轨闪光焊接技术的基础上,通过对焊机和卡车底盘的设计和改造,研制出新型槽型轨公铁两用焊轨车。该车能满足公路和轨道行驶的技术要求,也能满足钢轨焊接标准的质量要求,在城市有轨电车线路的焊接施工中具有良好的应用前景。     

客运专线无缝线路的钢轨焊接

客运专线要求高质量的钢轨焊接接头,其外观质量严于常速铁路钢轨焊头;焊头质量与钢轨、焊接方法、焊工素质、焊轨生产管理诸因素相关。本文对不同焊接方法的钢轨焊头质量进行比较,提出线路上应优选移动式闪光焊焊接钢轨,并提出基地焊接长定尺钢轨的参考工位工序配置。     

基于衡阳焊轨基地生产线工艺设计的探讨

随着铁路干线的不断提速,国家对铁路基础设施的不断投入,重载高速线路对轨道的质量要求越来越高,长钢轨的需求量也不断加大,焊轨基地生产线生产效率及钢轨存储量需要不断提高。针对衡阳焊轨厂焊轨工艺设计实例,对冷加工线、热加工线、整轨生产线工艺调整布置、既有设备的迁移及设备选型等进行探讨。通过总结和分析,改造后的焊轨基地生产能力和效率得到了提高,存轨量满足了现场的要求。     

槽形轨井字形组合道岔的设计

应三亚市有轨电车线路所需研制了槽形轨井字形组合道岔。根据线路设置与行车条件,确定了槽形轨井字形组合道岔的平面布置形式。首先采用有限元方法对比73C1钢轨和105C1钢轨的受力和横向位移进行钢轨选型;然后将既有辙叉结构形式优化为钢轨焊接式辙叉;最后选取仿形断面钢轨,采用熔化极活性气体保护焊工艺焊接后进行了钢轨静弯强度试验。结果表明：无论是受力,还是横向位移,105C1钢轨均优于73C1钢轨,且105C1钢轨重心稳定,开槽位置较自由,焊接性能更好;与既有辙叉相比,采用钢轨焊接式辙叉,焊接接头数量减少1/2,降低了加工成本和开裂风险;采用熔化极活性气体保护焊工艺焊接后钢轨轨头和轨底的静弯强度满足规范要求,且焊接单个接头用时短。槽形轨井字形组合道岔已于2019年在三亚有轨电车示范线上应用,上道4年来线路运营状态良好。     

百米定尺钢轨焊接基地设计研究

研究目的:百米定尺钢轨焊接基地是为实现我国铁路跨越式发展思路,满足国内建设快速客运网、城际客运铁路及既有线铁路提速改造的需要而出现的新事物,没有现行的设计手册、设计标准、设计规范可套用,拟通过对焊轨基地的生产工艺和功能特点的分析,完善百米定尺钢轨焊接基地的设计.研究结论:进行百米定尺钢轨焊接基地设计时应借鉴既有经验,对修建焊轨基地需要从全路路网的角度出发,进行合理论证,结合各方面因素进行综合考虑决策;焊轨基地的选址应以满足铁路枢纽规划为前提,尽量减少对环境的影响;在百米定尺钢轨焊轨基地平面布置设计时,应根据焊轨生产线的工艺流程,做到布置紧凑合理,各种生产作业互不干扰;对基地总体工艺布局的合理性还应该通过生产实践不断进行总结,为今后同类设计积累经验.     

雅万高铁焊轨基地信息管理系统的开发及应用

根据雅加达—万隆高速铁路（简称：雅万高铁）焊轨基地的工艺布局特点,设计并研发了焊轨基地信息管理系统,实现了钢轨焊接接头（简称：接头）的数据采集、生产作业管理、实时监控及成品管理。系统包括数据管理子系统、工位操作子系统、实时监控子系统及发货管理App 4个部分,能够对生产全过程进行监控和管理,对接头质量问题进行数据分析和溯源。该系统的应用对提高雅万高铁焊轨基地的信息化水平和管理水平,保障钢轨焊接质量具有重要作用。     

现场钢轨接触焊作业车的研制

钢轨焊接是无缝线路施工的主要环节之一．目前中国铁路铺设的无缝线路,厂焊采用接触焊（即将25米短轨焊成250～500m长轨）,现场联合接头焊接（现场将厂焊的250～500m长轨焊成设计长度）采用的是气压焊和铝热焊。厂焊接触焊接头无论强度、精度均能达到要求。现场气压焊接头受环境、气候、机具及人为因素影响,焊接质量不稳定．质量离散性很大。铝热焊接头因其焊缝是铸造结构,强度大大低于接触焊。     

基于图像识别的轮轨冲角测量系统研究

为了解决机车车辆运行过程中轮轨冲角的连续测量问题,研究基于运动图像识别的轮轨冲角测量原理,提出轮轨冲角测量方法。运用该方法研制了由图像采集系统、同步采集控制系统、图像处理软件等组成的轮轨冲角测量系统,通过连续测量转向架侧架与轨道的夹角和轮对与侧架的夹角计算轮轨冲角。应用该测量方法对DF8B三轴径向转向架机车进行实车线路试验,测得该车径向机构锁定和不锁定两种状态下通过250 m半径曲线时的第一轴和第三轴轮轨冲角变化曲线。     

基于机器视觉的激光焊缝余高检测技术

激光焊技术的应用促进了轨道车辆产品的档次提升,而在搭接接头焊接过程中,由于间隙影响会出现焊缝表面余高不足,直接影响焊缝质量。传统的表面余高测量方法无法满足检测精度及交检节拍要求。针对这一检测需求,研究开发了基于机器视觉的激光焊缝余高检测技术。该技术通过重建焊缝表面点云,进行图像校正与分析,获取特征点并计算余高。通过试验验证了该方法的可靠性及检测精度。所测余高值与破坏性金相检测方法测量余高值之间的差异对比结果表明,其检测精度优于0.05 mm,能够满足激光焊质量评估要求。     

基于2D激光位移传感器的轨底坡动态检测系统研究

设置合理的轨底坡可使钢轨轨头与车轮踏面合理接触,减轻钢轨轨头的不均匀磨耗,延长钢轨使用寿命。为提高轨底坡静态检测精度,线路日常养护和维修效率,提出一种基于2D激光位移传感器(简称2D)的钢轨廓形检测原理和ARM嵌入式技术的轨底坡动态检测方法。结合传感器工作原理与特点,搭建一套可在线连续检测的轨底坡动态检测系统。考虑到2D空间姿态变化,建立适用于轨底坡动态检测的双2D空间姿态关系模型和标定解算模型。因为车体振动会产生对轨底坡计算结果的影响,利用Kalman滤波算法建立多传感器的状态空间模型,对轨底坡计算结果进行补偿。最后选用GJ-4型轨道检测车进行地铁正线试验,试验结果与人工复核结果的对比,符合工务段要求精度。试验结果验证了该轨底坡动态检测系统切实可行,Kalman滤波算法能够很好地对轨底坡的计算结果进行补偿修正。     

基于激光摄像技术的钢轨波磨检测方法研究

目前常用的钢轨波磨检测方法有弦测法和惯性基准法,弦测法传递函数不恒定,惯性基准法受车速影响大。针对钢轨波磨检测方法的缺点,提出了一种基于激光摄像技术的波磨检测方法,通过多传感器并行工作对钢轨轮廓进行高频率采样,通过FPGA(现场可编程门阵列)对传感器获得的光条图像进行ROI(Region Of Interest)提取,将图像的ROI传送至上位机提取轮廓数据,进而完成钢轨的波磨信息提取。论证了通过多传感器并行工作提高钢轨轮廓的采样频率的可行性,在Xilinx SP605开发板上实现了光条图像ROI的实时提取。试验表明,ROI提取能够有效减小通信的数据量。     

基于FPGA和DSP的高速实时轨道巡检图像采集处理系统

基于FPGA和DSP的高速实时轨道巡检图像采集处理系统由光学系统、FPGA模块、DSP图像处理模块及上位机组成。为提升图像采集的质量,提出并设计线阵相机加激光光源的组合方案,用以有效滤除阳光干扰,避免图像过度曝光。针对高速实时采集需求,设计FPGA采集模块,实现巡检图像采集控制和传输。针对实时智能检测需求,开发基于DSP模块的JPEG压缩、钢轨区域识别和扣件定位算法以及基于工控机的扣件缺陷识别算法。设计上位机软件,实现用户交互及数据存储。试验测试结果表明:该系统对钢轨定位的准确率在99%以上,对扣件定位的准确率在90%以上,对异常扣件识别率在80%以上,系统检测的最高速度可达160 km·h-1。     

基于线阵相机的接触轨几何参数动态检测系统

基于线阵相机的接触轨几何参数动态检测系统,采用高速线阵相机,通过光切法,获取接触轨目标图像;采用双目成像检测原理,同时结合车体偏移补偿,精确测量接触轨几何参数;采用实时定位系统,对检测数据进行定位。     

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。     

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。     

P70型棚车车体钢结构上侧梁旁弯工艺控制

对P70型通用棚车车体钢结构在生产过程中经常出现的上侧梁旁弯超差现象进行了分析,找到了原因,通过采用强制焊接及调整车顶弯梁的工艺尺寸等改进措施,使上侧梁旁弯满足了技术要求。     

基于背景建模的钢轨表面缺陷像素级检测方法

钢轨表面缺陷具有独特性和稀疏性,利用机器视觉技术自动地检测钢轨表面缺陷仍存在很大挑战。提出一种基于背景建模的钢轨表面缺陷像素级检测方法,利用钢轨图像固有特性构建图像背景分布模型,找到背景分布簇中心,以定位到可疑像素点;提出一种钢轨表面缺陷像素级识别方法,根据可疑像素点的上下文特征和空间位置先验概率识别该像素点是否属于真实缺陷,并在钢轨缺陷数据集和实际线路上进行试验验证。研究结果表明:该方法在重载铁路和客运铁路2种钢轨缺陷数据集上均取得良好的识别性能,并在实际线路上达到100%的检测率。