改进Canny算子在列车车轮踏面损伤检测中的应用

高速列车车轮踏面剥离、擦伤等损伤的检测主要以效率低下的人工巡检为主,为了提高检测效率设计一种基于机器视觉的高速列车车轮踏面损伤的动态检测系统,提出使用改进Canny算子对车轮踏面损伤进行边缘检测。改进的Canny算子在平滑图像时采用自适应加权中值滤波算法来代替高斯滤波,采用添加45°和135°方向梯度模板的Sobel算子来计算梯度幅值,以大津法(Otsu法)来确定最佳高低阈值。仿真实验结果表明:基于自适应加权中值滤波和大津法的改进Canny算子可以有效地检测车轮踏面损伤的边缘,同时也实现了自动检测。     

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。     

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.     

车轮擦伤检测系统的开发与应用

介绍了地面检测车轮踏面擦伤和剥离的擦伤检测系统。本系统考虑到列车速度及擦伤振动的发生位置等因素，利用安装于钢轨的振动加速度计的输出电压作为独立判定值，将有擦伤的车辆作为特定的车轮单元。车号的读取采用微波数字载波系统。     

基于连续子波变换的铁路车轮踏面擦伤的在线检测

在分析国内外关于铁路机车车辆车轮擦伤在线检测的应用和方法的基础上,提出了利用连续子波变换对车轮钢轨的振动加速度信号进行分析,当车轮踏面出现擦伤时,其振动信号中的幅值出现突变点。通过对实测数据的分析并与信号的倒谱分析比较证明,这种方法较常规的方法更有效地应用于车轮踏面擦伤的诊断中。     

广州地铁车辆轮对损伤形式及其原因浅析

总结了广州地铁车辆轮对的主要损伤形式,包括车轮踏面擦伤和剥离、车轮不圆和车轮异常磨耗,对形成这些损伤的原因进行了分析并提出了改进建议.     

车轮踏面擦伤及其检测新技术

随着列车向高速度、大密度、重载方向发展,车轮故障相对逐步增多,损坏轨道及车辆设备,甚至危及行车安全。其中最常见的车轮故障即“车轮踏面擦伤”。 踏面擦伤探源 列车在运行途中,经常需要进行加、减速或制动停车,如果制动力过大,制动缓解不良,或调车溜放时单方面使用铁鞋制动,或由于同一轮对的车轮直径相差过大等原因,使车轮在轨面上滑行,造成踏面上被擦成一块或数块平面,这就是常言所说的“踏面擦伤”。车辆在钢轨上滑行,或车轮踏面与钢轨、闸瓦强     

铁道科学研究院2005年科技成果简介(续四)

31 机车车辆车轮剥离原因分析及改进对策的研究 在大量现场统计分析的基础上，结合实际运用的特点，对典型样品进行车轮剥离的失效分析，指出机车车辆车轮剥离有4种类型：制动剥离、接触疲劳剥离、局部擦伤剥离、局部接触疲劳剥离。在同一失效车轮上可能存在上述剥离类型的1种或几种。制动剥离一般发生在踏面闸瓦制动的车轮上，是车轮踏面热机械损伤的主要表现形式，研究表明，它主要以制动热裂纹和马氏体碎裂2种形式出现。接触疲劳剥离指的是在轮轨接触应力作用下导致轮轨接触面表层金属塑性变形及疲劳裂纹萌生和发展的破坏方式。     

列车车轮踏面状况动态检测系统

提出一种动态测量列车车轮踏面擦伤及磨损的新方法，介绍了该系统的工作原理及其动态测量过程的实现，初步讨论了现场实验结果。     

列车车轮踏面擦伤信号处理算法研究

车轮踏面的擦伤、磨损等缺陷严重影响车辆与轨道设施的安全和使用寿命。使用小波分析,对列车运行中踏面与轨道产生的振动检测数据进行算法研究处理,数据处理中采用小波包分解重构的方法对信号滤波,利用直方图的特性得到擦伤信号的阈值。     

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。     

高速客车轮对动力学性能的比较

为了比较不同车轮踏面及轮对内侧距对高速客车动力学性能的影响,首先采用改进轮轨接触几何关系算法分析了不同情况下的静态轮轨几何接触关系,然后通过车辆/轨道耦合动力学模型,对高速客车蛇行临界速度、运行平稳性和曲线通过性能进行了动态仿真计算。数值计算中,主要考察了LM、LMA、S1002和XP55等4种车轮踏面和轮对内侧距由1350 mm到1360 mm变化的情况。结果表明,车轮踏面形状和轮对内侧距对高速客车动力学性能有重要的影响,且LMA型车轮踏面与1353 mm的轮对内侧距匹配具有较好的动力学性能。要确定合适的车轮踏面和轮对内侧距,须从轮轨接触关系的变化出发,综合评估车辆动力学性能。     

高速列车车轮非圆化与振动噪声关系跟踪试验研究

选定某型号新运营的高速列车进行长期跟踪试验,研究不同运行时期内,车轮非圆化与振动噪声的发展变化规律及两者间的相互影响关系。研究发现:现有的车轮镟修加工手段,不能完全消除车轮非圆化磨耗的再次形成和发展,镟修后车轮会继承部分或者全部镟修前的非圆化特性;部分初始无高阶非圆化特性的车轮,镟修后至列车再运行一定里程时会出现车轮高阶非圆化特征,同时期的振动噪声频谱会对高阶非圆化阶次所在的频率有所反映。在考虑车轮镟修及车辆固有特性两种因素下,分析了车轮高阶非圆化的可能成因,并提出了缓解车轮高阶非圆化、降低车内振动噪声的方法。     

列车在站运行状态监测系统

传统的车站接发列车作业以人检为主,劳动强度较高,存在人身安全隐患,且存在漏判和误判,难以有效保障接发列车作业质量。运用图像识别、数据挖掘、智能分析及系统集成技术,提出列车在站运行状态监测系统方案,对车站接发列车的图像、视频、车轮踏面温度、车辆运行声音等信息进行自动采集和智能分析,提供车辆异常状态识别和报警功能,实现接发列车作业从"人检"向"机检"、"室外"向"室内"、"静态"向"动态"的转变。该系统方案对提升车站接发列车作业效率和作业质量,探索接发列车作业新模式,保障行车安全具有重要意义。     

车轮踏面多目标优化设计研究进展

车轮踏面优化设计是轨道交通系统的基本问题。根据车轮踏面优化模型的建立及其求解方法,车轮踏面优化设计的数值研究方法可以分为两类,即单目标优化设计方法和多目标优化设计方法。在综述轮轨踏面同步设计法、扩展方法、基于轮轨接触曲线的滚动半径差法和基于接触角曲线法等单目标优化方法的基础上,论证了车轮踏面优化是一个多目标优化问题,并给出了建立车轮踏面多目标优化模型的思路。车轮踏面多目标优化需要求解带约束的非凸不可微规划问题,求解精度和效率直接决定优化结果的可靠性和实用性。现有的求解方法包括遗传算法和拟高斯方法。针对现有计算方法存在计算量大、易早熟、收敛慢的缺点,提出求解车轮踏面多目标优化问题的响应面方法。该方法利用多项式响应面逼近目标函数和约束函数,避免了优化过程中由于数值求导带来的迭代振荡问题;同时该方法具有计算量小、收敛快的优点。以降低轮轨磨耗为目的对车轮踏面进行优化的实例表明,响应面方法能有效的优化车轮踏面。最后对车轮踏面这一课题的发展方向进行了展望。     

钢轨踏面斜裂纹伤损原因及对策的研究

广深准高速铁路全长139km。对准高速区段和非准高速区段曲线上钢轨进行探伤检查,发现在44个曲线,37km长的范围内存在踏面斜裂纹,斜裂纹主要发生在上下行上股钢轨,斜裂纹呈成段、非连续、跳跃式分布。踏面斜裂纹及断口的宏观形貌和理化检验与分析表明,踏面斜裂纹伤损属于滚动接触疲劳裂纹伤损类型。研究认为:钢轨性能、线路状况、车辆性能及运行速度、车轮踏面形状等是产生斜裂纹的主要原因。提高钢轨的接触疲劳强度,在曲线上使用微合金淬火钢轨,研究和改善轮轨接触方式,加强轨道的养护维修,合理地进行预防性打磨和校正性打磨是解决钢轨踏面斜裂纹伤损的主要措施。     

地铁车辆车轮踏面清扫装置的设计与实现

为解决地铁车辆在市郊露天高架线路上经常出现的车辆空转滑行现象,提出在车辆上增加车轮踏面清扫装置,用于改善轮轨踏面间的黏着状态,以防止车轮发生空转或滑行。详细介绍了车轮踏面清扫装置的作用原理,提出了为达到改善轮轨黏着条件,需要车辆实现的基本控制功能。分析了车轮踏面清扫装置的动作方式、踏面清扫的测试方案以及踏面清扫控制逻辑的实现方式,在此基础上给出了踏面清扫硬件电路设计方案。     

基于有限元轨道-车辆耦合模型的列车运行状态在线检测技术的仿真

通过对擦伤轮对的检测,描述了在线检测轨道车辆运行状态的布点方法.采用基于Timoshenko梁的有限元轨道车辆垂向耦合模型,仿真了在线连续测试车轮踏面擦伤的过程.仿真结果真实反映了实际的测试现象.     

日本新开发的车轮踏面擦伤检测装置

介绍日本最新开发的车轮踏面擦伤检测装置。该装置引入现代计算机技术,提高了确定擦伤车轮的精度,从而提高了检修效率。