高速铁路钢轨服役状态及病害整治研究

对多条典型高速铁路钢轨服役状态进行调研,分析多发性病害产生原因及其整治对策,总结钢轨养护维修现状与经验。结果表明:目前我国高速铁路钢轨的服役状态良好,钢轨主要伤损形式为焊接接头伤损及钢轨擦伤;焊接接头伤损多与现场焊接质量有关;高速铁路钢轨的擦伤多为工程车造成的;各铁路局均能按规定完成钢轨探伤、外观及表面伤损检查工作,钢轨维护满足运营需要。建议高速铁路小半径曲线区段采用在线热处理钢轨,根据线路实际情况选择钢种;加强现场钢轨焊接质量监管,防止工程车对钢轨造成擦伤;按通过总质量和使用状态制定钢轨打磨周期,定期进行钢轨廓形的检测。     

基于逻辑回归的轨头核伤检出概率预测分析

钢轨伤损危及高速铁路的安全运行。针对高速铁路的轨头核伤,通过设计不同类型的人工伤损,安排不同的检测设备按照不同的速度等级进行检测,以研究对轨头损伤的检出能力。制定了原始数据分析评判标准,进一步运用了逻辑回归数据挖掘和机器学习算法,研究了探伤车对高速铁路轨头核伤的检出能力,并在高速铁路进行了实际验证。研究结果为高速铁路安全评价提出了评估方法和标准建议,并为全路探伤管理改革提供相应的技术支撑。     

我国高速铁路钢轨隐伤形成机理及维护策略

针对我国高速铁路出现的钢轨隐伤伤损,采用现场观测与实验室试验相结合的方法,研究这种钢轨隐伤形成的机理,分析高速铁路钢轨初期、中期及后期隐伤的外观特征、裂纹形貌及微观组织特征;通过分析擦伤白层诱发隐伤和延性耗竭诱发隐伤2种伤损诱发机理,探讨应对隐伤的维护策略。结果表明：初期隐伤以V型裂纹为主,中期隐伤呈现黑斑和低塌,而后期隐伤则发展为剥离掉块或内部核伤;高速铁路钢轨由擦伤白层诱发的隐伤伤损多集中在站区和长大坡道,隐伤裂纹附近存在较浅的白层组织,厚度小于0.2 mm;由延性耗竭诱发的隐伤伤损多集中在站内和道岔区,隐伤裂纹附近未发现白层组织,轨面较大的切应力（加速区与制动区）或轨面不平顺（如周期性硌伤）均可能诱发此类隐伤。为此,应加强隐伤频发线路（站内、道岔区及长大坡道）轨顶面硬度、平直度及白层马氏体检测。     

道岔部位特殊轨件探伤方法

由于道岔的几何尺寸和结构特殊性,探伤检查时容易发生伤损漏检。分析道岔部位常见伤损特点及产生原因,针对道岔部位轨件的特殊情况,总结钢轨手工及外观检查、辙叉部位探伤检查、道岔尖轨部位探伤检查和轨底核伤的具体操作方法。     

钢轨探伤车检出可疑伤损的综合分析方法

钢轨探伤车超声检测发现B型图异常后,依据伤损形态和走势下发一级、二级、三级报警,目前的伤损报警等级判定只针对B型图伤损波形,未考虑伤损危害性。朔黄铁路重载综合检测车包括轨道检测、轨道巡检、钢轨波磨、断面磨耗、路基道床检测及钢轨探伤等功能,可同步提供工务各专业数据。对钢轨可疑伤损分析评定时,结合线路技术状况,综合应用钢轨波磨、断面磨耗、轨道巡检、轨道几何、路基道床检测等数据,多专业、全方位综合分析伤损的严重程度和危害性,同时分析钢轨伤损成因,形成一套成熟的综合分析方法,在实际应用中取得良好效果。     

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。     

双45°穿透探伤的研究

利用超声波被伤损阻隔,接收不到回波的原理,在JGT-6B型钢轨探伤仪上增设穿透探伤功能,检查现场钢轨焊缝轨腰伤损,制定相关工艺和判伤标准.     

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。     

超声波钢轨探伤车B显数据伤损模式分类技术研究

既有钢轨探伤车超声检测系统均为国外引进。中国铁道科学研究院自主化钢轨探伤系统目前已经通过试验验证,所采用的伤损模式分类技术是其中的一项关键技术。根据自主化钢轨探伤系统的探轮设置,规定伤损的类别设置,并将伤损类别划分为四大类:核伤类、螺孔裂纹类、轨底裂纹类、水平裂纹类。归属于不同大类的伤损采用不同神经网络进行识别。以螺孔裂纹类为例进行说明,采用标定线数据进行测试,验证算法的有效性。     

超声波交叉多发多收技术在钢轨探伤中的应用研究

超声波探伤在铁路工务钢轨检查和维护中应用极为广泛,主要有钢轨母材探伤和焊缝探伤,两者单独开展且各有优缺点,还不能实现对轨头和轨腰各类伤损快速、有效的全覆盖探测。阐述钢轨和焊缝探伤的现状,研究超声波多发多收技术在钢轨探伤中的应用,解决当前探伤方式对一些特定伤损检出效果不足的问题,也为后续钢轨探伤中进一步提高作业效率提供了研究方向。     

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...     

高速铁路无砟轨道运营初期钢轨伤损分析及对策措施

在高速铁路无砟轨道结构中,作为轨道结构最重要组成部件的钢轨伤损时有发生 以上海局管内已开通运营的沪宁城际、沪杭高铁、京沪高铁上发现的钢轨伤损为例,总结高速铁路开通运营初期钢轨伤损的特点,分析伤损产生的原因,提出针对性对策措施,为高速铁路养护维修,特别是开通运营初期的高速铁路钢轨养护维修提供经验.     

采用钢轨打磨减缓朔黄铁路小半径曲线钢轨伤损的试验研究

随着运能的增加,朔黄铁路小半径曲线钢轨出现明显的磨耗、掉块、压溃等伤损。为延长曲线钢轨使用寿命,朔黄铁路原平管内设置了钢轨打磨试验段,通过分析钢轨疲劳伤损发展规律,分析了各因素对钢轨表面疲劳伤损的影响。通过试验段钢轨初期打磨效果的对比分析,证明了钢轨打磨周期以及打磨断面对钢轨伤损的作用。     

高速铁路轮轨硬度匹配试验研究

针对我国高速铁路出现车轮磨耗相对较大的问题,对国内外高速铁路轮轨硬度匹配关系的研究及应用现状进行分析,并在实验室进行3种硬度车轮与3种硬度钢轨的对磨试验,对比分析硬度不同的车轮与钢轨对磨时的轮轨磨损、变形和接触疲劳伤损等。结果表明:适当提高车轮的硬度即提高轮轨硬度比以减轻车轮磨耗较大的问题已成为国际上通行的做法;9组轮轨磨损试验中,轮轨硬度比为0.95∶1~1.15∶1时轮轨总磨耗量较小,轮轨硬度比大于1∶1时,轮轨变形和表面接触疲劳伤损较轻,轮轨硬度比为1.15∶1时轮轨总磨耗量最小,且接触疲劳伤损也最轻;随着车轮硬度的提高,不但车轮的磨耗减小,而且其抗变形能力也显著增加。建议动车组车轮与U71MnG钢轨的硬度比控制在1∶1以上,以解决我国高速铁路车轮磨耗较大的问题。     

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。     

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。     

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。     

大型钢轨探伤车X-FIRE 70°探轮晶片的应用

采用小型探伤仪器(探伤小车)人工检测钢轨伤损漏检率高,工作效率低,劳动强度大,探伤人员工作环境恶劣,安全性差,不能满足铁路提速要求.采用大型钢轨探伤车可提高探伤检测速度及钢轨伤损检出率,降低错、漏检率,改善探伤人员工作条件,降低劳动强度,提高工作效率,满足铁路发展需求.根据我国铁路养路机械化的发展方针,武汉铁路局主要干线钢轨探伤采用以大型钢轨探伤车为主、人工检测为辅的模式,特别是武广、合武、宜万、石武等高速线路开通后,人工检测难度增大,主要依靠钢轨探伤车定期进行检测,确保线路运营安全.     

北京地铁钢轨探伤车对钢轨常见伤损的检测

对北京地铁钢轨探伤车SYS-1900系统的使用进行研究,并对钢轨常见伤损的检测进行分析,对如何使钢轨探伤车更好的为北京地铁安全运营服务进行分析和总结。     

轮轨振动对高铁扣件伤损的影响分析

高速铁路在长期运营中会出现钢轨波浪形周期性磨耗和动车组车轮多边形周期性磨耗,轮轨发生周期性磨耗后,轮轨间动力作用增大,且产生高频激励。分析高速铁路钢轨波磨和动车组车轮多边形磨耗引起的轮轨间高频激励,揭示了轮轨高频激励与扣件弹条固有频率接近时导致弹条产生共振,从而造成弹条伤损的重要机理,并在多个现场案例中得到验证。