铁路路基病害无损检测车载探地雷达系统研制及应用

针对铁路路基病害进行快速、无损、连续检测的需求,根据探地雷达探测原理,研制铁路路基病害无损检测车载探地雷达系统。该系统由轨道车、收发一体天线、采集仪、电池和测量轮组成。轨道车速为40km.h-1时,可沿铁路走向实现间隔0.17 m的连续采样测量。车速越慢,横向测量间隔越小,探测分辨率越高。选用500 MHz天线进行探测时,深度方向探测分辨率可达0.1 m。利用研制的雷达系统沿铁路走向在轨枕正上方和路肩区的现场检测结果表明:来自钢轨的连续反射信号和轨枕的多次反射信号,压制路基基床的有效反射信号,使探测剖面信噪比大大降低,但经预测反褶积和带通滤波去噪处理后,剖面信噪比明显提高。对胶济铁路病害区的实测结果表明,该系统对路基病害分布和空间形态具有良好的探测能力。     

探地雷达在铁路路基岩溶检测中的应用

采用探地雷达对岩溶地区铁路路基进行探测，通过分析检测数据图像研究岩溶特征，查找路基岩溶情况，为路基岩溶地段病害整治提供依据。     

高速扫描多通道铁路车载探地雷达系统

高速扫描多通道铁路车载探地雷达系统是既有线路基病害普查和新线路基填筑质量检测的一种新型设备。本文介绍了我们自主研制的高速扫描多通道铁路车载探地雷达系统的组成、技术指标和特点。该系统的技术指标达到国外同类产品的技术水平,测点间距5cm时,测试速度达到175km/h,测点间距10cm时,测试速度达到350km/h,高于国外同类产品的测试速度。天线有1GHz的高频天线和300MHz中频天线,可满足我国既有线铁路路基和高速铁路路基检测的需要。     

铁路路基病害无损检测的探地雷达信号分析与处理

为消除钢轨和轨枕对铁路路基病害检测的探地雷达信号的影响,提高实测剖面的检测能力,基于对两种干扰源在实测剖面上的时频分布特征分析,通过改进探地雷达天线的方式实现了对钢轨反射信号的屏蔽,采用预测反褶积和带通滤波相结合的方式,消除了轨枕形成的多次反射波对有效信号的干扰。去噪处理后的实测剖面可清楚显示翻浆冒泥等路基病害在基床、道碴层中的空间分布。     

探地雷达在铁路路基注浆效果检测中的应用

铁路路基在施工、运营期间会产生裂隙、孔隙等病害,注浆是加固铁路路基和治理路基裂隙、空隙等病害的有效方法.采用探地雷达技术对京九铁路某注浆加固段进行检测和分析,检验该路段的注浆加固效果.使用探地雷达时,需根据检测对象的状况及所处的地质环境合理选择参数和布置测线,并尽量避免地下管线等干扰,以便显示的波形能够直观、清晰地反应出路基各部分注浆效果.     

铁路车载探地雷达路基检测中的几个关键技术问题

本文重点分析了铁路车载探地雷达路基检测技术中的检测速度、测试精度、测试深度及探地雷达数据处理方法等关键技术问题,并对西安铁路局和西安交通大学研制的铁路车载探地雷达路基检测系统和多通道高速扫描探地雷达系统做了介绍。     

铁路路基检查车的研究

研究目的:铁路路基状态关系到铁路运输安全。我国铁路总里程7万多公里,目前铁路路基病害检查仍然采用传统的人工勘探方法,但仅靠人工勘探方法不可能实现全国铁路路基病害的普查。迫切需要研制新的路基检查方法。研究方法:将探地雷达系统安装在车辆上,组成铁路路基检查车,探地雷达系统向地下发射短电磁脉冲,接收地下界面电磁反射波,采集到的发射波显示为1个波形,当天线移动时,就得到1个连续剖面。根据这个连续剖面,可以推测出路基表面的几何形态和路基土的含水量,从而发现路基病害。研究结果:西安铁路局和西安交通大学研制的铁路路基检查车(轨道车或客车),采用探地雷达检测方法,测试速度为45 km/h,测试深度为3.0 m。3套收发天线分别位于线路中心、两钢轨外侧,同时测试3个纵剖面。研究结论:铁路路基检查车已在京九线、阳安线、陇海线和宁西线进行了试验,取得良好的试验结果,但在主要干线上45 km/h的速度偏低,尚需进一步研制具有较高扫描速率的探地雷达系统。     

既有线提速200km/h非改建地段探地雷达测试研究

路基病害的诊断和处理是既有线200km／h提速的关键条件之一。本文介绍了车载式探地雷达系统的特点，并通过对较差地段的详细勘探实践，对测试方法和测试资料的分析进行了阐述。测试实践表明，探地雷达测试图像反映的情况与实际开挖情况基本一致。     

既有线铁路提速区段路基加固技术和装备研究

介绍了提速线路路基工程中存在的问题和路基加固可采用的方法和设备,阐述了路基加固作业车的构成和作业原理,分析并指出路基加固设备应向机群作业方向发展.     

探地雷达技术在铁路既有线中的应用

文章着重介绍探地雷达技术的基本原理,探地雷达对既有线上路基隐伏病害的探测和评估,隧道衬砌和挡土墙的病害检测等方面的应用,并提出探地雷达在既有线路上应用所存在的一些问题.     

提速线路旁深基坑施工的路基防护

本文结合津浦线澥河大桥扩孔工程深基坑采用钻孔桩支护来保证既有本路基安全的成功经验，探讨在提速线路高路堤旁开挖深基坑施工的防护的措施。     

铁路路基病害的智能识别

探地雷达适合于铁路路基病害的检测,但后期资料处理工作费时费力,不利于其在铁路路基检测中的推广使用。本文分析各种路基病害图像的特征,从图像中提取分段能量、方差和层面位置作为特征值。根据这些特征值的大小不但能区分各种病害类型,而且可以比较病害的发育程度。根据已知样本数据计算这些特征值,建立学习向量量化神经网络模型,通过不断调整神经元的权值和阈值对特征值进行学习,直到满足给定精度为止。应用调整好的神经网络模型对沪宁线检测数据进行测试,结果表明,该模型对路基翻浆冒泥病害的识别率达90%以上。     

采用探地雷达技术评估既有铁路路基状况的现状与发展

铁路大提速要求对既有线路路基进行快速有效的评估.文章分析国外铁路路基和道床评估技术的发展和应用,结合中国铁路实际情况和探地雷达技术的特点,对国内既有线路路基评估方法进行了分析,并提出可行的评估策略.     

探地雷达在挡墙病害检测中的应用

结合检测实践,分别从探地雷达的概念、挡墙检测的理论根据、实现的技术流程和应用效果这几个方面,较有针对性地阐述了应用探地雷达方法检测挡墙是可行的.     

路基探地雷达图像层位智能识别与状态评价

针对有砟铁路路基层位探地雷达图像人工追踪效率低、精度低的问题,提出了基于深度学习的路基层位智能识别与状态评价技术。根据多条线路现场实测数据建立样本集,基于YOLO v5和U-Net训练智能识别模型,提出了层位厚度、道床-基床界面平整度评价指标计算方法。结果表明：本文提出的有砟铁路路基层位智能识别方法具有较高精度,且U-Net模型识别效果优于YOLO v5模型,识别、评价结果与人工追踪结果偏差较小,满足铁路路基检测工程的实际需求。     

有砟铁路路基病害在探地雷达图像上的时域特征

介绍了车载探地雷达的检测原理及路基病害在雷达图像上的时域特征.根据探地雷达图像波形、幅度、频率、相位和电磁波能量吸收的变化规律,建立了四种铁路路基病害与探地雷达时域特征图像的对应关系,可作为探地雷达图像判读的依据.路基病害特征提取和目标快速识别在铁路路基维护与科学管理方面起到重要作用.     

探地雷达铁路检测大数据多线程并行处理方法北大核心

为了提升探地雷达(Ground Penetrating Radar,GPR)数据信号处理算法的性能,建立了一种适用于单机模式的多线程并行处理方法。分析了GPR信号处理算法的并行性特征,对文件头和数据道分离存储以支撑任意道集的细粒度数据划分,采用简便的静态调度实现并行任务调度。对5种常用算法进行了串并行对比试验。结果表明:复杂度较高的算法更适宜进行并行化改造,加速比约为硬件环境物理核数,线程数可根据物理核数和CPU线程数进行优选。当数据量变化时,算法的并行加速比保持稳定,表现出良好的适应性。     

有砟铁路道床缺砟病害探地雷达快速无损检测方法北大核心

针对有砟铁路道床缺砟快速无损检测需求,本文基于空气耦合探地雷达,建立了探地雷达理论分析模型,并同步设计对应的电磁仿真数值模型,从理论及数值计算两方面分析道床缺砟的雷达回波特性,在此基础上提出雷达波与道床缺砟特征点位置相互关系判断表达式,从而采用探地雷达方法,实现有砟铁路道床缺砟病害的快速无损检测。经一段有砟铁路的应用实践表明该方法是可行的。     

有砟铁路路基层位变形智能识别方法

针对探地雷达单期数据无法获取路基层位变化情况的问题,提出了一种基于周期性检测的铁路路基层位变形智能识别方法。首先采用YOLO v5模型识别雷达图像中的桥梁设备,通过与设备表模糊匹配实现多时相数据的里程配准,再基于U-Net模型对多期数据中的路基层位线进行准确识别,最后根据年变形量提取路基显著变形的里程范围,为养护维修决策提供数据支撑。采用实测数据进行了测试试验。结果表明：多期数据配准精度满足应用需求,自动识别的层位线与人工追踪结果相近,有效提升了探地雷达周期性检测数据的处理效率和精度,为铁路路基层位变形检测提供了一种新方法。     

提速线路旁深基坑施工的路基防护

在提速线路和高路堤旁开挖深基坑及施工墩台对既有路基稳定性的影响,是工程施工中首要解决的问题.此文结合津浦线澥河大桥护孔工程深基坑钻孔桩支护的成功经验,探讨了路基防护的措施.