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...     

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。     

基于深度学习与支持向量机的钢轨伤损智能识别系统

目前国内钢轨探伤车检测系统都带有自动伤损识别功能,但由于采用了基于既有规则的简单逻辑判断方法,其自动识别的准确率不高,误报较多,伤损漏报的现象时有发生。针对该问题,根据钢轨探伤车所检测数据的特点,提出了基于深度学习与支持向量机的钢轨伤损智能识别系统技术方案;采用深度可分离卷积与选择性搜索相结合的方法进行目标定位;基于人工构建的多维特征,采用支持向量机方式进行伤损图像分类;并通过使用实际线路所测数据中的人工标注样本进行测试,验证了方法的有效性。测试结果表明,该系统在各项技术指标上均表现优异,伤损检出率达到99.8%,误报率降为12%,分类准确率达到95%以上。     

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.     

钢轨探伤车的检测运用模式与伤损分级探讨

1国外钢轨探伤车技术发展与应用钢轨探伤车(简称探伤车)在国外发达国家早已替代人工探伤设备,成为检测在役钢轨伤损的主要手段。由于超声波对检测钢轨疲劳裂纹和其他内部缺陷检测具有灵敏度高、检测速度快、定位准确等优点,国内外探伤车对内部裂纹检测都采用了超声波探伤技术,受限于检测模式和超声技术,检测速度一般为10～70km/h。北美地区绝大多数探伤车采用停顿式作业方式,即     

探伤车合理检测速度及配套使用方案的研究

文章对大小探伤车的性能进行了比较,并结合实际线路中钢轨伤损的检测情况,通过对检测伤损的可靠性进行分析比较,得到大小探伤车对不同伤损的检测能力,制定了合理的探伤速度及配套使用方案。     

DGTC-80型地铁钢轨探伤车

为更快更好地完成地铁线路钢轨内部伤损的检测,并降低车辆尾气排放对线路周边环境的污染影响,宝鸡中车时代开发了DGTC-80型地铁钢轨探伤车。该探伤车搭载满足欧Ⅳ阶段排放标准的柴油发动机和代表国际先进水平的SYS-1900型探伤检测系统,配备先进的激光自动对中装置及辅助检测钢轨表面状态的高速摄像装置,能大幅提高地铁探伤车综合检测能力和减少尾气排放,满足地铁线路检测作业需求。     

钢轨探伤车探轮自动更换机构的设计开发

大型钢轨探伤车检测钢轨内部伤损对保障线路运营安全的作用越来越重要。外膜破损导致的探轮故障需停车人工更换,人工更换探轮时间长,区间内作业存在安全隐患,探伤车不确定性的区间内停车与线路运营管理的矛盾突出。基于转向架式安装的探伤承载机构,开发了一种探轮自动更换机构。该机构由#字型梁单元和探轮动作单元组成,对#字型梁单元进行强度核算,对探轮动作单元的抓持力等进行核算。计算结果表明,探轮自动更换机构设计合理,满足要求。     

YOLOv5超声波图像识别技术在高原高寒钢轨探伤中的应用

高原高寒地区环境复杂、昼夜温差大，对铁路建设与运营产生不良影响，容易发生由于钢轨内部伤损引起的断裂事故。研究基于YOLOv5的超声波图像识别技术在青藏铁路钢轨探伤检测中的应用，特别是针对轨头核伤、轨面鱼鳞伤等常见伤损类型进行检测。通过智能钢轨探伤仪采集高寒地段钢轨数据，以YOLOv5方法对数据集进行整理、处理和模型训练，精准识别和定位轨头核伤、轨面鱼鳞伤等损伤。研究表明，基于YOLOv5的模型在识别和定位各类钢轨损伤方面具有很高的准确性和实时性，可以同时进行目标检测和类别分类，并能在保持较高准确度的同时实现快速检测。提供一种新的、更有效的钢轨探伤检测数据分析方法，有助于提高铁路安全和运营效率。     

朔黄铁路线路设备状态检测模式分析

通过现场调研、数据整理和统计分析,研究朔黄铁路的线路设备病害及线路设备状态检测模式。朔黄铁路线路设备病害主要是线路钢轨伤损和线路几何状态不平顺。朔黄铁路钢轨伤损主要集中在上行线,钢轨伤损的主要类型为轨头核伤,现有探伤周期基本可以及时发现大部分轨头核伤。朔黄铁路上行线测量区段内轨道几何状态不平顺(轨距、水平、三角坑)动、静态波形趋势重合较好,但是幅值有一定差异,动静态幅值最大差异在3.0 mm以内,静态值与动态平均值具有较强的相关性,可适当采用动态检测替代静态检测。     

钢轨探伤车自主化超声检测系统的关键技术

钢轨探伤车既有超声检测系统均为国外引进,为克服既有超声检测系统维护升级困难、数据传输与处理能力及伤损识别能力不足等问题,开展超声检测系统的自主化研究。空间转换计算机中的发射接收板和发射接收处理板分别采用模拟器件和数字器件,且相互独立设置;因为各闸门的回波声程测量数据的量大且实时性要求最高,故采用直接存储器存取技术传输;对于超声波通道控制参数,由于其数据量最小且实时性要求最低,故采用PXI总线技术传输;超声波回波重定位数据的量及实时性要求中等,因此采用TCP/IP协议方式传输;超声波重定位的计算采用并行查表转换方法,并且运用基于决策树的伤损智能识别算法实现了钢轨伤损的智能识别。与既有的超声检测系统相比,自主化系统在0.5~68.4km·h-1的检测速度范围内有更小的扫查间距,在0.5km·h-1以下和68.4km·h-1以上的检测速度范围内二者的扫查间距相等;在平均伤损误报率基本相当的前提下,自主化系统的平均人工伤损检出率比既有系统提高了7%以上。     

钢轨探伤车数据中接头不明反射点群分析及应用

钢轨探伤车依靠多通道超声波B显数据进行伤损的综合判定。有缝线路的接头位置是伤损高发区域,但接头处固定反射波和伤损波易于混淆,尤其是中心70°通道在接缝处的不明反射波容易导致误判和漏判。基于60 kg/m钢轨接头处的钢轨探伤车B显数据,采用声学计算推算出中心70°通道的不明反射波为1孔侧上方的纵波回波,并利用Imagine3D超声仿真软件开展了仿真计算,验证了声学计算的正确性。结合1处自然伤损,分析该处中心70°通道不明反射点群的异常,进行了伤损综合判定。     

有缝线路上钢轨探伤车检测速度规划方法

基于钢轨探伤车超声波反射体静态检出原理,通过分析探轮对中偏差和喷水密度2个因素引起的超声波衰减规律,得到检测速度对这2个因素的影响结果,从而建立反映检测速度、探轮对中偏差、喷水密度与超声波反射体检出效果之间关系的超声波反射体检出效果模型。基于动态步长调节法,在满足检测区间限速的基础上,设计有缝线路的检测速度规划方法,即在多次检测过程中记录单个超声波反射体处的探轮对中偏差和检测速度,分析钢轨中该超声波反射体的检出结果,采用动态步长调节法对该超声波反射体的下次检测速度进行规划,将线路中各个超声波反射体处检测速度进行连接,从而规划出该线路中各点检测速度的方法。在某特定区间进行3次检测和2次检测速度规划的试验结果表明,该方法是有效可行的,且能提高已知超声波反射体的检出率。     

高速铁路钢轨探伤车动态灵敏度设置探讨

在高铁线路和高原线路上,由于区间里程长、环境恶劣等原因造成人工探伤作业困难,主要采用钢轨探伤车进行探伤。在《钢轨探伤管理规则》(铁运[2006]200号)和《钢轨探伤车运用管理办法》(铁运[2012]43号)中,均对作业人员资质提出了要求,但都没有给出探伤车动态灵敏度调整的依据。本文对某高铁线路连续三个周期的检测数据、复核数据和探伤仪一年的监控数据进行了综合分析,得出探伤车检测灵敏度设置需要进一步完善。通过设计试验平台和试块进行理论分析,给出了探伤车检测中灵敏度设置标准的建议,并对下一步的研究工作和推广应用提出了建议。     

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。     

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。     

高速铁路钢轨隐伤的特性及现场检查监测方法

由于高速铁路具有列车运行速度快、轴重轻、线路平顺性好等特点,其引起的钢轨垂直磨耗和水平磨耗均较小,因而钢轨与轮对相互作用产生的钢轨滚动接触疲劳伤损成为目前高速铁路钢轨主要的伤损形式,突出表现为隐伤,且目前的探伤手段很难发现,严重威胁行车安全。本文以京沪高速铁路蚌埠工务段管内钢轨伤损为例,总结分析了近年来隐伤发展规律。现场通过人工目视法结合小型测厚仪检查光带异常的方法来弥补大型探伤车与人工探伤仪器对钢轨隐伤存在探伤盲区的不足。本文总结的经验可为高速铁路钢轨静态检查和钢轨防断措施提供参考。     

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。