铁路隧道衬砌表观病害智能检测技术

针对铁路隧道衬砌表观病害检测需求，梳理并分析技术现状，介绍隧道衬砌表观病害智能检测系统的研制情况和系统组成。提出铁路隧道衬砌表观病害智能检测面临的技术难点，分析图像快速采集、病害智能识别、病害样本库构建等智能检测关键技术。通过基于实测数据集以及现场检测复核等手段，验证铁路隧道衬砌表观病害智能检测系统关键参数。结合现场运用情况，分析铁路隧道衬砌表观病害智能检测系统运用效率。智能检测系统应用表明，铁路隧道衬砌表观病害智能检测技术可大幅提升隧道衬砌病害检测的自动化和智能化水平。     

基于MFCC的高铁隧道衬砌脱空智能识别

衬砌脱空作为高铁隧道常见病害之一,威胁车辆和人员安全。目前,高铁隧道衬砌脱空检测多采用人工敲击听声的方法进行判断,受主观影响较大,准确率会受到影响。基于传统叩诊法原理并结合声音识别技术,对高铁隧道衬砌脱空的智能识别进行研究。采集京广高铁某隧道敲击检查的270段敲击声音样本,分析密实和脱空状态下的时域和频域特征。分析发现：衬砌背后密实与脱空时域波形特征和短时能量均有显著差异;密实状态下主频与次主频在6 200 Hz左右,脱空状态下主频与次主频在800 Hz左右。提取36维梅尔频率倒谱系数（MFCC）,降维处理后作为机器学习数据集。采用极端梯度提升（XGBoost）算法训练与测试,建立基于MFCC的高铁隧道衬砌脱空智能识别模型,与优化的支持向量机（CV-SVM）模型和梯度提升决策树（GBDT）模型相比,识别准确率更高,达到96.87%。该模型可用于衬砌背后脱空的定性识别,相较于人工检测,智能化和信息化程度极大提升,对智能化和自动化诊断高铁隧道衬砌脱空缺陷具有重要意义。     

朔黄铁路隧道衬砌表观病害检测技术

为实现朔黄铁路隧道衬砌表观病害远距离非接触快速检测,提出一种基于多源数据深度融合的隧道病害检测方法。首先利用高清线阵相机、激光扫描传感器等检测设备获取隧道衬砌表观高清图像和激光点云数据,然后利用特征提取网络提取图像和点云特征图,并采用空间变换方法将图像特征图投影到点云特征俯视图上得到融合特征图,最后利用候选区域网络和金字塔场景分析网络对融合特征图进行检测识别,输出病害的类型与位置信息。在朔黄铁路重点隧道开展的现场试验表明,该方法能检测隧道裂缝、掉块、渗水等表观病害状态,有效提升重载铁路隧道运维的智能化程度及综合检测水平。     

地铁隧道渗漏水病害快速检测及图像处理技术

检测盾构隧道渗漏水的传统人工检测方法工效低,无法满足大量运营地铁隧道快速检测的需求。隧道渗漏水快速检测系统包括快速摄像设备及与之配套的图像分析处理器。快速摄像设备是基于工业定焦相机和自动化控制技术集成开发的,可实现对地铁隧道渗漏水病害的快速摄像。与快速摄像系统配套的图像分析与数据处理器,是根据地铁隧道结构宏观特征和结构构件空间几何关系开发的,能实现病害特征的快速计算,并对病害进行分类。该隧道渗漏水快速检测系统在上海地铁中的应用效果良好,现场摄像速度达5km/h,渗漏水病害检测准确率达到95%。     

隧道表面图像多目标智能识别算法研究

隧道表面病害已经成为轨道交通基础设施巡检的重要任务之一,人工巡检方法耗时长、强度高,需要智能化、自动化的目标检测与病害识别算法研究。提出一种隧道多目标分类方法和智能识别理论模型,对采集的隧道表面图像进行精细化标注并建立数据集,采用基于语义分割的理论模型对隧道图像目标进行智能分类识别。考虑隧道纹理的特殊性,本研究对算法中模型结构进行改进优化,实现隧道多种目标的智能化检测。试验中,通过测试集和隧道正线图像进行对比试验,其中隧道典型病害裂缝的检测率为94.2%,渗漏水的检测率为96.9%,验证了模型和算法的有效性。     

地铁隧道衬砌病害探地雷达图像特征分析

为科学检测矿山法施工地铁隧道的工程质量,对矿山法施工隧道衬砌可能出现的二衬与初支间存在脱空、二衬后存在空洞、二衬混凝土不密实、隧道围岩欠挖及二衬厚度不够等病害探地雷达图像特征进行分析,总结各种病害的的异常特征.实践结果表明,采用探地雷达检测技术可以比较准确地检测出这些病害.     

电气化铁路隧道衬砌质量检测精度研究

针对我国既有电气化铁路隧道,空气耦合式探地雷达开始应用于隧道衬砌质量检测当中,其检测精度成为其应用的关键。应用Gpr Max二维模拟软件,结合空气耦合式探地雷达实际检测背景,对隧道衬砌5种实际工况进行模拟。通过建立各种工况不同尺寸隧道病害模型,对分界层进行识别,并对其进行逼近分析,计算衬砌及病害层厚度。根据反射回波特性,分析隧道衬砌及病害界面反射时间,探究空气耦合式探地雷达对隧道病害识别的精度,研究证明检测结果可以很好反映隧道衬砌实际情况。对探地雷达隧道检测数据分析及检测结果判定提供了理论依据,为探地雷达隧道衬砌质量在实际应用中隧道缺陷和病害能否识别以及识别分辨率问题提供了依据。     

隧道二衬背后空洞智能化检测和预防技术撤回

目前隧道衬砌质量检测方法仍然以“地质雷达+敲击法”为主,敲击法存在检测效率低、精度低、受人为因素影响大,容易出现漏检误检等诸多问题。为了提升敲击法在隧道衬砌检测中的有效性,基于敲击回声研究了隧道衬砌智能化检测新技术,通过采用自动敲击、声音自动采集和智能识别方法,在数值仿真的基础上从时域、频域、时频域维度提取隧道衬砌空洞特征参数,进一步建立对正常回声与空响回声的识别模型,针对空洞识别模型进行的模拟实验和实际隧道现场试验,数据结果表明,智能化检测新技术的空洞识别正确率达90%以上,可以有效识别空洞,实现隧道衬砌智能化检测。同时结合后期智能预防措施,采用最新衬砌空洞预防技术,可最大程度地减少和避免空洞的出现,以确保隧道运营安全。     

基于改进YOLOv5s的列车车厢客流密度检测方法研究

针对城市轨道交通（简称：城轨）列车车厢客流密度检测过程中人群密集、乘客间相互遮挡的问题，文章提出一种基于改进YOLOv5s模型的列车车厢客流密度检测方法。设计了基于车载闭路电视监控（CCTV,Closed-Circuit Television）系统监控进行实时目标检测的列车车厢客流密度检测模型；为解决人群密集及遮挡问题，对YOLOv5s进行优化，采用了双向特征金字塔网络（BiFPN,Bidirectional Feature Pyramid Network）结构加强网络特征融合，设计了一种损失函数计算方法，改进了非极大值抑制（NMS,Non-Maximum Suppression）方法，避免候选框误删除的情况。在标准行人检测数据集和自制地铁车厢乘客数据集上进行实验，结果表明，在两类数据集上，改进模型的检测精度均较原模型有所提升。     

高铁运营隧道衬砌质量地质雷达检测技术

高铁运营隧道的衬砌质量检测具有时间紧、任务重、影响因素多、协同难度大等突出特点.针对高铁的特点和要求,在多条线路检测经验的基础上,系统总结了运营隧道衬砌质量的检测方法和流程,包括基础资料收集、实际测线布置、雷达天线频率和参数选取、现场测量工作、检测数据分析与判释等,给出了常见病害的特征雷达剖面和现场验证图像,对及时有效地探测和确诊隧道衬砌病害具有重要的参考意义.     

大秦线李家嘴隧道衬砌病害整治

介绍大秦线李家嘴隧道衬砌病害的整治现状,针对施工中存在的问题,提出大秦线隧道衬砌病害整治方案改进的建议。     

铁路隧道检测技术现状及发展趋势

传统隧道质量检测方法以人工检查为主,结果依赖于检测人员水平,效率极低,远不能满足现场需求。为了检测设备的研制和保障铁路隧道运营安全,通过调研国内外多种隧道检测新技术和不同类型的综合检测车,分析现有隧道检测技术的特点,结果表明:目前的检测技术存在病害检测指标相对单一、自动识别程度低、检测速度较慢等问题。提出铁路隧道检测环境与公路隧道及城市轨道交通相比存在的一些差别,得出铁路隧道检测技术有以下发展趋势:(1)隧道衬砌质量无接触式检测;(2)激光扫描将成为表面病害主要检测方式;(3)检测设备高度集成化;(4)检测数据采集和处理自动化;(5)铁路隧道检测车需采用专用轨道车辆。     

地铁隧道管片背后脱空及渗水病害检测方法

地铁隧道管片背后的脱空和渗水病害严重威胁地铁的施工和运营安全。针对目前探地雷达技术在管片背后病害检测中仍然存在检测精度低、属性难以划分的问题,开展管片后的脱空和渗水病害检测方法研究。首先,通过搭建多组正演模型,分析管片背后脱空和渗水病害的雷达波反射特征,提出将核匹配追踪算法用于病害识别,提高检测精度;然后,根据回波的波组形态、振幅和相位特性、吸收衰减特性等方面特征,建立地铁隧道管片背后病害属性划分标准,可实现不同种类病害的分级以指导施工修复;最后,对厦门地铁2号线进行探测试验,结果表明:该检测方法可有效实现地铁隧道管片背后病害的快速检测,4条测线共检测出异常区域23处。该方法可为地铁隧道施工及运营安全提供一种有效的检测手段。     

提高电气化铁路运营隧道衬砌质量无损检测结果有效性的方法

针对部分电气化铁路隧道衬砌无损检测结果准确性不高的问题，结合大量既有线电气化铁路隧道检测数据，探讨提高检测结果准确性的有效方法。结果表明：与其他检测方法相比，地质雷达法最成熟，能够快速、准确发现隧道衬砌中绝大部分隐蔽性病害，应坚持使用以地质雷达法为主，敲击排查法等为辅的方法开展隧道衬砌质量检测工作；应根据线路特点、检测目标，合理确定检测内容、检测方法及布置测线；采用梯车杠杆平台等现场检测方式可大量减少检测盲区，提高检测效率；应加强检测现场定位的准确度和专业处理技术，检测结果要客观公正、全面审慎。从这些方面严格落实，可大幅提高电气化铁路运营隧道衬砌质量无损检测结果的有效性。     

软土地层地铁盾构隧道结构病害数值模拟及分析

地铁盾构隧道在服役过程中,其衬砌结构表面难以避免地存在不同严重程度的结构病害,如裂缝和渗漏水.为了能够客观地评定结构病害的严重程度,迫切需要研究结构病害主要参数与结构服役性能之间的力学关系.以地铁盾构隧道衬砌结构表面的裂缝和渗漏水病害为研究对象,基于地层结构法,采用接头弱化的盾构隧道三维实体有限元模型,建立可以同时模拟...     

基于VMD-HHT冲击回波法的隧道衬砌检测技术研究

研究目的:针对常规冲击回波法在进行隧道衬砌脱空检测时容易出现多重峰值、虚假频率等问题,提出以模糊熵和相关系数为综合目标函数的遗传算法对原始信号进行最优化变分模态分解(VMD),然后基于希尔伯特-黄变换(HHT)计算信号的边际谱,并据此进行脱空检测分析,解决了傅里叶变换对非平稳冲击回波信号分析存在的固有缺陷,并基于仿真信号和隧道衬砌物理模型检测信号对数据处理方法进行了验证。研究结论:(1)以模糊熵和相关系数为综合目标函数的遗传算法有效实现了VMD分解参数的最优化,避免了人为设定参数所具有的偶然性;(2)VMD能够自适应地实现对冲击回波信号不同主频分量的有效分离,不存在模态混叠,因此能够有效滤除噪音信号,提高数据信噪比;(3)本文所提出的基于改进VMD-HHT的冲击回波法能够对衬砌厚度进行可靠检测,且检测结果中主频清晰明显,干扰远小于常用的傅里叶变换,不容易产生误判,有效提高了检测精度;(4)由于傅里叶变换及VMD-HHT处理方法的检测结果均存在一定的误差,因此要精确判断衬砌是否存在脱空,需结合隧道衬砌为密实情况的结果进行综合对比分析。     

高速铁路隧道检测车检测臂末端跟随技术在新建双线隧道中的应用

针对新开通高速铁路隧道潜在病害和新建高速铁路隧道衬砌质量检测效率低的问题,研发了高速铁路隧道检测车。检测车具有3条检测臂,可同时检测隧道上部3条测线,最高检测速度可达10 km/h。在一新建双线高速铁路隧道进行了检测臂未端跟随试验。结果表明:该检测车性能稳定,安全可靠,人机交互界面良好,操作方便;检测臂端部与隧道内壁距离能较好保持在(100±20)mm,很大程度上提高了隧道衬砌质量检测效率和准确性。     

地质雷达无损检测在隧道二次衬砌中的应用

研究目的:运营隧道二次衬砌的病害检测、维修加固对于保证隧道的行车安全和衬砌的受力安全等具有重要的意义.本文以地质雷达检测蕉溪岭隧道群二次衬砌的病害,以直刚法研究空洞病害对二次衬砌的影响,并分析其原因,同时针对空洞大小提出一些相应的整治措施.研究结论:二次衬砌的病害原因主要是拱顶背后存在空洞及渗漏水.空洞的存在使得二次衬砌的受力复杂、不利,且拱顶和拱腰为受力的薄弱位置.拱顶背后空洞存在的主要原因是施工单位对设计意图理解不到位,未按新奥法施工,其次是二次衬砌封顶困难等.拱顶背后空洞较多时必须进行处理,以使二衬结构处于良限的受力状态,确保营运安全.     

地质雷达无损检测在隧道二次衬砌中的应用

研究目的：运营隧道二次衬砌的病害检测、维修加固对于保证隧道的行车安全和衬砌的受力安全等具有重要的意义。本文以地质雷达检测蕉溪岭隧道群二次衬砌的病害，以直刚法研究空洞病害对二次衬砌的影响，并分析其原因，同时针对空洞大小提出一些相应的整治措施。 研究结论：二次衬砌的病害原因主要是拱顶背后存在空洞及渗漏水。空洞的存在使得二次衬砌的受力复杂、不利，且拱顶和拱腰为受力的薄弱位置。拱顶背后空洞存在的主要原因是施工单位对设计意图理解不到位，未按新奥法施工，其次是二次衬砌封顶困难等。拱顶背后空洞较多时必须进行处理，以使二衬结构处于良限的受力状态，确保营运安全。     

铁路隧道病害的综合检测与治理

隧道检测中最关心的问题是利用衬砌厚度、裂损部位、空洞空隙分析、混凝土结构完整性、力学强度、围岩变形等方面的信息,判断工程施工是否达到设计要求,诊断与评价既有衬砌的工作状态与安全性能,分析病害产生的原因,提出病害整治方案。利用雷达扫描沿隧道拱顶、左右拱肩、左右边墙施工5条线连续扫描,声波检测沿拱顶每10m一对测点,数码摄像沿隧道全程连续摄录,对90座隧道进行了全面的病害检测。地质与综合物探检测表明,铁路隧道病害的产生与地质环境、设计与施工有密切的关系,病害整治要针对不同原因制定相应措施。