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。     

重载铁路U78CrVH钢轨闪光焊接头轨头核伤缺陷分析北大核心

针对一重载铁路出现多个闪光焊接头因轨头探伤反射回波超标下道的问题,对其中一个接头采用落锤试验、宏观观察、金相显微观察、扫描电镜观察、能谱成分测试等方法进行了研究。结果表明:经过轨头受拉落锤试验折断的接头断口上存在核伤疲劳裂纹(白核),裂纹源位于踏面下13 mm处且存在横向扩展裂纹;裂纹源完全处于闪光焊接头的焊缝中心,并存在硅、锰、氧等灰斑夹杂元素。焊缝中的灰斑夹杂物破坏了焊缝组织的连续性,降低了接头的综合力学性能,当接头在服役过程中受车轮循环载荷作用时,灰斑夹杂物首先萌生出裂纹并横向扩展,最终形成轨头核伤。核伤附近的钢轨母材中A类夹杂物较多,应引起注意。建议改进焊接工艺参数,避免焊接过程中氧气进入;提高探伤检测技术,加强重载铁路钢轨焊接接头轨头部位的探伤检查。     

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。     

钢轨探伤车特殊核伤B型图分析

钢轨轨头横向疲劳裂纹俗称核伤,严重影响行车安全。钢轨核伤多出现在距钢轨踏面8～12mm和距内侧5～10mm处,方向与钢轨纵剖面接近垂直,与踏面有10°～25°倾角(单行线上)或接近垂直(复行线上)。核伤可导致钢轨横向断裂,危害性极大,是最危险的钢轨疲劳缺陷之一。因此,对钢轨核伤检测尤为重要,根据B型图正确判断核伤关系到大型钢轨探伤车能否承担保障线路安全责任问题。1核伤产生原因     

高速钢轨超声波探伤中螺孔70°幻象波的分析识别

在高速钢轨超声波探伤过程中,B型显示中有时会在螺孔附近的钢轨轨头出现一些异常回波信号点,但该信号实际并非伤损回波,而是螺孔幻象波,该信号与较严重的轨头核伤有很高的相似性,因此容易被误判为重伤.根据幻象波的产生原理,基于钢轨探伤车检测的60 kg/m钢轨的B型显示数据,对螺孔幻象波进行了传播路径分析,并通过与实际数据相比...     

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。     

75kg/m钢轨轨距角核伤漏检成因及对策

针对钢轨探伤车轨距角处核伤检测能力不足问题,结合X-Fire运用特点和核伤检测原理,对轨距角处核伤检测能力进行理论和应用分析,得出探伤车检测75 kg/m钢轨时,改变原有入射角度,使二次波与纵剖面尽量平行,可满足检测需要,并通过实际线路检测进行了验证。     

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。     

基于钢轨轮廓特征的钢轨探伤车轮探头对中方法与应用研究

大型钢轨探伤车为保障铁路安全起到重要作用,在检测作业时轮探头应始终与钢轨中心线对齐。分析机械涨轮式、电磁感应式、对中轮探头式、一维激光测距式、激光摄像式5种对中方式的特点。利用二维激光传感器采集钢轨内侧轮廓数据,选用轨顶点、轨头点簇、轨腰点簇作为钢轨轮廓特征。设计4个判据用于钢轨轮廓的可用性判别,根据不同线路条件设计了4种工况的判据组合与计算钢轨距离基准。对中系统参数标定时将钢轨探伤车停在平直的轨道上,调节激光器相对于大地坐标系旋转角度α,使轨腰点簇的斜率近似为0。在人工伤损线和既有线路进行检测试验,传感器的数据可靠、维护方式简单,可满足轮探头对中系统的要求。     

钢轨闪光焊接轨头焊缝缺陷分析

通过对钢轨闪光焊接头样品的超声波探伤检查和钢轨接头轨头受拉静弯试验,分析断口微观形貌和疲劳源区能谱、剖面显微组织和剖面形貌及能谱,提出钢轨接头焊缝未焊合缺陷构成疲劳裂纹源、疲劳裂纹扩展产生钢轨接头大面积核伤和钢轨闪光焊接头轨顶面下10～15mm附近容易出现焊缝未焊合缺陷等结论;提出铺设前对新焊接钢轨接头焊缝进行全断面超声波探伤检查、研究开发现场焊接接头热处理中频感应加热方式、优化焊接工艺参数和调整检验规则等建议。     

基于相控阵超声技术的重载铁路钢轨焊缝检测方法

针对采用传统超声波对重载铁路钢轨焊缝检测时效率低且易漏检的问题,提出了利用相控阵超声技术对钢轨焊缝进行检测.通过仿真模拟确定了扫描角度和探头位置等检测工艺,并选取GHT-5和YN-1试块进行试验验证.结果表明:采用相控阵超声技术进行焊缝检测可以实现多角度扫查,探头小范围移动即可完成全覆盖扫查,操作简单,效率高,检测效果...     

基于背景建模的钢轨表面缺陷像素级检测方法

钢轨表面缺陷具有独特性和稀疏性,利用机器视觉技术自动地检测钢轨表面缺陷仍存在很大挑战.提出一种基于背景建模的钢轨表面缺陷像素级检测方法,利用钢轨图像固有特性构建图像背景分布模型,找到背景分布簇中心,以定位到可疑像素点;提出一种钢轨表面缺陷像素级识别方法,根据可疑像素点的上下文特征和空间位置先验概率识别该像素点是否属于真...     

贝氏体钢轨母材轨头核伤原因分析

通过断口宏观与微观形貌观察、扫描电镜及能谱分析、金相显微组织分析等方式对3根贝氏体钢轨母材轨头核伤的原因予以分析,发现伤损均为氢致裂纹引起的轨头内部横裂型核伤。断口中心区域存在粗大的非金属夹杂物是导致钢轨中的氢在此处富集并形成裂纹的主要原因。贝氏体钢轨氢致裂纹型核伤的主要特征有:伤损位于轨头内部踏面下方4~10 mm处,断口中部存在粗大夹杂物;断口附近的低倍样中观察不到微细裂纹。通过采取改进生产工艺、降低钢中的氢含量(将钢水氢含量控制在1.7×10^-6以下)、减少钢中的粗大夹杂物等措施,再上线的贝氏体钢轨未出现该类伤损。     

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。     

重载铁路钢轨探伤高速试验平台超声验证研究

以新朔铁路钢轨探伤现状为背景,建立高速试验平台,研究高速下的超声探伤性能.基于钢轨超声检测原理设计了不同类型人工伤损,通过理论计算对比了60 kg/m钢轨和高速试验平台样板轮的超声反射路径差异.利用CIVA软件建立60 kg/m钢轨和样板轮仿真模型,对比分析其超声探伤结果.在高速试验平台进行静态和动态试验,对高速下超声...     

基于线阵CCD相机的轨道图像采集系统设计

轨道图像信息的采集是对轨道状态实时监控的重要手段。设计了一种基于线阵CCD相机的新型图像采集系统,该系统利用线阵CCD相机连续快速的记录轨道信息,整个系统运行速度能达到10 km/h,钢轨表面图像的横纵分辨率为0.5 mm×0.5 mm,并且图像不失真,不漏采;同时解决了信号触发和里程记录等关键问题,实现轨道信息的完整采集。实验结果表明:系统不受小车速度变化的影响,并能准确记录里程信息,从而为后续缺陷的检测与定位奠定基础。     

基于半解析有限元法的钢轨导波适用模态研究

研究目的:为选择出适用于钢轨导波无损检测的优势模态,采用半解析有限元法并基于哈密顿原理建立钢轨导波传播的控制方程,求解0~100 k Hz频率范围内的钢轨导波频散特性曲线。通过建立有限元模型对钢轨低频范围内的振动模态进行分析,验证半解析有限元法的准确性。在此基础上,提出将有限元法与半解析有限元法相结合的方法,用以分类并追踪钢轨理想导波模态,并根据相应的振型对理想模态导波进行激励和验证。研究结论:(1)随着频率的增大,钢轨导波振动模态数目迅速增加,但频散效应呈减小趋势;(2)对于钢轨基本振动模态,其横截面变形由整体变形逐渐演化为局部变形,其中扭转振动模态适用于轨腰检测,横向弯曲振动模态及竖向弯曲振动模态适用于轨底缺陷的检测;(3)在理想导波模态最大变形位置处施加激励荷载可以成功地激励出理想的导波;(4)本研究结果可为导波传感器设计与优化以及检测试验提供理论参考。     

基于激光摄像技术的钢轨波磨检测方法研究

目前常用的钢轨波磨检测方法有弦测法和惯性基准法,弦测法传递函数不恒定,惯性基准法受车速影响大。针对钢轨波磨检测方法的缺点,提出了一种基于激光摄像技术的波磨检测方法,通过多传感器并行工作对钢轨轮廓进行高频率采样,通过FPGA(现场可编程门阵列)对传感器获得的光条图像进行ROI(Region Of Interest)提取,将图像的ROI传送至上位机提取轮廓数据,进而完成钢轨的波磨信息提取。论证了通过多传感器并行工作提高钢轨轮廓的采样频率的可行性,在Xilinx SP605开发板上实现了光条图像ROI的实时提取。试验表明,ROI提取能够有效减小通信的数据量。     

60N钢轨18号无砟道岔的运用研究

60N钢轨18号无砟道岔在京沈客运专线喀左站进行了试铺,通过预打磨试验、联调联试道岔动力学性能测试及开通后服役性能分析,验证其在高速条件下的适应性。结果表明:60N钢轨道岔可实现与区间60N钢轨的匹配,与60 kg/m钢轨18号无砟道岔预打磨相比减少打磨工作量60%以上,打磨质量更容易保证;综合检测列车以不同速度通过60N钢轨18号无砟道岔时,安全性、平稳性、舒适性和道岔结构动力学等指标均满足列车运行要求。与60 kg/m钢轨18号无砟道岔列车动力学性能测试结果对比表明,构架脱轨系数和轮轨横向力峰值有所降低,其他动力学指标基本相当;60N钢轨18号无砟道岔服役性能试验结果表明,钢轨服役性能良好,无明显磨耗及伤损情况产生。     

齿轨铁路齿轨系统及轨下基础研究

齿轨铁路采用齿条与齿轮相啮合的方法,以提高线路的爬坡能力.齿轨铁路轨道由齿轨系统、钢轨、轨枕、道床等组成,适用于以旅游观光为主的大坡度山区.具有爬坡能力强、占地面积小、建设对环境破坏小等优点,已在国外得到大量使用,我国在多个旅游地也规划了齿轨铁路.系统研究齿轨系统的种类、轮轨-齿轨过渡装置、齿轨轨下结构,研究表明:在齿...