高速铁路无砟轨道支承层服役现状及伤损机理

支承层是路基段CRTSⅡ型板式无砟轨道及双块式无砟轨道的重要结构，其服役性能直接关系到无砟轨道结构整体稳定性和高速列车的安全运行。本文介绍了支承层的材料、作用及其性能指标。通过调研不同地区、不同时期建造的高速铁路无砟轨道支承层服役现状，发现个别地区无砟轨道支承层出现不同程度伤损。根据支承层伤损特点划分了支承层伤损类型，分析了环境冻融循环、温度梯度及高速列车动荷载对支承层伤损的影响。对某服役近10年的高速铁路粉化支承层取样测试，结果表明：Ⅲ级粉化支承层抗压强度低于设计强度，支承层总碱含量满足标准要求，水化产物中未发现有害物质，支承层抗冻性不足可能是其粉化的主要原因。     

基于椭球体理论的低含水率砂层隧道松动土压力研究

为研究低含水率砂层隧道土拱效应下的破坏模式与松动土压力，自制试验装置开展低含水率条件下Trapdoor试验，利用PIV技术得出破坏模式；分析主应力偏转对侧压力系数的影响。基于椭球体理论，考虑松动区内竖向荷载梯形分布形式与表观黏聚力作用，推导不同土拱效应发挥程度下隧道松动土压力计算公式。研究结果表明，表观黏聚力使模型试验最终滑动面呈现椭圆状，与Terzaghi假设的竖直面存在差别；φ为常数时，K值与埋深正相关，随土拱效应发挥程度增大而增大；土拱效应的发挥程度与埋深成正相关，相同埋深下，K随φ增大而减小，利用本文公式计算出K随φ值变化在0.2～0.7之间。算例表明，相同埋深时松动土压力在不同含水率下随土拱效应发挥呈递减趋势，体现出表观黏聚力随土体饱和度变化规律。     

铁路隧道衬砌表观病害等级评定研究

运营期铁路隧道衬砌存在不同程度的裂缝、渗漏水、剥落（掉块）等表观病害。本文首先分析了GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》、TB/T 2820.2—1997《铁路桥隧建筑物劣化评定标准隧道》等规范和标准评定隧道衬砌表观病害等级时存在的差异，针对QC/R 405.2—2019《铁路桥隧建筑物劣化评定第2部分：隧道》中存在的对细长裂缝没有给出判定规则、未考虑环向位置对等级评定的影响、不能依据检测图像对剥落（掉落）病害进行等级评定等问题，对裂缝长宽等级进行了细分，对病害环向位置进行了划分。在此基础上，对Q/CR 405.2—2019中高速、普速铁路隧道衬砌裂缝、渗漏水的等级评定规则进行了细化，实现了对不同属性特征的隧道衬砌表观病害等级的比较全面的评定。最后给出了隧道衬砌表观病害关注程度分类规则和不同等级病害的应对措施。     

基于深度学习和虚拟模型的路面全域伤损状态自动化感知

路面全域伤损的有效感知是全面、系统地实施维护决策的关键依据。提出一种基于深度学习和虚拟模型的路面全域伤损状态自动化感知方法。该方法首先基于无人机实测数据建模生成路面虚拟实体；然后使用深度语义分割网络从实测数据中精细化地检测路面伤损；最后，将输出的伤损特征检测结果与虚拟实体数据进行匹配和UV映射，获取各个伤损在虚拟空间中的定位信息并逐一部署，得到面向路面全域的伤损状态感知模型。结果表明：在现场实测统计长为236 m,宽为20 m的实际路面区域试验研究中，充分训练的U-Net网络的平均交并比(MIoU)达到0.86,显示出对无人机采集到的路面伤损区域极佳的分割精度。建立的路面伤损状态感知模型有效感知实际存在的伤损91处，与传统的二维检测结果相比，能够更加系统地对路面全域伤损进行全局表征，便于高效地推断伤损的特征和位置信息，实现精准、动态的路面服役状态评估。     

钢轨探伤车疑似1 孔轨身上裂伤损报警分析北大核心

针对钢轨探伤车报告疑似1孔轨身上裂伤损报警但探伤仪复核确认无伤的问题,基于探伤车探轮37°通道螺孔裂纹检测技术,分析了正常1孔轨身上裂和疑似1孔轨身上裂B显出波特征。通过声学几何解算,论证了疑似1孔轨身上裂的出波是接头低塌导致的,并给出了接头低塌工况下呈现疑似轨身上裂出波须满足的低塌角度和低塌高度条件。对接头低塌工况下探伤仪复核无回波的原因进行了分析,并结合典型案例,提出了伤损判定建议。结果表明:当探伤车B显数据中接头1孔轨身上裂位置出现37°通道反射点群且伴随Ⅰ区孔壁波消失时,可不判定为1孔轨身上裂伤损报警。本文方法可降低探伤车1孔轨身上裂伤损报警误报,提高探伤车伤损报警的准确率。     

隧道衬砌表观病害检测后处理算法

针对现有隧道衬砌表观病害自动检测结果难以直接使用的情况，提出了一种对自动检测结果再次快速处理的后处理算法。对于剥落、渗漏水等区域形病害，通过合并和删减将相近病害合并为一处，同时删除面积较小病害；对于线形病害，使用Zhang-Suen算法提取病害主干，通过八邻域端点定位算法快速寻找端点，在两条断裂端部分别取数个离散点，依据离散点的坐标拟合出两条裂缝中间缺失部分，从而实现两条断裂的平顺连接。经对5座隧道自动检测数据统计分析，经后处理算法处理后病害数量明显减小，且与实际病害数量相近。这样可大幅减少人工成本，提高处理效率。     

基于LamB波的道岔断轨监测系统研究与应用

针对现有探伤技术对道岔尖轨、心轨作业效率较低、探伤周期内存在断轨风险的现状，通过研究钢轨中导波的传播特性、导波模态的选择、导波与自然裂纹的相互作用、伤损识别算法等，研发了一种基于LamB波的道岔断轨监测系统，并分别对道岔长心轨、导曲轨、尖轨进行了模拟伤损试验，验证该系统的功能。结果表明：导波与自然裂纹相互作用时会产生明显的反射波，其幅值随着伤损增大而增加；该系统可以实现高速道岔尖轨、心轨、导轨等区域的全覆盖，伤损识别精度满足TG/GW 116—2013《高速铁路有砟轨道线路维修规则（试行）》的要求。