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Anchors设计和模型迁移的钢轨内部伤损检测方法

钢轨内部伤损的准确检测是保障列车安全运行的重要环节，如何提高伤损检测算法的泛化能力和鲁棒性是当前自动检测该类伤损面临的主要问题。为此，提出一种基于Anchors设计和模型迁移的钢轨内部伤损检测方法。首先，采用图像数据增强技术扩充现有图像数据集，获取适量的训练样本。其次，设计以交并比为距离度量的K-means聚类算法获取新的Anchors多维度约束，提高伤损检测精度。最后，在基于改进Faster R-CNN模型的迁移学习方法基础上，训练所提的钢轨伤损检测模型。试验结果表明，本文检测方法所得精确率、召回率和F₁值均达到99%,对不同类型的内部伤损取得了较好的检测效果；与现有方法相比，本文所提方法的识别准确率高、误报率低，可有效检测钢轨内部伤损。     

地铁在役钢轨典型伤损研究

地铁运营线上钢轨伤损严重,检测、维护工作量大。介绍了地铁钢轨伤损的状况,分析钢轨伤损的主要类别;对上海轨道交通1号线的大量检测数据进行统计分析,提出地铁钢轨伤损的五种典型类别,并分析其形成机理,研究其规律性,用以指导地铁钢轨养护维修工作。     

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。     

便携式钢轨磨耗自动检测系统

钢轨头部的磨耗值是决定钢轨伤损最主要的参数之一.采用光取断面法对钢轨磨耗进行自动检测,阐述系统的检测原理、硬件和软件组成并利用计算机图像处理技术对钢轨断面图像进行处理和检测,得出钢轨磨耗值,并给出系统的误差来源.     

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。     

基于多层级特征融合的钢轨表面伤损检测方法

现有的钢轨表面伤损检测方法存在鲁棒性差、误检率高和容易漏检小面积伤损区域的问题。为此,提出一种基于多层级特征融合的钢轨表面伤损检测方法。首先,利用高速综合检测车搭载轨道图像采集系统,在实际的铁路线路采集轨道图像,并对表面伤损进行人工标注;然后,在钢轨图像数量有限的情况下,利用钢轨表面伤损数据集构建策略,提升训练样本图像的数量和多样性;最后,利用上述数据集,训练基于多层级特征融合的目标检测网络,实现钢轨表面伤损区域的自动检测。将所提新方法与现有方法进行对比试验,结果表明:新方法在钢轨表面伤损数据集上具有最优性能,实现了端到端的钢轨表面伤损检测,能够满足实际应用需求。     

双轨式钢轨超声波探伤仪一次波和二次波70°超声波换能器检测效果对比分析

为深入了解采用双轨式钢轨超声波探伤仪检测钢轨伤损的效果,对比分析一次波和二次波轮式探头中70°超声波换能器布置,模拟计算的声场覆盖范围,以及钢轨伤损检测效果。结果表明,采用一次波和二次波轮式探头,均能检测钢轨伤损;采用一次波轮式探头检测时,检测范围在钢轨轨头两侧存在盲区,而采用二次波轮式探头检测时,检测范围能够覆盖整个钢轨轨头,还能检测出钢轨鱼鳞伤下的小核伤。     

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。     

城市轨道交通钢轨伤损分析

随着上海市轨道交通运营年限的不断增加,钢轨伤损已经成为影响线路安全性的一个重要因素.根据上海轨道交通1号线的钢轨损伤情况,对引起钢轨伤损的原因和伤损的数量进行统计分析.结果发现:上行和下行线路的伤损种类与分布大致相同;引起钢轨伤损的三个主要原因分别是焊接、轮轨作用以及钢轨的材质;钢轨裂纹主要发生在曲线地段.针对性地提出了关于减轻钢轨伤损的对策措施.     

个性化钢轨廓形打磨在北京地铁的应用分析

在北京地铁6号线草房站—物资学院路站区间选择一段曲线段作为试验段,基于钢轨廓形和车轮踏面数据调查,借助动力学仿真软件计算钢轨打磨最佳设计廓形.在钢轨铣磨和个性化打磨后设置观测点进行定期观测,计算分析钢轨廓形变化、疲劳伤损发展、波磨发展等情况,对比钢轨铣磨和钢轨廓形打磨的质量效果.试验结果表明:钢轨廓形打磨减缓了钢轨疲劳伤损及波磨的发展速率,将打磨周期从3个月延长至6个月;地铁采用个性化钢轨廓形打磨是合理且必要的.     

双45°穿透探伤的研究

利用超声波被伤损阻隔,接收不到回波的原理,在JGT-6B型钢轨探伤仪上增设穿透探伤功能,检查现场钢轨焊缝轨腰伤损,制定相关工艺和判伤标准.     

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。     

在役U75V和U71Mn钢轨伤损及其统计分析方法

利用获得的年钢轨伤损量与对应累计通过总重和每日记录的钢轨伤损量与对应的累计通过总重的数据,研究钢轨发生伤损的特点并进行误差分析。结果表明:在累计通过总重较大时,钢轨累计伤损量与累计通过总重服从二次函数拟合关系,其导数表示钢轨重伤速率,是累积通过总重的一次函数,钢轨重伤量不会有突变点(拐点),不会迅速进入到疲劳状态,但随累积通过总重的增加呈二次方增加。应用二次函数拟合累计伤损量与累计通过总重的方法推导出钢轨伤损的拟合公式,据此可获得具体线路对应一定通过总重下的钢轨伤损量。     

城市轨道交通线路钢轨全寿命养护策略研究

随着城市轨道交通列车速度、密度和重量的增加,滚动接触疲劳伤损和磨耗伤损问题已经严重影响钢轨的使用寿命.在分析钢轨主要伤损成因的基础上,对钢轨伤损的检测、寿命管理、控制和减缓等方面进行了分析.提出了钢轨全寿命养护策略理念,并讨论了轮轨关系、周期性的钢轨预防性整形作业、钢轨润滑和整形的关系等关键因素.合理的钢轨全寿命养护策略,可以有效地延长钢轨寿命,节约养护成本,改善对环境的影响.     

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较和CIVA软件仿真,验证了分析的正确性。对该幻象波的特点进行了总结,为工程应用中对螺孔幻象波的识别提供了理论支持,可提高钢轨探伤的准确性,降低检测误报率。     

淬火钢轨的伤损与失效分析

本文在普碳钢轨伤损分析的基础上，根据淬火钢轨伤损实例的检验结果，综述了淬 轨的伤损特点。为分析和预测淬火钢轨的伤损特点及其原因，简要分析了电感应加热欠速淬火、整体加热油淬火、轧制余热控制冷却等三种钢轨淬火工艺及其性能和质量方面的差异，提出了改进淬火钢轨质量的分析意见。分析讨论了减少轮轨接触疲劳伤损、螺栓孔裂纹、轨底疲劳裂纹的改进措施，并论述了进行淬火钢轨伤损统计分析的目的和意义。     

半自动闭塞铁路钢轨折断防治措施

大准铁路是单线半自动闭塞线路,随着运量逐年大幅度增加,钢轨伤损也日渐严重,本文分析了钢轨折断的主要原因和特点,提出了加强钢轨巡检力度,及时将伤损钢轨更换下线,推广使用钢轨折断报警装置等措施。     

在役钢轨的伤损预测

讨论了在役钢轨伤损规律及预测方法，探讨了用模糊贴近理论实现任意待评估 段钢轨伤损预测的可能性。     

城市铁路钢轨伤损状况分析及对策研究

城市铁路与既有地铁相比采用了新型轨道结构,其钢轨伤损亦有着明显的自身特点,对城市铁路钢轨伤损状况进行量化统计分析,得出其钢轨伤损主要类型为焊缝伤损及焊点伤损等结论,并找出其分布规律,对其特点及成因进行了分析研究。