高速与重载铁路钢轨损伤及预防技术差异研究

针对钢轨表面缺陷提取时的灰度分布不均与杂散光干扰问题,在背景差分法的基础上提出了一种钢轨表面缺陷图像自适应分割算法.首先,通过统计钢轨图像中各行像素灰度特征,结合其均值与标准差分布曲线快速提取钢轨表面区域;然后,进行区域与边缘特征的均值窗口自适应选取;最后,根据均值模糊原理建立背景图像模型并进行图像差分,实现了钢轨表面缺陷分割.实验结果表明：提出的轨面提取算法快速、有效;钢轨表面缺陷自适应分割算法在凸显图像中缺陷部分的同时,有效减少了光照变化和反射不均的影响.该方法对测试图像的召回率和准确率分别达到了95.4%和81.3%.

     

钢轨表面缺陷图像自适应分割算法

针对钢轨表面缺陷提取时的灰度分布不均与杂散光干扰问题,在背景差分法的基础上提出了一种钢轨表面缺陷图像自适应分割算法.首先,通过统计钢轨图像中各行像素灰度特征,结合其均值与标准差分布曲线快速提取钢轨表面区域;然后,进行区域与边缘特征的均值窗口自适应选取;最后,根据均值模糊原理建立背景图像模型并进行图像差分,实现了钢轨表面缺陷分割.实验结果表明:提出的轨面提取算法快速、有效;钢轨表面缺陷自适应分割算法在凸显图像中缺陷部分的同时,有效减少了光照变化和反射不均的影响.该方法对测试图像的召回率和准确率分别达到了95.4%和81.3%.     

基于时序分析及 CNN-BiLSTM-AM 的阶跃型 滑坡位移预测

传统基于递归神经网络的模型对阶跃型滑坡位移预测能力不足,为解决这一问题,提出一种基于时序分析及卷积神经网络-双向长短期记忆-注意力机制(CNN-BiLSTM-AM)的滑坡位移动态预测模型。首先使用变分模态分解方法(VMD)将序列分解为趋势项、周期项和随机项。采用二次指数平滑法拟合趋势项位移,然后引入最大互信息系数法(MIC)计算各类影响因子与周期项位移相关性,对于周期项和随机项位移采用CNN-BiLSTM-AM混合模型进行多因素和单因素预测,最终累加各分量预测值得到累积位移预测结果。实验结果表明,所提方法在最终累计位移预测结果中拟合系数R²达0.984和0.987,平均绝对误差(MAE)分别为5.334和3.947,均方根误差(RMSE)分别为6.196和4.941,相比卷积神经网络-长短期记忆(CNN-LSTM)、麻雀搜索算法-核极限学习机(SSA-KELM)和NARX方法,所提方法能够更好的捕捉监测数据的时间相关性,预测精度显著提高,可为阶跃型滑坡预警及防治工作提供参考。     

基于图像灰度梯度特征的钢轨表面缺陷检测

利用机器视觉技术检测钢轨表面缺陷时,检测结果的准确性易受光照变化、钢轨表面反射不均和锈迹等因素的影响。为此,提出了基于图像灰度梯度特征的钢轨表面缺陷检测方法。首先,在设计钢轨表面缺陷检测装置的基础上,分析了钢轨图像中不同区域的灰度和梯度特征;然后,基于双边滤波思想设计了背景平滑滤波器,利用局部灰度和梯度变化信息自适应调整不同特征区域的平滑程度,对原图像平滑得到背景图像;最后,将原图像与背景图像差分,通过对差分图像阈值分割并利用连通区域标记法,实现钢轨表面缺陷检测。实验结果表明,该方法可以在凸显图像缺陷部分的同时,有效减弱光照变化、钢轨表面反射不均和锈迹的影响,对不同轨道环境下的疤痕和裂纹缺陷均取得了较好的检测效果,缺陷漏检率和误检率分别为5.79%和6.84%,具有一定的实用价值。     

基于改进YOLOv4的无人机影像路面病害检测方法

针对无人机影像下由于目标特征融合不充分导致的路面病害检测精度较低、检测模型较大,导致无法将其迁移到移动端运行,以及现有无人机路面病害检测数据集数量小且样本不均衡等问题,在YOLOv4模型的基础上做了以下改进：采用深度可分离卷积(DC)作为YOLOv4中卷积方式以减少模型计算的参数量;为了更好地利用各通道之间的有效信息引入了Squeeze-and-Excitation(SE)模块,按照每个通道的重要性分配不同的权重,有效利用通道间的信息;通过引入自适应空间特征融合(Adaptively Spatial Feature Fusian, ASFF)模块,充分学习高低层之间的特征信息,自适应地学习各尺度特征映射融合的空间权重,解决由于YOLOv4中特征金字塔网络(Feature Pyramid Network, FPN)和路径聚合网络(Path Aggregation Network, PANet)特征融合不充分问题;使用Focal Loss损失函数进行训练,解决了现有无人机路面病害检测数据集各种样本之间类别不均衡造成的部分检测结果精度较低的问题;通过自制数据集以及现场实验对所提方法进行验证。...     

双层银树枝状纳米结构的可控生长及其光学特性

采用通过"自下而上"的电化学沉积法制备纳米尺度的双层银树枝状结构,通过调节外加电压、沉积时间等实验参数,在第一层银树枝表面涂覆的PVA薄膜上成功生长一层随机分布、大小均一的银树枝结构单元,并利用SEM、分光光度计分别对该复合结构的形貌以及透射特性进行研究,实现了银树枝复合材料光频段透射增强和透射峰位置的可控调节。     

聚乙烯醇层对纳米银树枝复合材料光电性能的影响

利用双平板电极电化学沉积法与浸渍提拉法在ITO玻璃基底上制备银树枝+聚乙烯醇+银树枝结构复合材料。探索电压、电解液配比等沉积条件对制备银树枝结构单元的大小、分布、结构的影响;调控提拉参数制备不同厚度的聚乙烯醇介质层;通过扫描电子显微镜和分光光度计研究了聚乙烯醇层的厚度与平整度对复合材料中第二层银树枝的生长及其光学特性的影响。     

示范性虚拟仿真实验项目的建设与探索

分析虚拟仿真实验项目建设中自主研发能力不够、开放共享不足、质量不高等主要问题,结合兰州交通大学持续推进虚拟仿真实验教学中心建设和实验项目建设的实践,提出由浅入深、循序渐进地探索虚拟仿真实验项目建设方案。以"数据与场景驱动的高速列车运行控制虚拟仿真实验"国家虚拟仿真实验项目的申报和建设为例,针对现场实习风险大、费用高、难以开展实践教学等问题,介绍在深度融合实际工程数据的基础上,采用虚拟仿真技术真实再现高速铁路列车控制全过程。     

双层微齿轮型腔镶块电铸均匀性 Ansys 模拟与优化

目的提高双层微齿轮模具型腔镶块电铸过程中铸层的均匀性。方法利用Ansys对双层微齿轮型腔镶块电铸过程中电场强度的分布情况进行模拟,确定施加绝缘挡板的可行性。采用正交试验考察绝缘挡板几何及位置尺寸对电场强度的影响,应用灰关联理论得出最优工艺参数组合。结果绝缘挡板的施加,在一定条件下可以使光刻胶电铸层厚度更为均匀和平整。路径a的相对误差由62.48%降低到33.18%,路径b的相对误差由48.01%降低到8.91%。结论施加绝缘挡板可以提高双层微齿轮模具型腔镶块电铸过程中铸层的均匀性。