[发明专利]钢轨伤损实时监测方法及其监测系统

说明书

本发明公开了一种钢轨伤损实时监测方法，包括如在钢轨两侧布设监测系统；获取监测系统得到的实时监测数据；对实时监测数据进行数据处理得到处理伤损图片；采用神经网络架构对处理伤损图片进行识别得到识别结果；根据识别结果进行钢轨伤损实时预警并实现钢轨伤损的实时监测。本发明还公开了一种实现上述钢轨伤损实时监测方法的监测系统。本发明通过超声波换能器进行导轨的实时监测，并实时收集和处理数据，从而实现了对钢轨在役期全生命周期结构状态的实时监测和损伤定位，并发出预警信息，提高钢轨伤损检测准确率与效率，减少养护维护成本，提升列车行车安全，而且可靠性高、实时性好且准确性较高。

技术领域

本发明属于钢轨监测领域，具体涉及一种钢轨伤损实时监测方法及其监测系统。

背景技术

随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，轨道交通已经广泛应用于人们的生产和生活当中，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。

在轨道交通系统中，列车安全运行和轨道交通系统正常运作的威胁之一就是钢轨断轨。钢轨因核伤和焊缝质量会导致断轨，铁路运输线路网上如果出现钢轨断轨轻则造成运输延误，重则有可能造成列车脱轨、倾覆等重大行车事故，进而造成极大的人员伤亡和财产损失。因此对钢轨在役期全生命周期进行实时监测成为迫切需要解决的问题。

当前，铁道部门的钢轨探伤管理规则是基于超声检测技术编制的，基本以人工探伤为主，探伤车为辅。在一段周期内开工一次，漏探、误探较多，且两次探伤之间的钢轨状态无法知晓。对钢轨顶面表面及近表面疲劳伤损存在检测盲区，探伤效率低，无法做到对钢轨健康状态及其变化的实时监测。随着高速铁路的发展，传统的无损检测方法已不能满足新形势下的实时监测的要求。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种可靠性高、实时性好且准确性较高的钢轨伤损实时监测方法。

本发明的目的之二在于提供一种实现所述钢轨伤损实时监测方法的监测系统。

本发明提供的这种钢轨伤损实时监测方法，包括如下步骤：

S1.在钢轨两侧布设监测系统；

S2.获取监测系统得到的实时监测数据；

S3.对步骤S2获取的实时监测数据进行数据处理，从而得到处理伤损图片；

S4.采用神经网络架构，对步骤S3得到的处理伤损图片进行识别，从而得到识别结果；

S5.根据步骤S4得到的识别结果，进行钢轨伤损实时预警，从而实现钢轨伤损的实时监测。

步骤S1所述的在钢轨两侧布设监测系统，具体包括超声波换能器、信号接收装置和控制模块。在钢轨两侧每隔设定距离布设一对超声波换能器，从而将整个检测区段分成若干个小区段并进行检测；超声波换能器的数据输出端连接信号接收装置，信号接收装置的数据输出端连接控制模块；超声波换能器用于产生超声导波，并接收反射波；信号接收装置用于接收超声波换能器接收的反射波，并上传控制模块；控制模块用于根据接收的数据，实时监测钢轨伤损并进行预警。

步骤S2所述的获取监测系统得到的实时监测数据，具体为通过控制模块设置检测通道和监测频率，超声波换能器完成超声导波的激发和接收，通过信号接收装置进行数模转换并上传至控制模块。

在产生超声导波时，选取弯曲模态的导波，采用半解析有限元法分析导波的频散特性，并通过计算得到的钢轨截面波结构图判定特定导波对钢轨截面内不同区域损伤的灵敏度，将接收位置设在钢轨中导波位移较大处。

采用如下步骤计算得到激励位置：

A.列出钢轨横截面所有外部可激励节点的位置，每个节点有三个方向的自由度；

B.采用选定的导波模态进行激励，并生成各节点位置的三个自由度位移向量，绘制出三个位移向量的曲线图；