[发明专利]基于MDCD在钢轨焊缝数据集上性能分析对比的监测方法

说明书

本发明公开了一种基于MDCD在钢轨焊缝数据集上性能分析对比的监测方法，包括以下步骤：S1：对钢轨焊缝中Lamb波结构进行分析；S2：在钢轨焊缝裂纹损伤上监测Lamb波数据特征；S3：对钢轨焊缝结构健康监测的MDCD模型进行搭建与训练；S4：对两个阶段的模型训练效果进行评价，并对比了第二阶段模型相对于第一阶段模型的性能下降率，对比了两阶段训练模型在不同任务上执行效果与当前先进和流行的深度学习算法以及传统数字信号处理算法进行对比，本发明可以有效探测焊缝结构上的裂纹损伤，同时其较低的传播损伤，保证了Lamb波可以对一定距离和范围内的焊缝结构进行监测。

技术领域

本发明涉及无损检测技术领域，具体而言，涉及一种基于MDCD在钢轨焊缝数据集上性能分析对比的监测方法。

背景技术

钢轨焊缝作为钢轨中承接两个模块连贯性的组成部分，其健康状态与铁路运输的安全性密切相关。在铁路运输生产作业过程中，钢轨焊缝由于其人工焊接处的形状不规则特征，当列车通过时，轮轨关系产生的力无法在焊缝处均匀传导分散，导致钢轨焊缝部分位置受力严重。在长时间与高频率列车通过的情况下，轮轨关系产生的震动疲劳会直接导致钢轨焊缝受力严重部位出现疲劳裂纹损伤，随着裂纹损伤的加深，最终出现断轨现象。

由于铁路钢轨设计特征，轨腰部分受力不明显，不易出现裂纹疲劳损伤，当前铁路运输网中钢轨焊缝裂纹多出现于焊缝两端焊接根部，通常为垂直裂纹。随着钢轨使用过程中的疲劳加大，不同情况下裂纹呈现不同的长度与深度。根据钢轨构造与受力情况分析可知，裂纹出现部位一般为轨头底面、轨底顶面与轨底位置。轨底由于受力情况较为严重，一旦出现小型裂纹损伤，会快速演变为肉眼可辨的损伤程度，严重情况下将引发断轨事故。

在现代工业的无损探伤领域，对于焊缝结构的裂纹监测通常采用超声(UT)、磁粉(MT)、射线(RT)、渗透(PT)等常规无损检测方法。在钢轨焊缝探伤方法的选择上，各国采用的主要是超声探测。

为保证钢轨焊缝裂纹的可检测性，常规无损超声探测方法需要借助探伤车、探伤仪等设备不断在钢轨进行滑动才能实现裂纹损伤的，因此对于位置固定，范围较小的钢轨焊缝，需要通过不断在其上滑动才能实现裂纹的检测，超声探头的移动检测性让其无法固化到钢轨焊缝周围实现钢轨焊缝的持续结构健康监测，每次检测耗费人力物力。因此，一个针对钢轨焊缝的、可以探测小型裂纹的实时、精准、高效的钢轨焊缝裂纹损伤与结构健康监测技术对于保障铁路运输安全具有重要意义。

结构健康监测是针对某种特定结构提出的，可长期、持续、自动化地监测结构完整性，发现并定位缺陷，监测已存在缺陷的变化情况，甚至能预估结构使用寿命的一种方案。Lamb波凭借其沿介质表面传播时能量损失较小的特性，可实现长距离探测，并对结构中微小缺陷具备较高灵敏度，因此被广泛应用于金属的结构健康监测(Structure HealthMonitoring,SHM)中。对于钢轨焊缝的结构健康监测，Lamb波通常具有较大的激活频率，较短的波长，这给与了 Lamb波优秀的损伤检测分辨率，可以有效探测焊缝结构上的裂纹损伤，同时其较低的传播损伤，保证了Lamb波可以对一定距离和范围内的焊缝结构进行监测，表明Lamb波对钢轨焊缝的结构健康监测具有重要意义。

发明内容

本发明旨在一定程度上解决上述技术问题。

有鉴于此，本发明提供了一种基于MDCD在钢轨焊缝数据集上性能分析对比的监测方法，该基于MDCD在钢轨焊缝数据集上性能分析对比的监测方法在保证运行速度的情况下可以一定程度上满足对钢轨焊缝裂纹监测的需求。