[發明專利]一種軌道交通無砟軌道板無損檢測方法

在審

• 申請號: 202010985244.5
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112213396A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 周宇;翁之意;任澤琦;王灝林;居奕含
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01N29/14
• 分類號: G01N29/14
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 孫永申

本發明涉及一種軌道交通無砟軌道板無損檢測方法，采用有限元仿真分析，確定軌道板載荷時的最不利區域，在這一區域附近布置測點，保證聲發射信號采集的精度和幅值。此外，通過大量的聲發射數據積累，建立波形數據庫，運用機器學習算法對數據庫進行學習，使得算法對損傷形成自己的識別體系，從而對未知波形進行識別，利用聲發射的特性實現對軌道板的無損檢測；利用聲發射測點布置對路線運營的無干擾性和數據傳輸的實時性實現對軌道板的動態檢測。二者同時運用到實際檢測活動中實現對軌道板的無損動態檢測，與現有技術相比，本發明利用聲發射檢測器具以及數據傳輸相應特性，實現檢測的無人化、高效化、實時、動態的特性。

技術領域

本發明涉及軌道交通無砟軌道板技術領域，尤其是涉及一種軌道交通無砟軌道板無損檢測方法。

背景技術

無砟軌道是中國軌道交通工程中的主要結構形式，具有平順性好、穩定性高、使用壽命長、耐久性強及維修工作少等特點，但是在列車動載荷、溫度熱力膨脹以及地質沉降等因素的綜合影響下，軌道板出現了大量裂縫病害。當軌道板出現裂縫病害時，一方面將破壞軌道板結構的整體性，改變結構的受力分布，大大降低軌道的結構承載力；另一方面，裂縫的存在又會導致水分和空氣等介質進入軌道板內部，引起混凝土碳化、剝落，甚至鋼筋腐化銹蝕等問題，造成軌道板的進一步破壞，嚴重威脅軌道板的長期安全服役和列車行車安全。因此，如何對軌道板裂縫實現及時有效的檢測就成了軌道板結構維護中需要重點關注的問題。

目前，我國軌道交通工務部門對無砟軌道的軌道板裂縫等病害的日常檢測主要依靠現場人工巡道的目視觀察，即依靠工務人員巡道時通過目測方式檢查軌道板表面是否存在裂縫；此外還可依靠車載照相的方式對無砟軌道表面進行檢測。

現階段科研工作者對于軌道板裂縫檢測的技術研究主要有以下幾種：1)利用紅外成像技術獲取結構表面的溫度圖像，通過溫度變化不均分析結構材料導熱性能的不連續性，以推斷軌道板裂縫的狀態。2)利用電磁波技術利用發射的電磁波在不同介質面上的反射來推斷裂縫的存在。3)利用多相機拼接技術和線結構激光掃描技術，利用5個高分辨率工業相機采集軌道板表面圖像，通過圖像配準融合算法將其拼接為單個軌道板完整圖像，利用圖像深度學習方法進行頂部裂縫的自動識別檢測；利用裝置兩側的線結構激光傳感器對軌道板表面及支承層表面的三維幾何數據進行采集，對軌道板側面裂縫進行檢測。4)利用光纖光柵技術，獲取應變、溫度等變化所引起頻率變化數據，相關數據通過光棱鏡進行傳輸，在后臺系統進行實時檢測。

針對以上各現有技術，存在如下缺點：

1)、目測方式存在人工消耗大、檢測效率低、無法將結果量化分析的缺點。

2)、車載照相方式存在只能檢測軌道板頂面表面，無法檢測側面、底面等受力最不利位置的缺點。

3)、紅外成像技術的缺點是對溫度區間較為敏感且對裂縫的深度要求較高，僅能檢測10cm深度內的裂縫。

4)、電磁波技術的缺點在于對裂縫的檢測分辨能力較低。

5)、多相機拼接技術和線結構激光掃描方式的缺點主要在于需要占用軌道且仍然只能檢測軌道板表面的裂縫。

6)、光纖光柵技術若采用功能性傳感器需特殊光纖，造價昂貴，不適合鐵路工程大面積使用；非功能性傳感器雖便宜，但是靈敏度較低，無法精準實時反應軌道板狀況。

以上現有技術在技術層面或經濟效益層面都難以進行數據的長期積累，從而難以建立狀態評判指標體系以進一步對判別算法進行凝練和改進或對無損檢測系統進行深化設計和智能化升級。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種軌道交通無砟軌道板無損檢測方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種軌道交通無砟軌道板無損檢測方法，該方法包括以下步驟：