[發(fā)明專利]非接觸式鐵路橋梁狀況綜合檢測方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011462055.6
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112229800B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孔烜;羅奎;鄧露
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01H17/00;G06K9/00;G06K9/62;G06N3/04
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 巴翠昆

1.一種非接觸式鐵路橋梁狀況綜合檢測方法，其特征在于，包括：

通過安裝在軌道檢測車輛上的加速度傳感器獲取鐵路橋梁的動力特性參數(shù)；

利用安裝在所述軌道檢測車輛上的激光超聲探頭發(fā)出激光并照射至鋼軌表面，以繪制激光照射下鋼軌表觀缺陷的聲壓分布圖；

采用時間反演算法對鋼軌表觀缺陷的光聲圖像進(jìn)行重建；

利用模態(tài)分解法從重建的所述光聲圖像中提取包含鋼軌表觀缺陷信息的特征參數(shù)，構(gòu)建包含鋼軌表觀缺陷信息的特征參數(shù)數(shù)據(jù)庫；

根據(jù)構(gòu)建的所述特征參數(shù)數(shù)據(jù)庫，采用支持向量機(jī)對鋼軌表觀缺陷進(jìn)行分類并確定內(nèi)部損傷程度；

根據(jù)獲取的所述動力特性參數(shù)、分類結(jié)果和確定的所述內(nèi)部損傷程度結(jié)合鐵路橋梁狀況的歷史數(shù)據(jù)，對鐵路橋梁的運(yùn)營狀況進(jìn)行評估。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式鐵路橋梁狀況綜合檢測方法，其特征在于，通過安裝在軌道檢測車輛上的加速度傳感器獲取鐵路橋梁的動力特性參數(shù)，具體包括：

通過安裝在軌道檢測車輛上的加速度傳感器采集列車-軌道-橋梁耦合振動系統(tǒng)的振動響應(yīng)信號；

對采集的所述振動響應(yīng)信號進(jìn)行增強(qiáng)和重構(gòu)降噪；

根據(jù)重構(gòu)降噪后的信號，提取鐵路橋梁結(jié)構(gòu)的動力特性參數(shù)；所述動力特性參數(shù)包括鐵路橋梁的固有頻率、振型和阻尼比。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非接觸式鐵路橋梁狀況綜合檢測方法，其特征在于，利用模態(tài)分解法從重建的所述光聲圖像中提取包含鋼軌表觀缺陷信息的特征參數(shù)，具體包括：

利用模態(tài)分解法從重建的所述光聲圖像中提取并分解非平穩(wěn)隨機(jī)初始光聲信號，獲得包含鋼軌表觀缺陷信息的本征模函數(shù)；

根據(jù)獲得的所述本征模函數(shù)，從時域和頻域范圍內(nèi)對包含鋼軌表觀缺陷信息的特征參數(shù)進(jìn)行提取。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非接觸式鐵路橋梁狀況綜合檢測方法，其特征在于，還包括：

通過搭載在所述軌道檢測車輛上的高清相機(jī)獲取橋面視頻信息，并根據(jù)所述橋面視頻信息，對鐵路橋梁表觀病害進(jìn)行識別與定位。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的非接觸式鐵路橋梁狀況綜合檢測方法，其特征在于，根據(jù)所述橋面視頻信息，對鐵路橋梁表觀病害進(jìn)行識別與定位，具體包括：

建立鐵路橋梁表觀病害數(shù)據(jù)庫，作為數(shù)據(jù)集；

采用拉普拉斯算子對所述鐵路橋梁表觀病害數(shù)據(jù)庫中病害圖像的邊緣的細(xì)節(jié)信息進(jìn)行處理；

構(gòu)建深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，將所述數(shù)據(jù)集分為訓(xùn)練集、驗(yàn)證集和測試集，以所述訓(xùn)練集為樣本對所述深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練，并在所述驗(yàn)證集上檢驗(yàn)訓(xùn)練結(jié)果，不斷調(diào)整參數(shù)直到所述深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型在所述測試集上的識別精度達(dá)到要求；

利用訓(xùn)練好的所述深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對所述橋面視頻信息中的鐵路橋梁表觀病害進(jìn)行類型和特征的識別；

根據(jù)車載GPS和視頻圖像處理方法，確定鐵路橋梁表觀病害與橋梁結(jié)構(gòu)關(guān)鍵構(gòu)件和位置的對應(yīng)關(guān)系，以對鐵路橋梁表觀病害進(jìn)行定位和標(biāo)記。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的非接觸式鐵路橋梁狀況綜合檢測方法，其特征在于，還包括：

采用搭載在所述軌道檢測車輛上的無人機(jī)對鐵路橋梁側(cè)面和底部、索塔外表面進(jìn)行測量，以對鐵路橋梁表觀病害進(jìn)行識別與定位。

7.一種非接觸式鐵路橋梁狀況綜合檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括：

加速度傳感器，安裝在軌道檢測車輛上，用于獲取鐵路橋梁的動力特性參數(shù)；

激光超聲探頭，安裝在所述軌道檢測車輛上，用于發(fā)出激光并照射至鋼軌表面，以繪制激光照射下鋼軌表觀缺陷的聲壓分布圖；

處理芯片，用于采用時間反演算法對鋼軌表觀缺陷的光聲圖像進(jìn)行重建；利用模態(tài)分解法從重建的所述光聲圖像中提取包含鋼軌表觀缺陷信息的特征參數(shù)，構(gòu)建包含鋼軌表觀缺陷信息的特征參數(shù)數(shù)據(jù)庫；根據(jù)構(gòu)建的所述特征參數(shù)數(shù)據(jù)庫，采用支持向量機(jī)對鋼軌表觀缺陷進(jìn)行分類并確定內(nèi)部損傷程度；根據(jù)獲取的所述動力特性參數(shù)、分類后的鋼軌表觀缺陷和確定的所述內(nèi)部損傷程度結(jié)合鐵路橋梁狀況的歷史數(shù)據(jù)，對鐵路橋梁的運(yùn)營狀況進(jìn)行評估。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的非接觸式鐵路橋梁狀況綜合檢測系統(tǒng)，其特征在于，還包括：

高清相機(jī)，搭載在所述軌道檢測車輛上，用于獲取橋面視頻信息；

無人機(jī)，搭載在所述軌道檢測車輛上，用于對鐵路橋梁側(cè)面和底部、索塔外表面進(jìn)行測量；

所述處理芯片，還用于根據(jù)所述橋面視頻信息和無人機(jī)測量結(jié)果，對鐵路橋梁表觀病害進(jìn)行識別與定位。