[發明專利]無砟軌道隱蔽病害的檢測方法、系統與裝置

有效

• 申請號: 202110472953.8
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113281401B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 楊新文;馬骙骙;錢鼎瑋;胡耀華;張昭;趙治均
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01N27/85
• 分類號: G01N27/85;G06K9/62;G06N3/04
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松

本發明公開了一種鐵道無砟軌道隱蔽病害檢測方法，包括以下步驟：建立預設病害類型無砟軌道與所對應的預設特征參數點的關系集合；其中，所述預設病害類型無砟軌道為含有不同形狀的空腔的病害軌道，所述預設特征參數點為地磁信號的特征表現；通過信號采集裝置采集待測無砟軌道的地磁場信號，并進行特征提取，獲得待測特征參數點；采用預設的識別模型確定待測特征參數點與關系集合中的預設特征參數點的關系，從而判斷鐵路無砟軌道的病害類型與相應位置；結合被測軌道的結構特點與維修規程，診斷無砟軌道隱蔽病害維修級別；根據待測特征參數點和無砟軌道病害類型的對應關系集合進行成像處理，并做病害特征進行標簽。本發明還提供相應的系統及裝置。

技術領域

本發明屬于軌道交通技術領域，涉及城市軌道交通與鐵路軌道結構，特別涉及一種無砟軌道隱蔽病害檢測方法、系統與裝置。

背景技術

軌道交通工務工程的無砟軌道結構直接承載列車通行，在高密度、高速度條件下，其質量好壞、病害發生與否、性能狀態直接關系到列車運營安全。其中軌道交通無砟軌道表面病害容易檢查與發現，并及時采取相應對策維修。而軌道交通無砟軌道隱蔽病害一般較難發現，容易造成列車高速運行的安全隱患。常見的無砟軌道的隱蔽病害有CA砂漿空洞，寬接縫開裂和軌道支承層與路基封閉層間翻漿冒泥。

目前無砟軌道鋼筋混凝土結構內部無損檢測方法主要包括超聲波法、沖擊回波法、探地雷達法等。但是超聲波主要采用的是穿透測試，需要兩個相對測試面，不符合無砟軌道結構特點，不能直接用于無砟軌道內部病害的檢測。沖擊回波法對混凝土中的裂縫、分層和空洞的檢測與定位十分有效，但是檢測分辨率和靈敏度較低。探地雷達法探測速度快，精度高，能夠連續檢測，但是CA砂漿層上部的軌道板為多層密集鋼筋混凝土結構，電磁波在鋼筋與混凝土界面形成全反射，只有小部分繞射波傳播到CA砂漿層病害表面形成反射波。

地球自身的放電活動會在地表下埋藏的導電性較高的地質體內形成渦流,進而產生二次感生磁場,稱為次生磁場。當原生磁場中的隨機脈沖信號與次生磁場相互作用時,隨機磁場脈沖信號的能量就會傳遞給次生磁場,從而產生次生磁場脈沖信號。如果原生磁場和次生磁場所產生的脈沖信號相互疊加,那么存在于地表的磁場垂直分量的能量就會增大。以介質各向同性的均勻地層中地表磁場脈沖信號強度為基數,當混凝土中存在含空氣的空腔時,由于空氣等低電導率介質會影響地層電導率的分布,使得該區域地層總電導率下降,進而使地表次生磁場脈沖信號強度減小,相對于均勻地層處,在單位時間內沿地表垂直方向產生的磁場脈沖數量就會減少。因此,存在于地表垂直方向上的磁場脈沖信號強度與地層內介質的電導率分布情況有關，可通過脈沖數量判斷混凝土中是否存在空腔。基于這個原理，發明一種利用地磁成像法來檢測無砟軌道隱蔽病害，這種地磁成像法不需要發射信號到地球，而是利用地球內部已經存在的地球磁場信號，防止了普通探地雷達的大功率發射信號對人體和環境的影響，同時也不受外部環境的干擾，適用于各種復雜的環境。

因此，如何提高無砟軌道隱蔽病害的檢測實時性與精度以及如何對無砟軌道狀態進行綜合性維修養護是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足與缺陷，提出一種無砟軌道隱蔽病害的檢測方法、系統與裝置，其結構簡單，不同于以往單純依靠發射波-接收回波來檢測結構內部缺陷的思路，而是利用地球內部已經存在的地球電磁場信號對結構病害結構電導率的改變來檢測其病害狀態，避免了發射大功率電磁波對人體與環境的影響，有助于城市軌道交通和高速鐵路線路無砟軌道隱蔽病害的檢測與維修、促進社會和諧發展，特別是適用于城市軌道交通、高速鐵路和重載鐵路的一種鐵道無砟軌道隱蔽病害的無損檢測方法。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明第一個目的在于提供一種無砟軌道隱蔽病害檢測方法,包括以下步驟：

步驟一：建立預設病害類型無砟軌道與所對應的預設特征參數點的關系集合；其中，所述預設病害類型無砟軌道為含有不同形狀的空腔的病害軌道，所述預設特征參數點為地磁信號的特征表現；