[发明专利]一种轨道交通无砟轨道板无损检测方法

说明书

本发明涉及一种轨道交通无砟轨道板无损检测方法，采用有限元仿真分析，确定轨道板载荷时的最不利区域，在这一区域附近布置测点，保证声发射信号采集的精度和幅值。此外，通过大量的声发射数据积累，建立波形数据库，运用机器学习算法对数据库进行学习，使得算法对损伤形成自己的识别体系，从而对未知波形进行识别，利用声发射的特性实现对轨道板的无损检测；利用声发射测点布置对路线运营的无干扰性和数据传输的实时性实现对轨道板的动态检测。二者同时运用到实际检测活动中实现对轨道板的无损动态检测，与现有技术相比，本发明利用声发射检测器具以及数据传输相应特性，实现检测的无人化、高效化、实时、动态的特性。

技术领域

本发明涉及轨道交通无砟轨道板技术领域，尤其是涉及一种轨道交通无砟轨道板无损检测方法。

背景技术

无砟轨道是中国轨道交通工程中的主要结构形式，具有平顺性好、稳定性高、使用寿命长、耐久性强及维修工作少等特点，但是在列车动载荷、温度热力膨胀以及地质沉降等因素的综合影响下，轨道板出现了大量裂缝病害。当轨道板出现裂缝病害时，一方面将破坏轨道板结构的整体性，改变结构的受力分布，大大降低轨道的结构承载力；另一方面，裂缝的存在又会导致水分和空气等介质进入轨道板内部，引起混凝土碳化、剥落，甚至钢筋腐化锈蚀等问题，造成轨道板的进一步破坏，严重威胁轨道板的长期安全服役和列车行车安全。因此，如何对轨道板裂缝实现及时有效的检测就成了轨道板结构维护中需要重点关注的问题。

目前，我国轨道交通工务部门对无砟轨道的轨道板裂缝等病害的日常检测主要依靠现场人工巡道的目视观察，即依靠工务人员巡道时通过目测方式检查轨道板表面是否存在裂缝；此外还可依靠车载照相的方式对无砟轨道表面进行检测。

现阶段科研工作者对于轨道板裂缝检测的技术研究主要有以下几种：1)利用红外成像技术获取结构表面的温度图像，通过温度变化不均分析结构材料导热性能的不连续性，以推断轨道板裂缝的状态。2)利用电磁波技术利用发射的电磁波在不同介质面上的反射来推断裂缝的存在。3)利用多相机拼接技术和线结构激光扫描技术，利用5个高分辨率工业相机采集轨道板表面图像，通过图像配准融合算法将其拼接为单个轨道板完整图像，利用图像深度学习方法进行顶部裂缝的自动识别检测；利用装置两侧的线结构激光传感器对轨道板表面及支承层表面的三维几何数据进行采集，对轨道板侧面裂缝进行检测。4)利用光纤光栅技术，获取应变、温度等变化所引起频率变化数据，相关数据通过光棱镜进行传输，在后台系统进行实时检测。

针对以上各现有技术，存在如下缺点：

1)、目测方式存在人工消耗大、检测效率低、无法将结果量化分析的缺点。

2)、车载照相方式存在只能检测轨道板顶面表面，无法检测侧面、底面等受力最不利位置的缺点。

3)、红外成像技术的缺点是对温度区间较为敏感且对裂缝的深度要求较高，仅能检测10cm深度内的裂缝。

4)、电磁波技术的缺点在于对裂缝的检测分辨能力较低。

5)、多相机拼接技术和线结构激光扫描方式的缺点主要在于需要占用轨道且仍然只能检测轨道板表面的裂缝。

6)、光纤光栅技术若采用功能性传感器需特殊光纤，造价昂贵，不适合铁路工程大面积使用；非功能性传感器虽便宜，但是灵敏度较低，无法精准实时反应轨道板状况。

以上现有技术在技术层面或经济效益层面都难以进行数据的长期积累，从而难以建立状态评判指标体系以进一步对判别算法进行凝练和改进或对无损检测系统进行深化设计和智能化升级。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种轨道交通无砟轨道板无损检测方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种轨道交通无砟轨道板无损检测方法，该方法包括以下步骤：