[发明专利]无砟轨道隐蔽病害的检测方法、系统与装置

说明书

本发明公开了一种铁道无砟轨道隐蔽病害检测方法，包括以下步骤：建立预设病害类型无砟轨道与所对应的预设特征参数点的关系集合；其中，所述预设病害类型无砟轨道为含有不同形状的空腔的病害轨道，所述预设特征参数点为地磁信号的特征表现；通过信号采集装置采集待测无砟轨道的地磁场信号，并进行特征提取，获得待测特征参数点；采用预设的识别模型确定待测特征参数点与关系集合中的预设特征参数点的关系，从而判断铁路无砟轨道的病害类型与相应位置；结合被测轨道的结构特点与维修规程，诊断无砟轨道隐蔽病害维修级别；根据待测特征参数点和无砟轨道病害类型的对应关系集合进行成像处理，并做病害特征进行标签。本发明还提供相应的系统及装置。

技术领域

本发明属于轨道交通技术领域，涉及城市轨道交通与铁路轨道结构，特别涉及一种无砟轨道隐蔽病害检测方法、系统与装置。

背景技术

轨道交通工务工程的无砟轨道结构直接承载列车通行，在高密度、高速度条件下，其质量好坏、病害发生与否、性能状态直接关系到列车运营安全。其中轨道交通无砟轨道表面病害容易检查与发现，并及时采取相应对策维修。而轨道交通无砟轨道隐蔽病害一般较难发现，容易造成列车高速运行的安全隐患。常见的无砟轨道的隐蔽病害有CA砂浆空洞，宽接缝开裂和轨道支承层与路基封闭层间翻浆冒泥。

目前无砟轨道钢筋混凝土结构内部无损检测方法主要包括超声波法、冲击回波法、探地雷达法等。但是超声波主要采用的是穿透测试，需要两个相对测试面，不符合无砟轨道结构特点，不能直接用于无砟轨道内部病害的检测。冲击回波法对混凝土中的裂缝、分层和空洞的检测与定位十分有效，但是检测分辨率和灵敏度较低。探地雷达法探测速度快，精度高，能够连续检测，但是CA砂浆层上部的轨道板为多层密集钢筋混凝土结构，电磁波在钢筋与混凝土界面形成全反射，只有小部分绕射波传播到CA砂浆层病害表面形成反射波。

地球自身的放电活动会在地表下埋藏的导电性较高的地质体内形成涡流,进而产生二次感生磁场,称为次生磁场。当原生磁场中的随机脉冲信号与次生磁场相互作用时,随机磁场脉冲信号的能量就会传递给次生磁场,从而产生次生磁场脉冲信号。如果原生磁场和次生磁场所产生的脉冲信号相互叠加,那么存在于地表的磁场垂直分量的能量就会增大。以介质各向同性的均匀地层中地表磁场脉冲信号强度为基数,当混凝土中存在含空气的空腔时,由于空气等低电导率介质会影响地层电导率的分布,使得该区域地层总电导率下降,进而使地表次生磁场脉冲信号强度减小,相对于均匀地层处,在单位时间内沿地表垂直方向产生的磁场脉冲数量就会减少。因此,存在于地表垂直方向上的磁场脉冲信号强度与地层内介质的电导率分布情况有关，可通过脉冲数量判断混凝土中是否存在空腔。基于这个原理，发明一种利用地磁成像法来检测无砟轨道隐蔽病害，这种地磁成像法不需要发射信号到地球，而是利用地球内部已经存在的地球磁场信号，防止了普通探地雷达的大功率发射信号对人体和环境的影响，同时也不受外部环境的干扰，适用于各种复杂的环境。

因此，如何提高无砟轨道隐蔽病害的检测实时性与精度以及如何对无砟轨道状态进行综合性维修养护是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足与缺陷，提出一种无砟轨道隐蔽病害的检测方法、系统与装置，其结构简单，不同于以往单纯依靠发射波-接收回波来检测结构内部缺陷的思路，而是利用地球内部已经存在的地球电磁场信号对结构病害结构电导率的改变来检测其病害状态，避免了发射大功率电磁波对人体与环境的影响，有助于城市轨道交通和高速铁路线路无砟轨道隐蔽病害的检测与维修、促进社会和谐发展，特别是适用于城市轨道交通、高速铁路和重载铁路的一种铁道无砟轨道隐蔽病害的无损检测方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明第一个目的在于提供一种无砟轨道隐蔽病害检测方法,包括以下步骤：

步骤一：建立预设病害类型无砟轨道与所对应的预设特征参数点的关系集合；其中，所述预设病害类型无砟轨道为含有不同形状的空腔的病害轨道，所述预设特征参数点为地磁信号的特征表现；