[发明专利]一种用于喷泥状况评估铁轨安全的系统和方法

说明书

本发明公开了一种用于喷泥状况评估铁轨安全的系统和方法，包括：获取喷泥的动态视频、喷泥位置的结构参数和环境参数；将动态视频进行分帧和特征识别，得到喷泥位移信息；调取多个经典喷泥状况及其路基形变量的样本数据，并将样本数据进行整合；将样本数据输入双隐层神经网络模型仿真训练，生成安全评估模型；将位移变换信息、喷泥位置的结构参数和环境参数输入安全评估模型，得到铁轨路基形变量。本发明通过获取喷泥动态视频，利用数字图像处理技术得到喷泥位移信息，实现对喷泥状况的动态识别，通过双隐层神经网络元法建立安全评估模型，可用于喷泥病害数据处理和铁轨安全评估，结果可靠，适用性强。

技术领域

本发明涉及铁轨安全评估技术领域，特别涉及一种用于喷泥状况评估铁轨安全的系统及方法。

背景技术

铁轨路基是铁路轨道的基础，承受并传递轨道重量及车辆荷载，是保证车辆运行的重要条件，随着我国经济发展，道路交通流量增大、载重提升，各种路基灾害发生层出不穷，路基喷泥是由于受地面水或地下水的浸湿，在车辆动荷载作用下软化或液化形成泥浆，沿道床空隙向表面涌出的现象，喷泥不仅影响铁路线路质量，而且还增加铁路维修量，缩短轨道使用寿命，长期还会造成道床板结、整体弹性降低等危害，危及铁路行车安全。目前喷泥病害成因及对铁轨安全的评估，多依赖工程技术人员和铁路工作的经验判断，无固定标准及评估体系，因此有必要提出一种用于喷泥状况评估铁轨安全的系统和方法。

发明内容

本发明通过获取喷泥动态视频，利用数字图像处理技术得到喷泥位移信息，实现对喷泥状况的动态识别，通过双隐层神经网络元法建立安全评估模型，将喷泥位移信息、结构参数和环境参数输入安全评估模型，得到路基的位移量，进而评估铁轨的安全性。

本发明的技术方案为：

一种用于喷泥状况评估铁轨安全的方法，包括：

步骤一、获取喷泥的动态视频、喷泥位置的结构参数和环境参数；

步骤二、将动态视频进行分帧和特征识别，得到喷泥位移信息；

步骤三、调取多个经典喷泥状况及其路基形变量的样本数据，并将样本数据进行整合；

步骤四、将样本数据输入双隐层神经网络模型仿真训练，生成安全评估模型；

步骤五、将位移信息、结构参数和环境参数输入安全评估模型，得到铁轨路基形变量。

优选的是，步骤二包括：

将动态视频进行预处理得到静态图像；

将静态图像进行边缘检测；

计算每一帧静态图像相对于第一帧图像中边缘像素的位移量，得到喷泥的实际位移量和位移速度。

优选的是，预处理包括：

将动态视频分帧为连续的静态图像；

将静态图像进行灰度化处理；

采用5×5滤波模板进行中值滤波；

选取静态图像的灰度阈值，并根据灰度阈值进行二值化输出。

优选的是，边缘检测包括：

用高斯滤波平滑静态图像，去除噪声，得到图像数据；

计算图像数据水平方向和垂直方向的梯度幅值；

根据水平方向和垂直方向的梯度幅值计算图像梯度幅值和梯度方向；

保留梯度方向上的梯度幅值最大值，抑制非最大值；

设定梯度阈值，去除梯度值小于梯度阈值的伪边缘。

优选的是，结构参数包括孔隙水压、含水量、荷载幅值和渗透系数，环境参数包括温度和湿度。