Page 110 - 无损检测2024年第九期

马 骞：
基于多模态特征的重载铁路钢轨损伤检测方法

别选择不同量级的铁路线路进行测试，并进行全部测 表2 不同量级钢轨的损伤面积 cm 2
试内容的模拟。根据该铁路段的历史数据记载，对记 铁路运输量级/t
序号
录中存在过维修记录的钢轨进行调取，分别统计其在 5 000 10 000 30 000
1年内的数据记录， 具体如表1所示。 1 0.5 1.0 2.0
2 1.0 1.6 4.0
表1 重载铁路钢轨损伤次数记录 3 1.5 1.8 6.0
铁路运输量级/t 4 1.0 2.0 5.0
时间
5 000 10 000 30 000 5 2.0 2.5 5.0
1月 1 2 2 6 2.5 2.9 5.9
2月 1 1 3 7 2.0 3.0 5.9
3月 1 2 3 8 1.8 2.6 4.8
4月 1 2 2 9 2.5 2.9 5.0
5月 1 1 1 10 1.4 3.4 5.3
6月 1 2 3 11 2.0 2.5 6.3
7月 1 1 2 12 0.8 2.0 7.0
8月 2 2 3 13 3.0 3.0 6.5
9月 3 3 3 14 2.6 3.3 7.2
10月 1 2 2 15 2.2 3.0 7.5
16 2.6 3.2 7.0
11月 1 2 2
12月 1 1 2 同的方法进行损伤面积的检测，若检测面积不足或

由表1可知，本次随机选择的3组重载铁路钢轨 面积过大时，则直接认定为对损伤的定位存在偏差。
在1年内产生的损伤次数符合测试要求，在过去的 根据设计内容设定此次试验测试的衡量指标，即损
2
12个月内均产生过损伤，其中重载量级越高产生的 伤面积的检测误差绝对值大于0. 1 cm ，则表明该检
损伤次数就越多，但最多不超过4次。由于损伤次 测方法存在定位不理想的问题。分别将3组检测方
数达到一定等级后，铁路钢轨的使用寿命会减少，而 法连接至测试平台，并上传所有的测试数据进行验
一旦损伤未被及时检出，则会影响铁路的运输安全， 证，获取检测结果，如图5所示。
尤其对于重载铁路来讲，其出现安全问题时会带来 由图5可知，不同方法对钢轨损伤的检测结果具
不可挽回的损失。因此，为保证重载铁路的运行安 有差异性，其中，文章方法的检测结果基本与表2中
全，需要采用对应的方法对损伤情况进行检测，既要 数据相一致，表明该方法可以精准定位损伤位置。而
保证损伤检测的精度，又要保证检测的速度，文章针 两组传统方法的检测结果与实际数据的贴合度较低，
对定位精度进行检测。 尤其在30 000 t重载量级的钢轨损伤中，检测情况与
基于上述情况，分别将选择的测试样本上传至 数据差距较大。为具体分析各组方法的检测精度，对
Matlab测试平台，并对不同量级钢轨曾出现的损伤 各组方法的检测误差进行统计，结果如图6所示。
情况进行统计，其中3组铁路钢轨在9月份均出现过 由图6可知，文章方法对不同量级重载铁路钢
2
3次损伤，且在该月份中各组钢轨出现的损伤情况较 轨损伤的检测误差，均在0. 01 cm 之内，不会受到量
为严重，基本上为钢轨擦伤，具有测试一致性。因此， 级变化的影响，说明其可以应用在各种量级的铁路
直接以该月份的损伤作为测试样本，分别在每组钢 钢轨损伤检测中。而两组传统方法的检测结果存在
轨中选择15组数据，对不同位置产生的损伤面积进 较大误差，且其误差绝对值大于设定标准，甚至当重
行统计，结果如表2所示。 载量级为30 000 t时，两组方法的检测误差绝对值已
2
由表2可知，在对应选择的钢轨量级中，一旦发 经超过0. 25 cm ，说明其对损伤的定位存在较大偏
生损伤情况，其承载的质量越大，该位置处的损伤面 差。综上可知，文章方法不仅具有较高的定位精度，
积就越大。只有较为精准地检测出损伤面积，才能 能够对实际的损伤面积进行精准检测，且不受铁路
为后续维修提供准确的依据，否则维修人员到达现 重载量级的影响，具有较高的应用价值。
场时仍需要花费时间进行重新检测，造成人力物力
的浪费。 5 结语
此次在不考虑损伤定位的前提下，直接采用不 多模态特征技术能够将不同类型的特征有序分
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2024 年 第 46 卷 第 9 期
无损检测