钢轨磨耗数据检测采集分析处理系统研制及应用
基于时空检测数据智能分析的钢轨伤损检出与识判
准确率
召回率
评估模型分类任务正确预测的比例。在钢 轨伤损检测中，可以用于评估损伤分类模 型的性能。
F1分数
评估模型找出真正正样本的能力。在钢轨 伤损检测中，可以用于评估损伤检测模型 的性能。
运行速度
准确率和召回率的调和平均数，综合评估 模型的性能。在钢轨伤损检测中，可以用 于综合评估损伤分类和检测模型的性能。
06
研究结论与展望
研究成果总结与评价
钢轨伤损检出准确率提高
通过基于时空检测数据的智能分析，成功提高了钢轨伤损的检出准 确率，有效降低了漏检和误检率。
智能化识别与分类
研究成功实现了钢轨伤损的智能化识别与分类，能够快速、准确地 判断钢轨损伤的类型和程度，为后续维修提供了有力支持。
检测时间缩短
通过优化算法和数据处理技术，成功缩短了钢轨伤损检测所需的时 间，提高了检测效率，为钢轨维护提供了及时、有效的数据支持。
性和泛化能力。
模型评估与验证
03
利用交叉验证、R^2分数等方法，对预测模型进行评估和验证
，确保模型的可靠性。
基于预测结果的预防策略制定
根据预测结果，制定相应的预防 策略，如定期巡检、维修计划等
。
对预防策略进行实时监控和调整 ，确保其有效性和可行性。
预防策略的评估与优化：通过对 预防策略实施效果进行评估，不 断优化和改进预防策略，提高其
损失函数选择
根据任务类型选择合适的损失函数，如交叉熵损 失、均方误差损失等。在钢轨伤损检测中，可以 选择交叉熵损失函数进行分类任务，均方误差损 失函数进行回归任务。
正则化
通过添加正则项限制模型复杂度，防止过拟合。 在钢轨伤损检测中，可以选择L1或L2正则化，约 束模型参数的绝对值或平方和。
GJY-T-4轨道检查仪数据采集分析系统使用说明书
GJY-T-4轨道检查仪数据采集分析系统使用说明书成都四方瑞邦测控科技有限责任公司ChengDu SiFang Railway-helper Observe And Control Science Co.,LtdCopyright ? 成都四方瑞邦测控科技有限责任公司中南大学交通装备研究所成都四方瑞邦测控科技有限责任公司 Tel (Fax): 86-28-87075088ChengDu SiFang Railway-helper Observe And Control Science Co.,Ltd 概述 ..................................................................... ........................................................................ .................... 2 使用注意事项 ..................................................................... ........................................................................ ..... 2 仪器连接说明 ..................................................................... ........................................................................ ..... 2 程序主菜单界面 ..................................................................... .........................................................................3 系统服务界面 ..................................................................... ............................................................................. 3 状态监测界面 ..................................................................... ........................................................................ ..... 4 记录资料界面 ..................................................................... ........................................................................ ..... 4 系统设置界面 ..................................................................... ........................................................................ ..... 6 传感器标定选择界面 ..................................................................... .................................................................. 6 传感器零点标定界面 ..................................................................... .................................................................. 7 资料设置 ..................................................................... ........................................................................ ............. 8 日期、时间设定界面 ..................................................................... .................................................................. 9 设置标准界面 ..................................................................... ........................................................................... 10 格式化存储器界面 ..................................................................... .. (10)系统设置查看界面 ..................................................................... .. (11)轨道检查参数输入界面 ..................................................................... ............................................................ 11 轨道检查界面 ..................................................................... ........................................................................ ... 12 电源电压低提示界面 ..................................................................... ................................................................ 16 关闭系统界面 ..................................................................... ........................................................................ ... 17 电源充电 ..................................................................... ........................................................................ .. (17)1成都四方瑞邦测控科技有限责任公司 Tel (Fax): 86-28-87075088ChengDu SiFang Railway-helper Observe And Control Science Co.,Ltd 本系统包含机械和电气两部分，这里介绍的是电气部分的使用。
基于动态测量的钢轨廓形打磨智能分析系统的研发
基于动态测量的钢轨廓形打磨智能分析系统的研发钢轨打磨技术起源于20世纪50年代，我国于20世纪80年代引⼊钢轨打磨技术，现已成为世界范围内铁路线路⼀种常规的养护维修技术[1]。
⽬前，各铁路局均已配备钢轨打磨车，钢轨打磨技术逐渐成为我国⼀项基本的线路维护技术[2]。
钢轨打磨前需要对现场钢轨廓形进⾏检测。
近⼏年，随着计算机的普及和发展，以及机器视觉等技术的⽇臻成熟，基于机器视觉的钢轨轮廓测量研究得到了充分的发展[3-6]。
这种测量⼿段建⽴在⾮接触光学系统的基础上，测量性能良好，通常⽤于动态检测，即检测设备和钢轨在相对运动的情况下进⾏检测。
将设备安装在轨检车上，可以动态检测铁路沿线的钢轨状态。
我国在钢轨廓形动态检测⽅⾯还处于起步阶段，⽽国外进⼝的动态测量系统昂贵、维护保养困难[7]。
同时国外对部分关键技术进⾏封锁，我国急需开发⼀套基于机器视觉的钢轨廓形动态测量系统。
我国钢轨打磨⼯艺亦处于起步阶段，没有形成⼀整套合理的钢轨打磨作业程序。
我国的线路状况和国外存在差异，我国线路客货混运、⾏车密度⼤，⼜遇货运重载、客运提速，致使钢轨打磨⼯作量很⼤，钢轨打磨需求与设备配置⽭盾突出，某些区段线路由于钢轨打磨不能及时、科学地实施，致使钢轨使⽤寿命缩短[8]。
此外，我国的钢轨打磨标准、打磨⼯艺及⽅法仍需完善[9]，不同类型的钢轨表⾯不平顺和表⾯损伤与打磨⼯艺、参数的关系仍需深⼊研究[10]。
根据我国钢轨打磨技术现状和钢轨养护⼯作的实际需求，本⽂研发⼀套基于动态测量的钢轨廓形打磨智能分析系统(以下简称智能系统)。
该系统能动态测量现场钢轨廓形，通过计算实时⽣成可供钢轨打磨列车使⽤的打磨策略，并传输给打磨列车的作业控制系统。
1 系统组成基于动态测量的钢轨廓形打磨智能分析系统(见图1)由3个⼦系统构成:钢轨廓形动态测量⼦系统、打磨策略⼦系统和接⼝⼦系统。
图1 系统总体框架动态测量⼦系统采⽤线结构光视觉技术对钢轨廓形进⾏动态测量，从⽽获取钢轨廓形数据。
便携式钢轨波磨自动化检测系统研究
便携式钢轨波磨自动化检测系统研究作者：董庆仑周宏祥翟字波赵永兴马安奇来源：《物流科技》2021年第03期摘要：针对钢轨存在的波浪形磨耗问题，基于弦测法开发一种自动化检测系统，系统采用激光位移传感器，以STM32嵌入式系统芯片为核心控制器，通过图形用户接口STemWin、文件系统FATfs等嵌入式软件资源，可以实现数据实时采集、显示、保存和传输。
经试验验证检测系统结果具有良好的重复性和稳定性，精度达到0.01mm。
关键词：波浪形磨耗;激光位移传感器;STM32;STemWin中图分类号：U270.7 文献标识码：AAbstract： Aiming at the wavy wear problem of steel rails， an automated detection system is developed based on the string measurement method. The system uses a laser displacement sensor，with STM32 embedded system chip as the core controller， through the graphical user interface STemWin， file system FATfs and other embedded software resources can realize real-time data collection， display， storage and transmission. Tests have verified that the results of the detection system have good repeatability and stability， with an accuracy of 0.01mm.Key words： wavy abrasion; laser displacement sensor; STM32; STemWin0 引言钢轨波磨的状态直接影响轨道车辆的安全性、平稳性和舒适性。
钢轨磨耗数据检测采集分析处理系统研制及应用
钢轨磨耗 数据检测 仪基本 构造 为 ： 磨耗 大架 、 垂磨 游标尺 ； 侧、 电子
介 绍 了该 系统 的研 制 方 案 、 系统 性 能 及现 场 应 用 情 况 。 关键 词 ： 轨 磨 耗 ； 据检 测 采 集 分 析 处 理 系统 ； 制 方案 铜 数 研 中图分类号 ：２３ Ｕ １． ４ 文献 标 识 码 ： Ａ
钢轨磨耗数据检测采 集分析处理 系统硬件由两部分构 成 ， 前端部分
Ｓ ３ ３ ０ １再按下储 存键 ， 数据被储存起来。 ０００５ ． 则 通过连线 与计算机连接 ．
综上所述 ， 在提升钢丝绳 的使用 巾 ， 我们 须从选择 、 使刚 、 维护 检
数据检 测采集分析处理 系统 为硬 件且与计算 机巾编制 的磨耗 软件耜结 合， 形成一套管理系统。可在现场对磨耗值进行采集和储存 ， 无须人 ＿ 记 １
录 ， 集和储存的磨耗 数据通过 连线传输到计 算机 Ｌ ， 采 ｝ 在计算机 中装上 １ 与其匹配的软件 ， 便可 自动生成报表 （ 磨耗 台账表 、 月报 表和预测分析换 轨表 ） 同时可对数据 进行分析处理 和预测处理 技术 ， 每个 曲线 钢轨更 对 换周期的磨耗量可进行统计 、 查询 、 打印 、 汇总。从而 ， 掌握钢轨磨耗状态 及规律 ， 确定更换磨耗钢轨 的数量 ， 以此可指导大修 、 维修换 轨计划 的安 排， 是工务部门对曲线钢轨磨耗最有效的管理系统 。
１ 课 题来 源与 研 究 目的
太原＿ Ｔ务段管辖 的石 太线 属山区铁路 ， 是晋 煤外运的主要通道 。在 ２ ４１２ｋ ４ 。５ ｍ正线中 ，曲线 累计 ３ ４处计 Ｉ ２２ ３ ｍ。其 中半径在 ４ ０ｍ ９ ． １ ４ｋ ５ 以下 的曲线 １０处 汁 ６ 。 ｋ 占曲线 总长的 ５ 。 ８ ４ １ ｍ， ７ｌ ％。随着铁路客运 和货
地铁车轮外形磨耗自动检测系统
地铁车轮外形磨耗自动检测系统提要：介绍一种在车辆运动状态下非接触式对车轮外形磨耗进行快速自动检测。
系统由CCD摄像机、照明光源、线激光控制光源、计算机和图像处理软件等组成，对动态车轮图像进行采集、图像处理和数据管理，从而实现对被测车轮的外形磨耗的自动检测，并对影响运营安全的车轮由软件发出警报信号、数据记录和图像保存，同时实现数据和图像网络共享。
主题：地铁车轮磨耗自动检测设备开发1.开发的目的1．1 地铁车辆在运行中存在着车轮与钢轨之间力的传递（牵引力、制动力、离心力），造成车轮踏面的摩擦而磨耗，对车辆的安全性、乘坐舒适性和运行平稳性影响很大。
因此，对车轮踏面摩擦情况和磨耗量需要进行定期的检测，判断是否对车轮进行旋削及车轮相关数据的跟踪和分析。
目前，在地铁车辆维修中对车轮各参数的检测还停留在手工阶段，如对一列静止列车的车轮几何尺寸检测是利用测量工具（属静态测量方法），对48个车轮（6节编组车）要进行每个车轮轮缘高度、轮缘宽度、车轮直径和车轮内侧距等测量，而在测量中工人工作量大、效率低，同时不可避免引入人为因素，直接影响测量的正确性，所测数据还要通过人工输入到计算机，无法网络化在线迅速了解车轮的检测情况。
所以开发本项目已成为实际生产中迫切需求。
经过多年对车辆的维护和保养的经验及计算机软件应用的开发，参阅了有关国内外的相关资料，设计出了车轮外形磨耗自动检测软件及其应用系统，具有创造性，并且在地铁行业为首创，它的应用也具有很大的现实意义和可观的经济效益。
1．2 对于在车辆运行状态和静止态状态下对车轮外形磨耗进行检测的设备，在国外有日本、德国、美国和罗马尼亚分别采用各种方式进行了研究，并应用在实际测量中。
目前比较先进的采用计算机数字图像处理方法，数字图像处理方法一般分接触式和非接触式测量，从提高效率来讲，非接触式测量已成为现代化管理重要手段。
按接触式方式：有WRS2000型铁道车辆车轮踏面/轨头外形快速测录仪及上海地铁常用的模板式工具。
基于虚拟仪器的钢轨磨耗检测系统设计
基于虚拟仪器的钢轨磨耗检测系统设计摘要：目前国内钢轨磨耗检测技术主要限于三种方法：人工检测，效率低、测量误差大;接触式电子设备测量，传感器相对磨耗大;非接触式光学测量，精度高、应用性不强。
为了解决以上存在的问题，本文提出了一种基于虚拟仪器的钢轨磨耗检测的系统设计，该系统主要利用非接触检测原理，结合电涡流位移传感器与NI公司的LabVIEW和PXI设备，实现在线式的实时检测、处理、分析等功能，具有成本低、精度高、操作简单等特点。
验证性实验结果表明了该系统具有比其它方法更优越的性能。
关键词：钢轨;磨耗检测;涡流传感器;虚拟仪器Abstract: The technology of rail wear detection currently in china is mainly de veloped in three methods: manual detection with low efficiency and many errors, contact electronic detection with high relative wear of sensor and optical det ection with high accuracy and low application. So it is very important and nece ssary to develop a set of detection system with high accuracy and application. This article proposed one kind of design for rail wear detection system with no n-contact eddy current sensor and PXI based on Lab VIEW. The system can realize online real-time detection, processing, analysis functions, has advantage in l ow cost, high accuracy, simple operation and so on. The confirmation experiment results have indicated this system has more superior performance than other me thods.Key words: Rail; Wear Detection; Eddy Sensor; LabVIEW1 引言目前，我国铁路机务部门现行的检测钢轨磨耗主要采用落后的检测方法——人工检测，这种测量方法效率低、可靠性差、工作量大、环境恶劣。
钢轨在线打磨列车的运行监测与故障预警系统研究
钢轨在线打磨列车的运行监测与故障预警系统研究钢轨是高铁和铁路运输的关键组成部分，对于保障列车的安全和运行效率至关重要。
然而，随着时间的推移，钢轨会因为列车的频繁通过以及环境的变化而出现磨损和疲劳。
为了确保钢轨的正常运行，钢轨在线打磨列车的运行监测与故障预警系统应运而生。
本文将探讨这一系统的研究和应用。
钢轨在线打磨列车的运行监测与故障预警系统是一种运用先进技术监测和维护钢轨的方法。
该系统通过安装传感器和监测设备，实时监测钢轨的运行状况，并提供预警信号，可及时预测钢轨的故障和磨损情况，从而减少运行风险、提高列车的安全性和经济性。
首先，钢轨在线打磨列车的运行监测与故障预警系统主要依赖传感器来收集和分析数据。
传感器可以安装在钢轨上，通过检测钢轨的温度、应力、振动等参数，获得钢轨的实时状态。
这些数据可以记录和分析钢轨的磨损程度、疲劳裂纹和变形等问题，为后续的维护和修复提供参考。
其次，故障预警是钢轨在线打磨列车的运行监测与故障预警系统的重要功能之一。
系统根据传感器收集到的数据，通过算法和模型进行运算和分析，判断钢轨的健康状况，并提供故障预警信号。
例如，当钢轨表面磨损超过安全范围或者疲劳裂纹出现时，系统会及时发出警报，引起运营部门的关注和维护人员的处理。
此外，钢轨在线打磨列车的运行监测与故障预警系统还包括钢轨打磨技术的应用。
通过采用先进的机械设备和打磨工艺，可以在不影响列车正常通行的情况下，修复轨道表面的磨损和缺陷。
这种在线打磨技术可以延长钢轨的使用寿命，减少运营成本和维护费用。
另外，钢轨在线打磨列车的运行监测与故障预警系统的研究还需要考虑相关的技术挑战和解决方案。
例如，如何确保传感器的准确性和稳定性，以及如何建立可靠的数据分析模型。
同时，系统需要考虑到不同地区和气候条件下的钢轨状况差异，并采取相应的措施进行监测和修复。
最后，在钢轨在线打磨列车的运行监测与故障预警系统的研究和应用中，需要多方合作。
运营部门、铁路管理机构、科研机构和企业等各方应共同努力，共享数据和技术，加强经验交流，以推动钢轨在线打磨列车的运行监测与故障预警系统的研究和发展。
高速铁路钢轨的数据分析与智能维修预测
高速铁路钢轨的数据分析与智能维修预测随着高速铁路的快速发展，钢轨作为铁路交通的重要组成部分，对于确保列车运行的安全和顺畅起着重要的作用。
然而，钢轨在长时间使用过程中会出现疲劳、磨损、裂纹等问题，这对铁路运输安全造成了潜在威胁。
因此，进行高速铁路钢轨的数据分析与智能维修预测具有重要的意义。
数据分析是一项关键的技术，可以帮助我们深入了解和预测钢轨的状况。
首先，我们需要收集大量的钢轨数据，包括运行时间、温度、压力、振动等。
这些数据可以通过传感器和监测系统实时获取，也可以通过历史维修记录和轨检车等手段得到。
然后，我们可以对这些数据进行处理和分析，以探索钢轨的异常状况和未来可能出现的问题。
在数据处理方面，可以采用机器学习和人工智能的方法进行钢轨数据的分类、预测和优化。
通过构建合适的模型，可以实现对钢轨疲劳、磨损和裂纹等问题的预测和诊断。
例如，可以使用支持向量机（SVM）或者深度学习模型如卷积神经网络（CNN）等算法，对钢轨数据进行分类和异常检测，从而及时发现可能存在的问题。
同时，可以利用时间序列分析模型，对钢轨的寿命进行预测，以及计算最佳维修周期和维修方案。
这些模型可以不断学习和优化，以适应不同环境和运行条件下的钢轨状况。
智能维修预测可以帮助铁路公司制定合理的维修计划和调度方案。
通过数据分析和预测，可以实现钢轨维修的及时性、高效性和经济性。
例如，通过对钢轨的状态进行实时监测和预测，可以提前预警维修需求，避免由于意外事故或突发情况造成的交通中断。
同时，可以通过对钢轨数据的分析和维修记录的整合，优化维修资金的使用和维修人员的调度，实现资源的合理分配和利用。
另外，随着物联网和云计算的快速发展，高速铁路钢轨的数据分析与智能维修预测也可以实现跨系统和跨地域的集成和优化。
共享数据和信息可以帮助不同铁路公司之间交流经验和共同解决问题。
同时，通过云端平台的搭建，可以实现多地铁路系统数据的集中存储、处理和管理，提高数据的安全性和效率。
手持式数字钢轨磨耗检测仪的研制
１ 系统 的检 测 原 理 与检 测 方 法
手持式 数字 钢轨磨 耗 检测 仪采 用位 移传 感器采
集信 号 、 片机 处 理 数 据 、Ｃ 单 Ｌ Ｄ实 时 显示 检 测结 果 ，
检 测参数 为钢轨 头部 的顶 面磨 耗 和侧 面磨耗 。检 测
仪 的主要性 能参 数 见表 １ 。
表 ｌ 检 测 仪 的 主 要性 能 参数
分析。
关键 词 ： 耗 ； 片 机 ； 时显 示 ； 差 分 析 磨 单 实 误
中 图 分 类 号 ：２ ６３ Ｕ １ ． 文献 标 识 码 ： Ｂ
０ 前 言
曲线钢 轨头 部 的磨 耗 一直 是铁 道干线 钢轨 失效 的主要原 因 ， 尤其 是 小 半 径 曲 线外 钢 轨 的 侧 面磨 耗
测 量基 准 面要 选 择 钢 轨制 造 公 差最 小 的 部位 ，
即选择 非工作 侧轨 头侧 面 和轨鄂 面 Ｊ ２。检测 仪 的检 测基 准 以轨 头非 工作 面 的侧 面 和其下 鄂斜面 为定位
路 、／ Ａ Ｄ转换模 块 ， 经过 单 片 机 处 理后 ， 检测 结 果 在 液 晶屏 实 时 显 示 。数 据 同 时 存 储 在 单 片 机携 带 的 ＥＰＯ Ｅ Ｒ Ｍ芯 片上 。检 测完 成 后 ， 据 通过 ＭＣ 数 Ｕ的 串 行通 信 接 口移 植 到个 人 计 算 机 Ｐ ｃ上 ， 行 进 一 步 进
维普资讯
试 验 检 测
文章 编 号 ：０７６３ （ｏ６ ｏ．０ ８０ １０ ．ｏ４２ｏ ）５０ ２．３
机 车车辆工 艺 第 ５ ２０ 年 １ 月 期 ０６ ０
手 持 式 数 字钢 轨 磨 耗 检 测仪 的研 制
陈 坤， 李 蔚 ， 廖 耘 ， 立 军 应
万能钢轨磨耗测量器的设计及应用
方案 ， 并详 细 阐述各 种检 测数据 的 测量和仪 器调整 方 法 ， 而 实现 只 用一种仪 器便 能 完成对 各 从
置 双
，、 一 一
磁 性 定位块
刖 嗣
万能钢轨磨耗测量器的设计方案介绍如下 ： １ 分 析确 定 各 种 型 号 的 钢 轨 垂 磨 及 侧 磨 测 量 ）
， 主要从 ｌ Ｊ 铁路检修 ｒ 作 ２ ９
张 明 。 ： 能钢轨磨 耗 测量器 的设计 及应 用 等 万
２ ２ 确定 仪器 框架 ．
第 ６期 （ 总第 １０期 ） ５ 准 装 Ｊ 『 ， ＿ 游 标 的 位 置确 定 对 准 装 中横
对钢 轨 顶 和 侧 进 行 测 ｝时 ， 要 阳游 标 ｊ 需 ｝ 尺 和侧 曲游标 尺 ， 以根据 钢轨 顶 而至 准点 的州 可
２ 结构计算及设计
２ １ 选 定基 准点 ．
ｌ 确 定 方 案
铁路 钢 轨型 号多样 ， 面尺 寸不 同 ， 断 传统 检 测需 要 携带 多种磨 耗测 器 分别 对其进 行测 越 。 以莱 钢 编组区 ｌ ｌ股铁路 为例 ， 陔线 路 是 由 １３型钢轨 、Ｓ ： ＇ ４ ＰＯ
钢 轨和 Ｐ ０型钢 轨ｊ 种 轨 型铺 没 ， ６ 测量 需 分 别 带 蔓
意 见 ２ 。
２ ６ ‘ 定横 向轨型基 准线 、 磨基 准线 ． 确 侧
实现 只用… 种 仪器便 能完 成对 各种 型 号钢 轨 的精确
测 鲑
钢 轨 的睡磨 和侧磨 位 置 ； 型 号的钢 轨断 面尺 寸 差 ， 定 双 向校 准 装 置 的基 准 确 线 以及乖 向 和侧 向游标 卡尺 的基准线 ；
５ 没计 制 作 万 能 游标 式 钢 轨 磨 耗 测 量 器 的 鉴 ） 定平 台 ， 以定期 校定 ， 保证测 量 精确度 。
钢轨磨耗数据检测采集仪[实用新型专利]
![钢轨磨耗数据检测采集仪[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/a3a623a2c850ad02de8041ea.png)
专利名称：钢轨磨耗数据检测采集仪
专利类型：实用新型专利
发明人：孙新忠,陈万春,陆化平,成通贵,李春园申请号：CN200720102405.1
申请日：20070830
公开号：CN201117092Y
公开日：
20080917
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及一种钢轨磨耗数据检测采集仪，它属于一种测量钢轨磨损状态的电子检测数据采集设备。
本实用新型主要是解决现有的钢轨磨耗检测设备存在着不能自动记录、采集钢轨磨耗数据和费时费力的技术难点。
本实用新型的技术方案是：钢轨磨耗数据检测采集仪，它包括磨耗大架、侧磨游标尺、垂磨游标尺和固定螺栓，其中：它还包括两个电子显示器和数据采集器，侧磨游标尺和垂磨游标尺通过固定螺栓分别装在电子显示器上，装有垂磨游标尺的电子显示器垂直设在磨耗大架测轨拱顶部的中部，装有侧磨游标尺的电子显示器水平设在磨耗大架测轨拱一侧的下部，两个电子显示器通过导线与数据采集器连接。
申请人：孙新忠
地址：030013 山西省太原市建设北路186号
国籍：CN
代理机构：山西五维专利事务所(有限公司)
代理人：雷立康
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基于点云配准与最近邻搜索的钢轨磨耗测量方法
基于点云配准与最近邻搜索的钢轨磨耗测量方法目录1. 内容概要 (2)1.1 研究背景 (2)1.2 研究目的与意义 (3)1.3 国内外研究现状 (4)2. 基础理论 (6)2.1 点云数据处理基础 (8)2.2 点云配准方法 (8)2.3 最近邻搜索算法 (9)3. 钢轨磨耗测量方法 (11)3.1 钢轨磨耗特点分析 (11)3.2 点云配准算法设计 (12)3.2.1 特征提取 (14)3.2.2 对齐策略 (14)3.2.3 配准精度评估 (15)3.3 最近邻搜索算法在磨耗测量中的应用 (16)3.3.1 磨耗点识别 (17)3.3.2 磨耗深度计算 (18)3.3.3 磨耗面积估算 (19)4. 实验与分析 (19)4.1 实验数据准备 (21)4.2 点云配准实验 (22)4.2.1 配准效果分析 (23)4.2.2 配准速度评估 (24)4.3 磨耗测量实验 (25)4.3.1 磨耗识别结果分析 (26)4.3.2 磨耗测量精度评估 (27)4.4 结果对比与分析 (28)5. 结果讨论 (29)5.1 配准算法性能分析 (31)5.2 磨耗测量结果分析 (32)5.3 方法优缺点讨论 (33)1. 内容概要本文旨在探讨一种基于点云配准与最近邻搜索的钢轨磨耗测量方法。
首先，概述了钢轨磨耗检测的重要性及其在铁路安全运行中的关键作用。
接着，详细介绍了点云数据处理技术的原理以及如何通过对钢轨表面进行三维扫描来获取其点云数据。
随后，重点阐述了点云配准算法的选择与应用，确保不同扫描周期内钢轨点云数据的精确定位与匹配。
在此基础上，结合最近邻搜索技术，提出了一种高效、精确的钢轨磨耗测量方法，通过对扫描点云的比较分析，实现对钢轨表面磨损程度的定量评估。
通过实际案例验证了本文提出的方法在钢轨磨耗测量中的可行性和有效性，为铁路安全检测和维护提供了技术支持。
1.1 研究背景随着我国铁路运输事业的快速发展，钢轨作为铁路基础设施的重要组成部分，其磨损情况直接关系到铁路的安全性和运营效率。
钢轨波浪磨耗检测系统
钢轨波浪磨耗检测系统
刘伶萍;戚妍娟;蒋曙光;甄宇峰;杨爱红
【期刊名称】《铁路技术创新》
【年(卷),期】2012(000)001
【摘要】1 概述钢轨波浪磨耗是钢轨顶面沿纵向分布的周期性类似波浪形状的不平顺现象,是产生噪声和引起轮轨相互作用力变化的主要原因之一.目前工务段尚无检测钢轨波浪磨耗的专门仪器,主要靠技术人员观察,凭经验判断.典型磨耗波形出现后,用平尺或塞尺测量复核,这时波浪磨耗往往已达0.3 mm以上.现场对钢轨波浪磨耗的处理方式主要是打磨,打磨车每次的打磨能力为0.1～0.2 mm.由于钢轨波浪磨耗发现时已较严重,需要多次打磨,打磨成本很高,且有时打磨不到位,并未完全消除波浪磨耗,导致以后运行中波浪磨耗会很快发展,最终只能换轨.
【总页数】3页(P53-55)
【作者】刘伶萍;戚妍娟;蒋曙光;甄宇峰;杨爱红
【作者单位】
【正文语种】中文
【相关文献】
1.钢轨波浪磨耗检测系统的研究开发 [J], 刘伶萍;杜鹤亭;杨爱红
2.城市轨道交通钢轨波浪形磨耗检测仿真研究 [J], 翟国锐;贺延芳;魏秀琨
3.轮轨耦合系统横向动态响应特性对钢轨波浪磨耗的影响 [J], 潘兵; 王安斌; 高晓刚; 刘浪
4.基于现场测试对波浪形磨耗钢轨打磨处理效果的研究 [J], Li Jun
5.地铁钢轨波浪磨耗检测系统研制及应用 [J], 侯智雄;王昊;赵延峰;李颖;秦哲;杨爱红
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基于DSP的铁道钢轨外形磨耗测量仪数采系统
基于DSP的铁道钢轨外形磨耗测量仪数采系统
彭艳;周文祥;田文杰
【期刊名称】《仪表技术与传感器》
【年(卷),期】2011(000)004
【摘要】根据钢轨外形磨耗测量仪的工作原理,设计了基于DSPTMS320F2812数据采集系统的硬件方案和软件方案.主要介绍了光电编码器与DSP的硬件接口及数采系统的供电方案;并阐述了EV模块的初始化程序和钢轨轨头数据采集与处理流程.实践证明,该系统能够准确、方便地测量铁道钢轨轨头曲线外形,并计算得出垂直磨耗与侧面磨耗值.
【总页数】4页(P31-34)
【作者】彭艳;周文祥;田文杰
【作者单位】西南交通大学牵引动力国家重点实验室,四川成都610031;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,四川成都610031;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,四川成都610031
【正文语种】中文
【中图分类】TH85
【相关文献】
1.对称 T型钢轨外形磨耗测量仪研究 [J], 朱冰冰;周文祥;陈龙
2.铁道车轮多点直径测量仪的数采系统研究 [J], 王辉艳;周文祥;孙效杰
3.基于Android的铁道车轮外形测量仪人机界面的研究 [J], 陈龙;周文祥;朱冰冰
4.基于DSP的嵌入式数采系统滤波算法设计与实现 [J], 杨健;张慧慧
5.基于多DSP的车轮外形磨耗动态检测系统 [J], 薛冰;陈红军;靳文瑞
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
钢轨轮廓及磨耗检测系统
钢轨轮廓及磨耗检测系统
王昊
【期刊名称】《铁路技术创新》
【年(卷),期】2012(000)001
【摘要】钢轨是铁路线路中最为重要的设备之一,其主要作用是支撑并引导机车车辆的车轮,在列车运行中直接承受来自车轮的载荷和冲击.其状态是否完好直接关系到列车的运行安全.钢轨疲劳损伤后,主要表现为轨头磨耗,包括垂直磨耗、侧面磨耗等,这些损伤直接影响铁路的运营安全,因此对钢轨轨头轮廓进行定期检测十分重要.钢轨轮廓及磨耗检测系统(简称系统)正是基于这一目的研发的动态检测系统.
【总页数】2页(P51-52)
【作者】王昊
【作者单位】
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于几何特征的钢轨磨耗检测系统的研究 [J], 鞠标;朱洪涛;徐鞠萍;王志勇
2.基于机器视觉的钢轨磨耗检测系统研究 [J], 唐晓敏;王培俊;吕东旭;李文涛
3.基于激光轮廓扫描仪的钢轨磨耗检测系统 [J], 王德明;王桂宝;张广明;孙冬梅
4.钢轨断面全轮廓磨耗的激光视觉动态测量 [J], 李文涛;王培俊;王猛;陈鹏;李柏林
5.地铁钢轨波浪磨耗检测系统研制及应用 [J], 侯智雄;王昊;赵延峰;李颖;秦哲;杨爱红
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过采集仪对其进行连续的采集、存储。
（２）数据处理功能。数据处理功能可对采集的原始数据经串行接口 数据检测采集分析处理系统为硬件且与计算机巾编制的磨耗软件相结 合，形成一套管理系统。可在现场对磨耗值进行采集和储存，无须人工记 录，采集和储存的磨耗数据通过连线传输到计算机中，在计算机中装上 与其匹配的软件。便可自动生成报表（磨耗台账表、月报表和预测分析换 轨表）同时可对数据进行分析处理和预测处理技术，对每个曲线钢轨更 换周期的磨耗量可进行统计、查询、打印、汇总。从而，掌握钢轨磨耗状态 及规律．确定更换磨耗钢轨的数量，以此可指导大修、维修换轨计划的安 排。是工务部门对曲线钢轨磨耗最有效的管理系统。 与计算机连接并运行磨耗软件程序后进行原始数据的导入、存储。 （３）数据分析功能。本功能可对多次采集的磨耗数据处理结果进行 综合分析，根据每个曲线不同的月磨耗率，并优选出最大的月磨耗率，对
０３００１３．
重复度：≤１／２测量精度； 环境温度：一４０℃一７０℃； 环境湿度：≤８０％；
电源：５号电池；
Ｔｈｅ
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ－ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ－ａｎａｌｙｚｉｎｇ－
ａｎｄ．．ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ
ｏ［；Ｒａｉｌ Ｗｅａｒ
５系统功能简介
磨耗数据及分析系统能对采集的磨耗数据进行运算处理、统计，然 后生成一系列相应的报表，以便管理人员进行查询、分析及下达维修、大 修任务。利用该系统可完成路局、分局和站段的三级管理，可进行查询被 采集的所有钢轨的磨耗数据及相应的曲线要素、坡度、生产日期及钢轨
生产厂家等有关数据，并可对不同的材质的钢轨进行更换周期的统计、 分析。
目前。利用游标式或电子磨耗仪观测曲线钢轨磨耗，对观测的数据 必须进行人工记录，且不能进行数据管理。为了更好、及时、准确地掌握 曲线钢轨的磨耗状态、磨耗规律，从而确定磨耗钢轨的更换周期，于是着
手研制“智能型钢轨磨耗仪”成为当前首要的任务。
２研制设想
我们受郑州铁路局科研所生产的电子磨耗仪的启发，研制钢轨磨耗
丝绳使用的安全性和经济性．这对煤矿安全生产有着非常重要的意义。 第一作者简介：宋彤菊，女，１９７２年１１月生，１９９６年毕业于山西矿 业学院机械制造专业，工程师，山西省煤炭职工培训中心，山西省太原 市，０３０００６．
＇
（责任编辑：胡建平）
Ｔａｌｋｉｎｇ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ
Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ Ｌｉｆｅ Ｅｘｐｅｃｔａｎｃｙ ｏｆ Ｍｉｎｅ Ｈｏｉｓｔｉｎｇ Ｃａｂｌｅ
科技情报开发与经济
文章编号：１００５—６０３３（２００７）３２—０２６５—０２
ＳＣＩ—ＴＥＣＨ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ＆ＥＣＯＮＯＭＹ
２００７年第１７卷第３２期 收稿日期：２００７～０９—０６
钢轨磨耗数据检测采集分析处理系统研制及应用
荆、新忠
（太原铁路局太原工务段，山西太原，０３００１３）
中央处理器：ＣＰＵ 内存：６４ＭＢ以上； 硬盘：８００ＭＢ以上：
（２）采集仪与计算机连接后，数据转储快速、可靠。适用于Ｗｉｎｄｏｗｓ
系统或ＸＰ系统的台式机。
其他：ＳＶＧＡ显示器、标准键盘和鼠标、针式、喷墨或激光打印机；
操作系统：Ｗｉｎｄｏｗ９８以上操作系统。
５．２．２．２使用操作说明
（３）对钢轨磨耗数据检测采集系统软件上机运行。对２００４年１月至 ２００４年１０月石太上行侧磨数据调用．该系统运行正常．能够实际反映钢 轨及铺设位置的各种参数，并及时筛选预测达到轻伤标准的轨号及位置 并根据线性发展趋势预测达到重伤钢轨的状况．作为安全控制点。 （４）采集仪带有背光灯使我们在隧道内作业能看清情况，不影响观 测的钢轨的磨耗值，保证了现场采集的磨耗数据的准确性。
Ｄａｔａ
ＳＵＮ Ｘｉｎ－ｚｈｏｎｇ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｅｘｐｏｕｎｄｓ ｔｈｅ ｎｅｃｅｓｓｉｔｙ，ｉｄｅａｓ ａｎｄ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ—ｃｏｌｌｅｃｔｉｉｎｇ—ａｎａｌｙｚｉｎｇ— ａｎｄ－ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｒａｉｌ ｗｅａｌ＂ｄａｔａ，ａｎｄ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ，ｓｙｓｔｅｍ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｆｉｅｌｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
（１）安装磨耗软件，并进行注册后．方可使用。 （２）现场需对管内的所有曲线进行调查，具体包括：曲线进行编号； 测点号及位置的确定；钢轨种类；钢轨铺设日期；钢轨生产厂家等。并根 据软件的菜单“基础设置”逐条曲线进行填写。填写的数据会自动存储到
钢轨磨耗台账表中。 （３）导人数据库（线库ＱＸＤ．ＤＢＦ），这里需要说明的一点：曲线标 号程序会自动把每条线路的曲线按里程的递增排序、编号。如石太下行 第一曲线程序会自动编为ｘ０３０３００ｌ。
ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ．
ＫＥＹ
２６６
万方数据
Ｗ．ＯＲＤＳ：ｒａｉｌ ｗｅａｒ；ｄａｔａ—ｍｅａｓｕｒｉｎｇ—ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ－ａｎａｌｙｚｉｎｇ－ａｎｄ—ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
ｓｙｓｔｅｍ；ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ
系统是工务部门对钢轨磨耗最有效的管理、测量系统，可在全路推广，市 场前景广阔。
５．２磨耗数据采集仪主要性能技术指标及使用维护说明
测量精度：垂直磨耗±Ｏ．３０ ｍｍ。侧面磨耗±０．３０ ｍｍ； 读数精度：０．０１
ｔｏｎｉ；
（责任编辑：胡建平）
第一作者简介：孙新忠，男，１９７０年１月生，２００４年毕业于石家庄铁 道学院土木工程系。工程师，太原铁路局太原工务段，山西省太原市．
ｍｉｌｌ。
测量精度：垂直磨耗±０．３０舢，侧面磨耗±０．３０ ｒａｍ；
读数精度：Ｏ．Ｏｌ
ｍｍ；
重复度：≤１／２测量精度；
环境温度：一４０℃一７０℃； 环境湿度：≤８０％； 电源：纽扣电池；
侧磨读数：≤３０ ｍｉｌｌ，垂直读数≤２０ ５．２．１主要性能技术指标
大修、维修换轨计划的安排；可完善钢轨的磨耗台账，无须人工填写，此
基本构造包括磨耗大架（采用钢板经过表面去磁、打磨、整体线切 割、彩镀而成）；侧、垂磨游标尺；电子显示器；标准钢轨头部模块；２个 ＲＳ一２３２串行通信接口及连线组成。 ５．１．２主要技术指标
主要技术指标如下：
其预测分析的依据。预测钢轨达到重伤１９ ｍｉｌｌ时的时间。 由于该系统为硬件且与计算机中编制的磨耗软件相结合，形成一套 管理系统，现场运用微鍪嘲｝盘操作，从而取代了人工记录，提高了工作效 率、减少了工作量；对钢轨磨耗规律的掌握和不同厂家钢轨的耐磨性研 究具有重要的意义；可对钢轨的磨耗量进行统计、查询；对达到钢轨磨耗 轻伤标准的，可根据不同曲线的最大磨耗速度预测达到重伤标准时的换 轨时间进行定性分析，从而确定磨耗钢轨的更换数量、周期，以此可指导
３研制方案的确定
３．１基本构造及原理的确定
如：现对石太上行第五个曲线第一观测点进行测量，键盘须输入 Ｓ０３０３００５ｌ，再按下储存键，则数据被储存起来。通过连线与计算机连接，
～，●‘……………………，●…一～ｒ…一…‘
综上所述，在提升钢丝绳的使用中，我们必须从选择、使用、维护、检 查等几个方面层层人手，严格管理．提高钢丝绳的使用寿命，从而提高钢
３．１．１钢轨磨耗数据检测仪基本构造
钢轨磨耗数据检测仪基本构造为：磨耗大架、侧、垂磨游标尺；电子
级铁路的装备却承担着Ｉ级铁路的运量。作为行车基础的铁路轨道，钢
轨是轨道结构最重要的组成部件，它的强度、状态直接关系到铁路运输 的安全、平稳和畅通。为此，及时准确地掌握曲线钢轨的磨耗状态：从而 确定磨耗钢轨的更换周期成为工务部门确保行车安全的主要措施之一。
显示器；标准钢轨头部模块；２个ＲＳ一２３２串行通信接口及连线组成。 ３．１．２钢轨数据采集仪基本构造的确定
（１）ＣＰＵ采用带双串口的ＣＰＵ来完成对２个卡尺的数据采集，同时 其中一个要完成和上位机的通信．串口工作状态根据上位机的命令来切 换。 （２）电池采用两节５号电池，可以承受的最低工作温度为一３０。Ｃ左 右，如果我们能选到更好的电池，可以考虑替换。 ３．１．３磨耗软件编制原理的确定 （１）数据检测、采集功能。该功能可对钢轨的磨耗状况进行检测并通
ＳＯＮＧ Ｔｏｎｇ－ｊｕ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｓｅｖｅｒａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｌｉｆｅ ｅｘｐｅｃｔａｎｃｙ ｏｆ ｍｉｎｅ ｈｏｉｓｔｉｎｇ ｃａｂｌｅ，ｗｈｉｃｈ ｈａｖｅ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖａｌｕｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｉｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ． ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ：ｈｏｉｓｔｉｎｇ ｃａｂｌｅ；ｌｉｆｅ ｅｘｐｅｃｔａｎｃｙ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｍｅｔｈｏｄ
４产品试制
该产品于２００３年１１月研制成功．与２００３年１２月５日进行了现场
５．２．２磨耗软件使用维护说明
５．２．２．１
系统运行环境
３５０ ＭＨｚ；
测试．该系统的各项性能指标都达到了预期的目的。具体数据如下： （１）对已磨耗的６０ ｋｓ／ｍ轨头进行了断面测量，使侧磨耗仪与采集仪
连接后，能满足误差要求。
２４４．１５２
为钢轨磨耗检测仪．后部分为手持式智能数据采集仪，二者通过ＲＳ一２３２
串行通信接口，进行数据交换，它具有数据采集、数据存储及和上位机数 据通信的功能。
ｋｍ正线中，曲线累计３９４处计１ １２．２４３ ｋｍ。其中半径在４５０
ｍ
以下的曲线１８０处汁６４．Ｉ ｋｍ。占曲线总长的５７．１％。随着铁路客运和货 运日益增长，列车速度、轴重和密度也相应增加．致使石太线原设计为Ⅲ
摘要：论述了研制钢轨磨耗数据检测采集分析处理系统的妊要性、思路与原理，着重