在役钢轨缺陷综合检测监测设备开发与应用

中国铁道科学研究院集团有限公司

新型轮式超声波传感器

    安全是铁路行业平稳运行的基石，关乎着无数人的出行与国家经济的发展。传统的钢轨检测技术，在高速检测场景下存在诸多问题，难以满足日益增长的铁路运营需求。由此，项目组开展技术攻关，成功研制在役钢轨缺陷综合检测监测设备，为铁路安全保障带来全新变革。

    一、主要科技创新

    针对钢轨内部缺陷检测，设计新型轮式超声波传感器，利用超声波多通道并行发射接收实时处理技术，配合探轮精准自动对中技术，再结合基于神经网络和决策树算法的钢轨伤损智能识别方法，攻克高速钢轨探伤时超声波耦合不佳、数据处理量大、识别模态复杂等难题，实现80km/h检测速度下钢轨内部缺陷的实时探测与精准识别，探轮对中精度国际领先，为铁路安全提供更可靠的保障。

    针对钢轨浅表层缺陷检测，深入探究铁磁性材料动态磁化过程机理，设计出加长磁轭的柔性滑靴式阵列漏磁探头，提出多通道自适应滤波算法，克服高速检测时不饱和磁化、提离振动等问题，首次实现速度 80km/h 的钢轨浅表层缺陷快速漏磁检测，填补行业空白，推动铁路检测技术进步。

    针对单一检测技术难以全面覆盖钢轨各种缺陷的问题，采用超声波和电磁相结合的检测技术，构建基于钢轨片段值的同源触发和主动同步机制，提出基于缺陷特征提取的多源异构数据融合分析方法，将钢轨内部和浅表层缺陷的快速全面检测技术成功集成，实现数据融合分析，为铁路安全提供全方位、高精度的保障。

    针对结构复杂、传统检测技术受干扰严重的道岔等重点区段，采用基准信号与采集信号在同一特征空间分解的技术，提出基于独立成分分析的道岔钢轨导波监测信号处理方法，首次实现基于超声导波的道岔等重点区段钢轨断轨监测技术，解决铁路重点部位的安全监测难题。

    二、项目评价

    研制的钢轨探伤车成功替代进口探伤系统，整车技术指标达到国际先进水平，其中钢轨表面伤损高速漏磁检测系统属国际首创，在多个关键指标上领先，彰显了我国铁路技术自主创新的硬实力。

    三、成果及效益

    依托国家重大项目，攻克多项关键技术难题，研制出一系列具有自主知识产权的检测系统与设备，提出“钢轨综合数据集成管理方案”，研发相关平台和系统，更好地为铁路安全运行保驾护航。项目获发明专利17项，发表论文54篇，形成国家标准1项、国铁集团标准规章2项。目前，该成果已在国内广泛推广应用，并出口雅万铁路，累计签订销售额7.81亿元具有显著的经济效益。

 GTC-80ⅡX型钢轨探伤车