【技术实现步骤摘要】
在役钢轨超声导波缺陷识别与判定方法
[0001]本专利技术属于无损检测
，涉及在役钢轨超声导波缺陷识别与判定方法。
技术介绍
[0002]在我国铁路是人们出行选择的重要交通工具之一，其在人员交通运输和货物运输方面占据重要的位置。目前，高速铁路已作为我国自主创新的标志性成果领跑世界。随着高速铁路的迅速发展，无缝线路得到了广泛的应用，使得铁路的运载能力和运输速度得到了大幅提升，这对铁路系统的各组成模块的安全性形成了严峻的考验。钢轨作为列车运行基础的重要组成部分，其直接承受机车车辆的各种荷载。若钢轨在服役期间出现损伤尤其是断裂情况，将严重威胁列车的行车安全，甚至造成列车脱轨及倾覆等重大安全事故。因此，为了保障列车的行车安全，对钢轨的结构健康进行实时监测和评估具有重要的意义。
[0003]高速铁路速度高、密度大，手推式探伤小车、大型钢轨探伤车、轨道电路等传统方法已难以实现对无缝线路的长期实时监测评估，从而面临安全服役的可控性难题。超声导波检测技术因其具有单点激励、长距离检测、全截面覆盖、高效低成本等优势已成为无损检测领...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.在役钢轨超声导波缺陷识别与判定方法，其特征在于，具体为，首先，在完好无损的钢轨上布置超声导波检测节点，对接收的超声导波时域信号进行预处理，建立超声导波信号基准库；其次，将超声导波信号基准库和待测钢轨上采集的超声导波信号相结合来构建超声导波信号分析矩阵的Hankel矩阵；再次，对Hankel矩阵进行SVD奇异值分解和ICA独立成分分析后，获得的独立成分和对应的权重矢量；最后，依据独立成分和对应的权重矢量，完成对钢轨缺陷的识别与判定。2.根据权利要求1所述的在役钢轨超声导波缺陷识别与判定方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、基于一发一收机制，在完好无损的钢轨上布置超声导波检测节点，对一监测区间内接收的超声导波时域信号经过预处理后，建立超声导波信号基准库；步骤2、随机选择部分待测钢轨上采集的超声导波信号与超声导波信号基准库相结合来构建分析矩阵，并依据所建立的分析矩阵构建Hankel矩阵；步骤3、对Hankel矩阵H进行SVD奇异值分解，获得去除周期性干扰后的Hankel矩阵E，然后根据矩阵E获得去除周期性干扰信号后的有效信号B；步骤4、对有效信号B进行ICA独立成分分析，获得独立分量和对应的权重矢量，依据独立分量的权重矢量是否存在显著的阶跃性特征，即可判定当前检测超声导波信号中是否存在缺陷；步骤5、将步骤2
‑
4重复进行多次后，根据步骤4得到的独立成分及其对应的权重矢量即可实现对钢轨缺陷的识别与判定。3.根据权利要求2所述的在役钢轨超声导波缺陷识别与判定方法，其特征在于，所述对一监测区间内接收的超声导波时域信号进行预处理具体为，对监测区间内接收的超声导波时域信号进行AD采集前端处理、AD采集和频散补偿，所述AD采集前端处理主要包括滤波、放大和限幅。4.根据权利要求2所述的在役钢轨超声导波缺陷识别与判定方法，其特征在于，所述步骤2具体为，从建立的超声导波信号基准库和随机选择部分待测钢轨上采集的超声导波信号构建的分析矩阵表示如下：X1＝[x1,x2,...,x
N
](1)式(1)中，N表示选取的信号总个数；依据(1)式所示的分析矩阵，构建式(2)所示的Hankel矩阵为，式(2)中，n表示从超声导波信号基准库中选取的信号个数，其中1＜n＜N，如果令m＝N
‑
n+1，此时H∈R
m
×
n
；为了获得最大的噪声移除效果，若信号长度N是偶数，则Hankel矩阵满足n＝N/2+1和m＝N/2；若信号长度N是奇数，则Hankel矩阵满足n＝(N+1)/2和m＝(N+1)/2。5.根据权利要求4所述的在役钢轨超声导波缺陷识别与判定方法，其特征在于，所述步
骤3具体为，对Hankel矩阵H进行SVD奇异值分解，得到H＝UΣV
T
(3)式(3)中，上标T表示矩阵的转置，U＝[u1,u2,...,u
m
]，u
m
表示左奇异向量；V＝[v1,v2,...,v
n
]，其中v
...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏小源，周玉兰，许子健，肖宇，陈海强，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：
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