《線上高速鐵路鋼軌電磁集成檢測技術的仿真與實現研究》是依託南京航空航天大學，由王平擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：線上高速鐵路鋼軌電磁集成檢測技術的仿真與實現研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王平
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高速鐵路損傷的缺陷主要表現為斜線狀接觸疲勞裂紋，具有很大的隱蔽性和危險性，對其巡檢已成為世界各國無損檢測的重大課題。現有鐵軌巡測設備通常採用接觸式超聲測量技術，具有檢測盲區，故障識別率和巡檢速度均不理想，且不能檢測鋼軌的應力情況而做出故障預報，無法真正解決我國高速鐵路巡檢問題。.本項目採用電磁檢測方法，通過仿真及試驗研究，並結合鋼軌實際案例進行分析驗證，建立起在高速運動的交直流激勵作用下，被測鋼軌材料及其表面、亞表面一定深度下的鋼軌裂紋、應力和微觀結構變化等多種因素與被測材料表面三維等效脈衝渦流電磁場、磁泄漏和剩磁、巴克毫森噪聲信號回響的關係模型，並分析其回響磁場時域、頻域的特徵，得出被測鋼軌裂紋特徵、應力分布，微觀隱性缺陷等信息。.項目具有非接觸測量，適合高速巡檢、能夠同時檢測不同深度情況下的裂紋，並能檢測鋼軌一定深度的應力分布和微觀結構從而進行故障預報的優勢，解決這一難題。
結題摘要
高速及重載鋼軌線路的裂紋和應力容易造成故障並引發重大安全事故。現有的無損超聲等探傷手段需採用耦合劑，無法實現高速巡檢，存在表面探測盲區，並且無法檢測鋼軌應力集中等現象。本課題以電磁檢測原理，採用仿真和實際實驗結合的方法，針對高速運動條件下的鐵磁性材料磁化特性進行研究，對高速運動狀態激勵和感測結構進行最佳化，並針對運動產生的渦流效應進行分析和利用，最終得到高速條件下非接觸方式進行鋼軌裂紋巡檢檢測方法。包括： （1）本項目採用有限元技術對高速巡檢條件下的漏磁現象、渦流現象、磁化效果、激勵方式與信號之間的關係等進行了仿真，並據此對高速運動狀態激勵和感測結構進行霍爾效應、線圈和磁阻等多種方式的最佳化和組合，得到高速條件下非接觸的方式進行鋼軌裂紋巡檢檢測的測量結構，並在實際的試驗驗證平台上進行了驗證。 （2）本項目針對不同速度條件下的不同寬度、深度和傾斜角度等缺陷特徵與檢測信號之間的關係進行了仿真，得到了採用神經網路進行巡檢速度補償和缺陷特徵提取的方法，並在實際試驗驗證平台上進行了驗證。 （3）本項目設計了高速漏磁檢測試驗和驗證平台，驗證了最高200km/h速度下的最小0.1mm寬度鋼軌裂紋的快速巡檢的有效性。 此外，項目採用巴克豪森原理，對鋼軌的應力分布微觀隱性缺陷等信息進行檢測。包括： （1）項目實現了巴克豪森原理針對鋼軌進行應力檢測，並提出和實現了“峰寬比”以及小波變換等方法等多種新特徵值的提取方法； （2）項目針對巴克豪森檢測方法的溫度效應進行了研究，並採用神經網路等方法對溫度效應進行了補償。 （3）開發了手推式鋼軌應力巡檢原理樣車，並在上海鐵路局實際線路上得到了驗證。 如上所述，本課題研究以高速和非接觸的方式進行鋼軌裂紋巡檢的方法，得出被測鋼軌裂紋特徵、應力分布和微觀隱性缺陷等信息。項目具有非接觸測量，適合高速巡檢、能夠檢測不同深度情況下的裂紋，並能檢測鋼軌一定深度的應力分布和微觀結構，從而進行故障預報的優勢。對鋼軌的服役情況進行安全監控、故障檢測、預警和壽命分析，突破國外同行業的技術壟斷，滿足鐵路運營部門的重大需求。
