摘要：铁路钢轨扣件的缺陷检测是铁道安全巡检中极为重要的工作之一。为提高钢轨扣件维护工作的效率,基于深度学习的方式进行巡检。而使用当前主流的目标检测模型进行钢轨扣件缺陷的检测时,模型体积大、参数量多等因素导致无法同时平衡检测准确度和速度。采用压缩与激活(SE)注意力机制与坐标注意力(CA)机制组成的双注意力机制对YOLOv5模型进行改进;重新设计网络,选用MobileNetv3作为主干网络,同时引入含有GSConv模块的Slim-Neck结构和轻量级上采样算子,以降低计算成本;将YOLOv5的坐标损失函数修改为SIoU,以提升训练时的收敛速度,使得模型更加轻量化。使用改进后的模型在钢轨扣件数据集上进行测试,结果显示,单张扣件图片的检测时间为53.8 ms,检测速度为17.9帧/s,并且模型大小仅有8.3 MB,符合模型体积小、检测效果佳的要求。

摘要：研究目的:钢轨扣件是轨道结构的重要组成部件,直接影响列车运行的安全与舒适。伴随铁路的发展,扣件系统不断变化以适应新的市场需求。本文通过研究钢轨扣件的衍化过程,结合专利技术分析,提出我国扣件发展的思路与建议。研究结论:(1)扣件系统设计选型时应根据设计荷载、设计参数、材料特性、动态响应等,合理选用不同类型的扣件,实现安全运营、经济合理、性能最优;(2)扣压件的形状由简单衍化为复杂,紧固件由施工养护困难、精度难以保证衍化为施工便捷、养护方便、精度高,弹性基板的弹性效果由较差衍化为较好,性能得到逐步提升;(3)国内外专利技术统计分析表明,我国钢轨扣件伴随高铁及城市轨道交通的发展,目前处于高速增长期,研究热点主要集中在检测装置、减振降噪、受力性能优化等领域;(4)钢轨扣件未来将向着适应性更强、系统性能更优、结构更多元化、可控性更强、安装养护更简单等方向发展;(5)本研究结果可为钢轨扣件结构创新设计和改进提供参考。

摘要：基于黏弹性材料动态恢复力由非线性弹性恢复力和非线性阻尼力叠加而成的理论基础,运用理论与动态试验相结合的方法,提出一种钢轨扣件减振橡胶动态恢复力模型,着重揭示一阶、三阶和五阶动刚度对激励频率和振幅的依赖性。运用最小二乘拟合法确定各阶动刚度中所含未知参数,并利用理论模型重构恢复力-位移回线,最终将其与试验曲线相比较。研究结果表明:钢轨扣件减振橡胶具有明显的非线性特性,其动态刚度与振幅和频率之间呈复杂的曲面关系;本文所建动态力学模型可为钢轨扣件减振橡胶的动态分析和优化设计提供了一定的理论支持。

摘要：基于黏弹性材料动态恢复力由非线性弹性恢复力和非线性阻尼力叠加而成的理论,提出钢轨扣件减振橡胶的动态力学模型.根据实际工作状态对减振橡胶进行动态试验,对试验数据进行拟合分析,并验证了拟合的有效性.分析研究了振幅和频率对非线性弹性恢复力、非线性阻尼力以及动态刚度的影响规律.结果表明:随着振幅的增加,弹性恢复力和迟滞阻尼力迅速增大,动刚度值也相应增大;随着激励频率增加,弹性恢复力略有减小,阻尼力有所增大,同时,动刚度也有增大的趋势.

摘要：提出基于在线学习策略的扣件区域定位算法,即根据轨道图像的先验知识和模板匹配方法定位扣件区域,利用在线学习策略动态地更新模板库,使算法能够在多线路的轨道图像中定位扣件区域,并自动标注扣件样本;提出基于深度卷积神经网络的扣件缺损识别算法,即根据扣件区域图像的尺寸较小、图像内容相对单一的特点设计识别算法的网络结构,采用样本随机排序策略的数据增强方法,以减小样本数量失衡对识别性能的影响。基于多线路钢轨扣件试验数据集对检测方法进行试验验证,结果表明:该方法可在不同线路的轨道图像中精确定位扣件区域并识别扣件缺损,扣件区域定位平均检测率达到99.36%,扣件缺损识别平均精确率达到96.82%,具有较高的可靠性和较强的多线路适应能力。

摘要：为了掌握钢轨扣件减振橡胶中阻尼的分布及其随振幅和频率的变化规律,对减振橡胶元件受压和受剪两种扣件进行了试验研究。建立钢轨扣件减振橡胶非线性弹性力和混合阻尼叠加的动力学模型,完成模型参数识别及结果检验。根据所建立的动力学模型计算各试验工况下的弹性变形能、阻尼耗能和结构损耗因子。分析发现:压缩和剪切两种扣件减振橡胶的阻尼参数随振幅和频率的变化规律相似,弹性变形能、阻尼耗能和结构损耗因子均随振幅的增大而显著增大,而受频率的影响较小。相同工况下,压缩型扣件减振橡胶的结构损耗因子远大于剪切型扣件,说明压缩型扣件在发挥减振功能时,其耗能特性优于剪切型扣件,而隔振特性劣于剪切型扣件。因此,在钢轨扣件创新设计时,可以通过控制减振橡胶压-剪组合变形,来实现扣件隔振和衰减振动能量两功能的均衡发挥,将结构损耗因子作为设计过程中的控制指标。

摘要：采用Solidworks软件建立了WJ-2型弹条扣件三维有限元模型,对弹条在自由状态和标准安装状态下的固有频率和振型进行了分析,得知该弹条在服役状态下与轮轨波磨激励一致时易引发共振,且其共振频率位于尾部支承位置,与现场断裂位置一致。基于此,在不影响WJ-2型弹条扣件配套设施的前提下,对该弹条结构进行优化设计,并分别对弹条内腔掏空后无填充阻尼材料、填充橡胶及填充铁素体球墨铸铁等3种工况进行仿真分析。结果表明,弹条内腔填充灰口铸铁时,其减振性能良好,但力学性能不佳;弹条内腔填充铁素体球墨铸铁时,其力学性能良好,但收效同样不明显。

摘要：针对传统方法己经不能满足线路检修的需要,设计了一种基于计算机视觉的钢轨扣件螺母缺失检测系统,建立了钢轨扣件螺母缺失检测系统的系统框架,提出了一种基于特定区域像素点扫描统计的扣件定位算法,使用了主元分析法算法来提取扣件螺母特征向量,并利用最小距离分类器对扣件进行分类。实验结果表明,该系统能有效地自动识别钢轨扣件螺母是否缺失,能在一定程度上代替扣件系统螺母的人工巡检。

摘要：轨地过渡电阻降低是城市轨道交通系统中杂散电流产生的重要原因。建立了钢轨扣件整体仿真模型,分析了扣件组表面电阻的组成及分布,利用Ansoft软件仿真研究了不同污层电导率下的表面电阻值,以及厚度和污秽分布情况对扣件表面电阻的影响。研究成果揭示了轨地绝缘性能下降的主要原因:表面电阻与污层电导率呈线性关系,一般污秽情况下扣件表面电阻远小于体电阻;随着污秽层厚度的增加,表面电阻值呈非线性下降趋势;随着运行年限的增加,污秽进入扣件组器件的夹缝中,表面电阻值会降低。

摘要：采用电液伺服试验机对钢轨扣件中橡胶材料受压为主和受剪为主提供弹性的2种减振橡胶的非线性动态特性进行试验研究。建立减振橡胶非线性动力学模型,运用最小二乘法进行参数识别,并进行模型有效性检验。利用建立的数学模型对各种工况的试验数据逐一拟合,得到2种扣件减振橡胶不同工况下的刚度和阻尼。刚度和阻尼的变化与振幅和频率密切相关;2种钢轨扣件减振橡胶的动态特性变化规律有一定相似性,但受压型扣件减振橡胶在刚度非线性程度、动刚度随振幅频率的变化率等方面均强于受剪型扣件减振橡胶,因此,在进行钢轨扣件的优化和创新设计过程中,应优先选用橡胶材料受剪切来提供弹性,以便实现不同载荷范围、不同振幅和频率条件下的刚度稳定性。