高速長鋼軌道結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力的檢測(cè)機(jī)理及方法的研究項(xiàng)目摘要

高速無縫線路長鋼軌受熱脹冷縮規(guī)律影響易產(chǎn)生突發(fā)性脹軌、斷軌跑道事故。針對(duì)在線、無損、快速檢測(cè)高速長鋼軌道結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力還沒有解決的科學(xué)問題、技術(shù)難點(diǎn)，研究金屬磁彈波、記憶技術(shù)在線檢測(cè)鋼軌熱脹冷縮溫度應(yīng)力的機(jī)理，開發(fā)在線融合檢測(cè)技術(shù)的硬件、軟件（包）系統(tǒng)。通過研究線路熱脹冷縮引起溫度應(yīng)力變化的規(guī)律，建立磁彈波技術(shù)檢測(cè)無縫線路穩(wěn)定性物理模型和穩(wěn)定受力的數(shù)學(xué)模型，制定金屬磁彈波、記憶檢測(cè)線路穩(wěn)定受力的方法和在線實(shí)施方案。建立實(shí)際鎖定軌溫的物理模型和檢測(cè)方法。以鋼軌表面自有漏磁場隨位形的變化確定線路應(yīng)力集中區(qū)應(yīng)力的集中程度，以鋼軌受力釋放磁彈波數(shù)值確定線路集中區(qū)應(yīng)力大小。兩個(gè)檢測(cè)技術(shù)功能融合，檢測(cè)數(shù)據(jù)相互認(rèn)證，提高在線檢測(cè)的工作效率，提高線路定性檢測(cè)的準(zhǔn)確度和定量檢測(cè)的精度。項(xiàng)目研究在高速鐵路安全運(yùn)營方面具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。

項(xiàng)目以解決無縫鐵路受熱脹冷縮規(guī)律影響引發(fā)脹軌跑道事故的工程檢測(cè)任務(wù)為背景，以檢測(cè)同材質(zhì)同狀態(tài)鋼軌溫度應(yīng)力為研究對(duì)象，旨在確定MBN—MMM在線融合檢測(cè)長鋼軌溫度應(yīng)力的檢測(cè)方法及檢測(cè)實(shí)施方案，建立在線檢測(cè)“鎖定軌溫”的物理判據(jù)，構(gòu)建MBN—MMM融合檢測(cè)技術(shù)的理論和關(guān)鍵技術(shù)并形成科學(xué)體系，對(duì)我國高速無縫線路溫度應(yīng)力和鎖定軌溫的在線檢測(cè)提供新思路和新方法。 （1）項(xiàng)目為解決無縫線路長鋼軌道結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力在線檢測(cè)范圍大，檢測(cè)工作繁瑣的難題。將金屬磁記憶和磁巴克豪森噪聲兩種技術(shù)融合，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，缺點(diǎn)互除，采用自動(dòng)控制技術(shù)切換金屬磁記憶和磁巴克豪森噪聲工作系統(tǒng)，提出一種簡便、快速、無損、在線的應(yīng)力檢測(cè)方法。 （2）項(xiàng)目推導(dǎo)了磁巴克豪森跳躍平均體積與應(yīng)力和激勵(lì)磁場的數(shù)學(xué)關(guān)系。利用鐵磁體在交變磁場作用下磁疇壁不可逆位移釋放的磁巴克豪森跳躍的平均體積，與不可逆磁化率和鐵磁體所受應(yīng)力之間的關(guān)系，研究磁巴克豪森跳躍平均體積與激勵(lì)磁場的理論關(guān)系，為磁巴克豪森跳躍信號(hào)隨應(yīng)力變化曲線的標(biāo)定問題提供理論依據(jù)。 （3）項(xiàng)目建立了無縫線路穩(wěn)定性的水壩模型和存儲(chǔ)能量數(shù)學(xué)計(jì)算公式。此公式利用金屬磁記憶——磁巴克豪森噪聲融合應(yīng)力檢測(cè)方法，研究無縫線路溫度應(yīng)力的變化規(guī)律；采用靜力平衡的虛功原理，以及線路的強(qiáng)度和穩(wěn)定條件，計(jì)算無縫線路當(dāng)前存儲(chǔ)能量，從能量角度說明線路穩(wěn)定性。 （4）項(xiàng)目定義了無縫線路穩(wěn)定性評(píng)估條件。此條件基于離散短時(shí)傅里葉變換原理，依據(jù)溫度應(yīng)力變化頻率及對(duì)應(yīng)的幅值。通過分析和比較不同情況下無縫線路溫度應(yīng)力的離散短時(shí)傅里葉變換頻譜和穩(wěn)定性評(píng)估公式，證明了該方法有效可行，能夠定量地評(píng)估無縫線路的穩(wěn)定性。 （5）項(xiàng)目建立了無縫線路實(shí)際鎖定軌溫計(jì)算公式，確定了實(shí)際鎖定軌溫檢測(cè)的在線實(shí)施方法。 2100433B

《超聲成像檢測(cè)方法的研究與實(shí)現(xiàn)》系統(tǒng)介紹了超聲檢測(cè)的基本概念、成像原理、成像方法以及有關(guān)研究的新成果。《超聲成像檢測(cè)方法的研究與實(shí)現(xiàn)》共分為7章，主要內(nèi)容包括C掃描成像、透射層析成像、散射層析成像和反演圖像的處理等四部分。第一部分主要研究C掃描成像顯示方法，并對(duì)超聲C掃描成像檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)；第二部分主要研究幾何聲學(xué)理論，實(shí)現(xiàn)基于射線理論的層析重建；第三部分主要研究波動(dòng)聲學(xué)理論，通過建立散射場的代數(shù)描述，轉(zhuǎn)換為不適定問題的求解，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)層析重建；第四部分是對(duì)超聲反演圖像的處理部分，主要完成圖像的降噪與分割處理。

《超聲成像檢測(cè)方法的研究與實(shí)現(xiàn)》可作為普通高等院校信息類等相關(guān)專業(yè)本科生或研究生教材，也可作為相關(guān)科研與工程技術(shù)人員的參考書。

軌道結(jié)構(gòu)狀態(tài)演變規(guī)律的準(zhǔn)確掌握與高精度檢測(cè)是進(jìn)行軌道科學(xué)維護(hù)的前提，而現(xiàn)有的檢測(cè)技術(shù)僅能較好地掌握軌道幾何形位的狀態(tài)，高效的軌道表面狀態(tài)和內(nèi)部傷損的檢測(cè)技術(shù)缺乏，制約著高速鐵路軌道維修技術(shù)的發(fā)展。本項(xiàng)目擬針對(duì)無砟軌道結(jié)構(gòu)的故障診斷、性能預(yù)測(cè)與服役狀態(tài)開展研究，基于動(dòng)力學(xué)理論與模型試驗(yàn)，研究高速列車動(dòng)荷載和環(huán)境因素共同作用下軌道結(jié)構(gòu)的傷損發(fā)展規(guī)律，提出軌道結(jié)構(gòu)關(guān)鍵性部件的非線性演化規(guī)律與失效機(jī)理；采用三維激光云點(diǎn)感應(yīng)技術(shù)，研究三維成像傳感器陣列、高精度衛(wèi)星定位及高性能海量數(shù)據(jù)傳輸與處理系統(tǒng)的集成機(jī)制，研發(fā)適用于軌道結(jié)構(gòu)表面?zhèn)麚p與振動(dòng)的連續(xù)檢測(cè)系統(tǒng)；基于大數(shù)據(jù)融合技術(shù)構(gòu)建軌道結(jié)構(gòu)狀態(tài)可視化信息管理系統(tǒng)，并根據(jù)軌道性能劣化曲線建立軌道結(jié)構(gòu)健康評(píng)估與剩余壽命預(yù)測(cè)模型，從降低全壽命周期成本角度，提出可靠性維修對(duì)策，為高速鐵路無砟軌道的養(yǎng)護(hù)維修決策管理提供支持。 2100433B