5434字开题报告在线电磁钢轨探伤数据处理及信息管理方法研究

在线电磁钢轨探伤数据处理及信息管理研究

开幕报告

内容

一、选题背景

二.研究的目的和意义

第三，本研究涉及的主要理论

第四，本文的主要内容和研究框架

(一)本研究的主要内容

(2)本文的研究框架

五、写作大纲

六、本文的研究进展

七、读过的文学作品

一、选题背景

铁路工业的发展在中国的交通系统中起着重要的作用。近年来，随着铁路线路的多次提速，铁路交通量也大幅增加，对列车的安全运行提出了更高的要求。据中国工业信息行业报道，铁道部年度统计公报显示，2005年、2010年和2012年，中国铁路运营里程分别达到7.5万公里、9.1万公里和9.8万公里，电气化铁路里程分别达到2.22万公里、4.2万公里和5.1万公里。截至2013年底，高铁里程占国家铁路总里程的1.1万公里，居世界首位。我国铁路总运行线路太长，将影响线路状况。此外，大量的长期服务钢轨导致越来越严重的钢轨损坏。与此同时，在更重的运输条件下，运行轨道也会受到损坏，其中一些是肉眼看不到的。例如，当列车制动或加速时，铁轨内部产生的损坏，如核损坏，将在铁轨上产生相应的力。通过反复接受这种力，铁轨会产生不明显的细线。随着时间的积累和四季温度的变化，铁路的热膨胀和冷收缩会使这些细线不断膨胀。从长远来看，有细线的铁轨在某些情况下会断裂。因此，如何在细线蔓延至钢轨断裂前有效消除这些隐患，已成为铁路部门关注的重要问题。如果能找到一种有效的方法提前找到裂纹位置并防止其进一步恶化，铁路事故的概率将会不断降低。目前检测钢轨损伤的主要方法有超声波探伤、渗透探伤、磁粉探伤和突变流探伤。同时，同位素射线跟踪法、红外检测法和微波探伤法也是常规探伤方法。在中国铁路车辆段，钢轨检查主要由手推小车、大型钢轨检查车和轨道电路进行。虽然铁路巡检人员可以在经验丰富、模式基本成熟的条件下，利用传统的台车模式完成巡检工作，但其缺点是费时费力、巡检效率低、人为因素对巡检可靠性的影响较大。大型钢轨探伤车通过定期检查来检测钢轨损伤。其缺点是工作过程中需要添加称重剂，检测速度和检测效率低，不能很好地满足现场高速探伤的要求。轨道电路探伤的缺点是检错率低，只有当轨道端粒达到一定程度时才会报警。如果下雨和下雪，也可能发生误报。本文采用在线电磁钢轨探伤技术。该技术采用无损检测的方法来评价导电材料及其工件的某些性能，或者通过测量被检测工件内部诱导润湿流的变化来找出其中缺陷的优缺点。

二.研究的目的和意义

铁路钢轨探伤会产生大量的数据信息。无论是手动探伤车还是轨道检查车，获得的数据基本上都是通过手动统计、分析和填表的方式收集的。这使得工作部门的工作人员在业务报告和数据分析上花费了大量时间，严重影响了损坏管理的工作质量。同时，工作效率很低，统计结果的准确性也受到人为因素的很大影响。因此，为了提高钢轨损伤数据处理的速度，本文开发的信息管理系统可以用来处理和分析大量数据，从而提高行车过程中损伤检测的效率。

第三，本研究涉及的主要理论

欧洲铁路研究所设计的更新决策支持和BCOTRACK轨道维护系统可以管理轨道数据。此外，应用专家系统技术建立轨道维护和更新规则库，可以管理、维护和更新轨道设施，从而提供最优的管理和决策支持。此外，它还可以诊断设备、优化资源配置以及从技术和经济角度分析基础设施，从而提高公共工程设备的生产率。2010年10月，德国铁路公司在其1号钢轨探伤列车SPZ 1号上安装的钢轨表面损伤检测系统首次采用了突变流和超声波相结合的检测技术。轨道列车配有10个超声波探头和4个润湿流量检测探头，能够以高达80公里/小时的速度准确检测轨道，检测系统将对所有数据进行实时数字处理，利用全球定位系统定位和时间标记轨道损坏里程，从而为每个距离单位提供完整的检测数据。为了支持应用人员评估和检测大量检测数据，还开发了基于神经网络和模糊逻辑理论的自动数据分析程序，以加快工作进度。美国联邦铁路管理局(FRA)负责确保铁路安全的重要任务。它不仅执行安全标准，还调查重大列车事故。为了确保铁路系统的均衡发展，其安全办公室负责车辆检查、监督和对铁路系统(如平交道口和铁路线)运行的安全指导。联邦铁路局使用的轨道几何尺寸监控车对提高铁路部门的工作安全起到了很好的作用，满足了技术要求。

在线电磁钢轨探伤主要采用电磁探伤技术，其中探伤是基于电磁感应原理。当金属导体在交变磁场中运动时，导体内部会产生涡流，这种现象称为损耗。灾害电流是在回路中循环的感应电流。如果导体被置于这种变化的磁场中，导体将产生潮湿的电流，潮湿的电流也将产生它自己的磁场。当交流电增加时，磁场将扩大，当交流电减少时，磁场将减少。因此，当缺陷出现在导体的表面上或表面附近并且被测材料的性质发生变化时，润湿流的分布和强度将受到影响，从而可以根据测量的润湿流的变化间接知道轨道性质的变化和损坏的存在。钢轨探伤中使用的径流检测一般由探头线圈、电流(电压)分析仪和被测金属试样三部分组成。探针和测试件的磁导率远大于空气体。如果样品表面有缺陷，探头检测到的磁场将发生变化，磁路中的磁导率将不再均匀，从而改变测量线圈的电气特性。因此，只要检测到磁通量变化时的电特性参数，就可以间接获得相关信息，例如被测金属样品的裂纹和分布。

第四，本文的主要内容和研究框架

(一)本研究的主要内容

设计了一套完整的在线电磁轨道探伤信息管理系统，对采集到的损伤数据进行分析和处理，较好地解决了探伤数据的统一在线管理问题。同时，系统还设计了一个在线交流平台，使公共工程人员能够及时获得现场的最新动态和损坏情况。论文各章的主要内容安排如下:第一章绪论。本文首先介绍了在线电磁钢轨探伤的背景和意义，以及国内外钢轨探伤信息管理的现状和存在的问题。通过对北京某车辆段的现场调研，了解了现场的实际需求，提出了建设钢轨探伤信息管理系统的必要性，并指出了本研究的主要问题和写作意义。第二章在线电磁钢轨探伤的数据处理。利用电磁无损检测技术检测钢轨损伤，分析了损伤数据的两种信号解调算法，分析了损伤数据的特点和三种聚类分析方法。详细介绍了k均值聚类算法的处理过程。第三章是在线电磁轨道探伤信息管理系统的设计与实现。首先，详细介绍了系统开发环境和技术难点。其次，对系统进行了需求分析和详细设计。最后，将数据处理后的损坏信息显示在人机通信界面上，实现系统各模块的功能，满足公共工程领域信息管理系统的实际需求。第四章对实验结果进行了验证，并对系统进行了优化。实现了k-msans算法的数据处理，并用SVM算法对其结果进行了验证。同时，通过钢轨探伤实验结果，验证了该系统在实际检测中的实用价值，优化了系统的服务器端。第五章结论。主要分为两部分，一部分是对本课题的研究成果进行分类和总结，另一部分是通过对论文的展望，对本课题的未来发展提出建议。

(2)本文的研究框架

本文的研究框架可以简单表达如下:

五、写作大纲

鸣谢5-6

概要6-7

摘要7-8

1导言11-19

1.1在线电磁轨道探伤的背景和意义11-13

1.2国内外钢轨伤损信息管理现状13-16

1.2.1国外钢轨伤损信息管理技术现状13-14

1.2.2中国钢轨伤损信息管理技术现状14-16

1.3本文的主要工作是16-17

1.4文件的组织结构17-19

2在线电磁轨道探伤数据处理19-30

2.1钢轨探伤技术原理19-20

2.2钢轨探伤信号解调算法20-24

2.2.1相关法律20-22

2.2.2最小二乘解调算法22-24

2.3钢轨损伤数据的特征分析24-26

2.4聚类分析算法26-29

2.4.1分层聚类26-27

2.4.2基于网络的集群27

2.4.3分类和聚类27-29

2.5本章总结29-30

3在线电磁轨道探伤信息管理系统30-52的设计与实现

3.1系统软件开发30-31

3.1.1系统开发平台30

3.1.2系统开发工具30

3.1.3系统开发技术30-31

3.2系统网络结构31-32

3.3系统需求分析32-34

3.4详细系统设计34-43

3.4.1系统整体功能模块设计34-35

3.4.2系统功能模块设计35-38

3.4.3系统数据结构设计38-43

3.5系统功能的实现43-51

3.6本章总结51-52

4实验结果验证和系统优化52-64

4.1均值聚类算法52-60的实现和验证

4 . 1 . 1 52-56K均值聚类算法的实现

4.1.2 SVM算法测试k均值聚类结果56-60

4.2信息管理系统实验结果的验证60-63

4.2.1不同损坏位置结果的验证60-62

4.2.2不同损坏程度结果的验证62-63

4.3系统优化63

4.4本章总结63-64

结论64-66

5.1论文摘要64-65

5.2工作展望65-66

参考文献66-68

六、本文的研究进展(略)

七、读过的主要文献

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