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基于CBAS_Unet的无人机多视角影像钢轨线自动提取方法

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中国铁道科学 2024年第3期45卷 26-37页

作者：王广帅中国铁路设计集团有限公司测绘地理信息研究院天津300251 天津市轨道交通导航定位及时空大数据技术重点实验室天津300251

针对无人机影像场景复杂、视角差异大、异物遮挡多,因而难以实现影像钢轨线高精度自动提取的问题,提出基于CBAS_Unet的无人机多视角影像钢轨线自动提取方法。在传统U-net网络基础上增加并行的空洞空间金字塔模块(Atrous Spatial Pyramid... 详细信息

针对无人机影像场景复杂、视角差异大、异物遮挡多,因而难以实现影像钢轨线高精度自动提取的问题,提出基于CBAS_Unet的无人机多视角影像钢轨线自动提取方法。在传统U-net网络基础上增加并行的空洞空间金字塔模块(Atrous Spatial Pyramid Pooling,ASPP)及卷积注意力模块(Convolutional Block Attention Module,CBAM),以增强网络对不同尺度的邻域信息的获取能力,有效提升对钢轨的分割性能;再通过基于RANSAC最小二乘拟合的像素编组及邻域钢轨线串联,实现完整钢轨矢量线的高精度提取。结果表明:与Unet及Deeplab v3+2种经典模型相比,所提方法针对多视角无人机影像钢轨分割的交并比分别提升2.09%和1.98%,综合能力评价指标分别提升1.50和1.42;钢轨线提取完整度达到了90.7%,优于U-net模型的83.3%;钢轨线提取的误差平均值约0.58像素,中误差约0.77像素,实现了亚像素级的钢轨线提取。该方法能够满足无人机多视角影像中钢轨线提取的自动化、完整性以及高精度应用的需求。

关键词：无人机影像钢轨线提取空洞空间金字塔注意力机制 U-net

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沿海环境双块式无砟轨道早期湿度及收缩研究

中南大学学报（自然科学版） 2024年第2期55卷 562-573页

作者：叶梦旋曾志平李沛成王卫东李秋义黄志斌中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学重载铁路工程结构教育部重点实验室湖南长沙410075 中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063 东南沿海铁路福建有限责任公司福建福州350000

为了研究沿海环境双块式无砟轨道结构早期湿度和收缩应变分布特征,基于ABAQUS子程序HETVAL建立有限元模型,研究混凝土浇筑早期湿度和湿度梯度分布形式,得出道床板收缩应变分布规律。研究结果表明:1)在洒水养护期时,底座板竖向和横向湿... 详细信息

为了研究沿海环境双块式无砟轨道结构早期湿度和收缩应变分布特征,基于ABAQUS子程序HETVAL建立有限元模型,研究混凝土浇筑早期湿度和湿度梯度分布形式,得出道床板收缩应变分布规律。研究结果表明:1)在洒水养护期时,底座板竖向和横向湿度梯度最大值分别为0.68%/mm和0.202%/mm;受环境湿度影响较大的区域为埋深90 mm,底座板内部湿度在龄期28 d时趋于一致。2)轨枕内部相对湿度随着龄期增加而逐渐下降,浇筑第56天时轨枕内部湿度基本一致。3)道床板浇筑后,轨枕表面的最大竖向和横向湿度梯度分别为1.64%/mm和0.59%/mm;在道床板浇筑35 d时,双块式无砟轨道内部湿度基本一致。4)在洒水养护阶段,轨枕与道床板界面的自由收缩应变最大值为270.58×10^(-6);在自然养护阶段,受大气湿度影响,其收缩应变与湿度变化幅度呈线性相关;道床板表面在湿度饱和期的收缩应变占总收缩应变的58.21%。

关键词：沿海环境双块式无砟轨道早期湿度收缩应变

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鳊鱼洲长江大桥轨道几何变化规律研究

中国铁路 2024年第9期 121-129页

作者：徐春山汪军青马卓然龚海松王毅刚凌烈鹏中国铁路南昌局集团有限公司九江桥工段江西九江 332005 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京 100081 中铁科学技术开发有限公司北京 100081 高速铁路轨道系统全国重点实验室北京 100081

鳊鱼洲长江大桥是京港高铁安九段的控制工程,具有设计速度高、活荷载大、技术要求高等特点.作为我国最大跨度的钢箱-混凝土混合梁斜拉桥,大桥在复杂外部环境作用下力学行为显著,并会对上部轨道结构状态造成影响.为保证线路长期安全稳定... 详细信息

鳊鱼洲长江大桥是京港高铁安九段的控制工程,具有设计速度高、活荷载大、技术要求高等特点.作为我国最大跨度的钢箱-混凝土混合梁斜拉桥,大桥在复杂外部环境作用下力学行为显著,并会对上部轨道结构状态造成影响.为保证线路长期安全稳定运营,对鳊鱼洲长江大桥轨道几何变化规律开展系统研究.基于鳊鱼洲长江大桥轨道动态检测数据,对大桥完整高温-低温周期内的轨道几何特征进行分析,通过计算轨道几何单项标准差和轨道质量指数,对轨道几何状态进行评价.结果表明,大桥整体服役状态良好,满足我国轨道几何质量管理要求,现场需重点关注主通航孔桥梁端区域的几何状态变化情况.

关键词：大跨度桥梁鳊鱼洲长江大桥轨道动态检测数据轨道几何状态轨道质量指数

来源：博看期刊

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新型气囊结构对高速列车横风气动性能的影响

中南大学学报（自然科学版） 2024年第5期55卷 1745-1757页

作者：张洁许澳岳维刚王哲黄凤仪高广军中南大学重载快捷大功率电力机车全国重点实验室湖南长沙410075 中南大学交通运输工程学院轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075 中南大学轨道交通列车安全保障技术国家地方联合工程研究中心湖南长沙410075 漯阜铁路有限责任公司河南周口466000 中南大学建筑与艺术学院湖南长沙410083

为保障高速列车在大风环境下的行车安全,提出一种安装于列车背风侧、改善列车横风气动性能的新型气囊结构外形,以三车编组高速列车为基准,建立4种不同气囊−列车模型即气囊列车(模型Ⅰ)、增加气囊横向宽度(模型Ⅱ、Ⅲ)、增加气囊垂向宽度... 详细信息

为保障高速列车在大风环境下的行车安全,提出一种安装于列车背风侧、改善列车横风气动性能的新型气囊结构外形,以三车编组高速列车为基准,建立4种不同气囊−列车模型即气囊列车(模型Ⅰ)、增加气囊横向宽度(模型Ⅱ、Ⅲ)、增加气囊垂向宽度(模型Ⅳ)。基于三维稳态SST k-ω双方程湍流模型,研究不同气囊模型作用下高速列车横风气动性能。研究结果表明:列车背风侧气囊改变了背风侧车体表面压力分布,列车横向力系数降低、升力系数增大,使得列车倾覆力矩系数减小,高速列车横风气动性能显著提升;随气囊横向宽度增加,列车横向力系数逐渐降低,而升力系数逐渐增大,模型Ⅲ的横风气动性能较优。相较于原始列车模型,模型Ⅲ的横向力系数减小7.09%,升力系数增加12.78%,模型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的倾覆力矩系数分别降低8.43%、11.05%、13.15%;改变气囊垂向宽度对高速列车横风气动特性影响较小,模型Ⅳ倾覆力矩系数降低8.78%,与模型Ⅰ的优化效果相近。

关键词：高速列车气囊结构横风安全

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机车视频综合应用及添乘管理系统设计与实现

中国铁路 2024年第6期 82-89页

作者：袁敦磊高闯顾伟夏阳中国铁路济南局集团有限公司科技和信息化部山东济南250001 济南铁路信息技术有限公司山东济南250001

添乘机车检查设备是工务、电务、供电等专业日常设备巡检的重要手段。由于各专业添乘管理缺乏有效协调机制,经常出现多人同时添乘同一机车情况,浪费人力资源,且对机车司机正常驾驶干扰大,可能威胁行车安全。针对该问题,从机车视频车地... 详细信息

添乘机车检查设备是工务、电务、供电等专业日常设备巡检的重要手段。由于各专业添乘管理缺乏有效协调机制,经常出现多人同时添乘同一机车情况,浪费人力资源,且对机车司机正常驾驶干扰大,可能威胁行车安全。针对该问题,从机车视频车地传输的角度,提出视频及机车数据共享和应用系统性方案;利用现有机务高清视频与智能分析设备,建设机车视频综合应用及添乘管理系统,为工务、电务、供电等专业提供高质量的视频实时调阅服务,能够在满足设备巡检作业需求的前提下,减少添乘检查人员,降低对机车司机的影响;通过视频智能算法对鸟巢、异物等异常进行实时分析,提高设备巡检技术水平,为推动修程修制改革提供支持。

关键词：机车视频添乘检查车地传输设备巡检数据共享

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高铁车站客运设备维修施工规范化标准化研究

中国铁路 2024年第4期 119-124页

作者：宗辉于克望顾伟庞学华秦岭陈国庆牟红婷中国铁路济南局集团有限公司客运部山东济南250000 济南铁路信息技术有限公司山东济南250000 中国铁路济南局集团有限公司临沂车务段山东临沂276000

客运设备的正常运行对于保障高铁列车的安全和乘客良好的出行体验至关重要,然而目前客运设备的维修施工受多种条件影响,现场维修效率低,安全卡控难度大。通过规范客运设备维修施工管理,厘清客运设备维修施工等级划分、计划提报审批、现... 详细信息

客运设备的正常运行对于保障高铁列车的安全和乘客良好的出行体验至关重要,然而目前客运设备的维修施工受多种条件影响,现场维修效率低,安全卡控难度大。通过规范客运设备维修施工管理,厘清客运设备维修施工等级划分、计划提报审批、现场标准落实以及风险防控4大管理措施;通过信息化、智能化手段卡控现场安全风险,对维修施工计划下达后的全流程、关键作业管控,加强维修施工作业标准化的落实,确保高铁车站维修施工安全管控到位,实现高铁车站客运设备维修施工标准化规范化。

关键词：高铁车站客运设备维修施工规范化标准化

服役钢轨轨底缺陷的超声无损检测方案及装置设计

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中国铁路 2024年第9期 195-201页

作者：李烨斌张书增赵宝李光耀汪恒康大秦铁路股份有限公司科学技术研究所山西太原 030013 中南大学交通运输工程学院湖南长沙 410075

我国铁路向高速和重载方向发展对服役钢轨的质量提出了越来越高的要求,服役钢轨缺陷危及行车安全,因此及时有效检测服役钢轨中的缺陷具有重要意义.当前主要采用超声方法对服役钢轨轨头、轨腰及轨底中部的缺陷进行检测,尚未有适用于轨底... 详细信息

我国铁路向高速和重载方向发展对服役钢轨的质量提出了越来越高的要求,服役钢轨缺陷危及行车安全,因此及时有效检测服役钢轨中的缺陷具有重要意义.当前主要采用超声方法对服役钢轨轨头、轨腰及轨底中部的缺陷进行检测,尚未有适用于轨底两侧缺陷的超声自动化检测方法,轨底两侧缺陷因无法被有效检出而持续扩展,成为钢轨断轨的主要原因之一.针对当前轨底缺陷检测的不足,提出适用于服役钢轨轨底缺陷的超声无损检测方法,并研制设计相应的检测装置.以检测轨底两侧的横向裂纹为主,通过对超声探头主声束覆盖范围的分析,制定轨底缺陷全面检测的方案;考虑轨底扣件等影响,设计专用的装夹装置,确保探头处于可检测位置,提出淋水耦合方法解决轨底耦合的难题.选取60 kg/m钢轨,在轨底不同位置设计并人工加工为横向裂纹,通过改进的钢轨探伤车进行检测试验,结果表明,研究方法可以实现不同位置缺陷的有效检测.研究成果为后续服役钢轨轨底缺陷乃至全断面缺陷的自动检测提供了有效的解决方案.

关键词：超声检测服役钢轨轨底缺陷全断面检测横向裂纹钢轨探伤车

来源：博看期刊

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芦苇方格沙障内部积沙形态演化的野外观测

中国农业科技导报 2024年

作者：韦朝新疆铁道勘察设计院有限公司

芦苇方格沙障作为和若铁路重要的工程固沙措施之一，其内部积沙形态的演变对芦苇方格的防沙性能有重要影响。为了解芦苇方格沙障内部真实的积沙状态，依托和若铁路建设工程，采用野外监测的手段对芦苇方格沙障内部积沙形态的演变进行为... 详细信息

芦苇方格沙障作为和若铁路重要的工程固沙措施之一，其内部积沙形态的演变对芦苇方格的防沙性能有重要影响。为了解芦苇方格沙障内部真实的积沙状态，依托和若铁路建设工程，采用野外监测的手段对芦苇方格沙障内部积沙形态的演变进行为期6个月的监测。结果显示，芦苇方格沙障的积沙量分布沿着主风的方向向后移动。沿着风向垂直断面上，芦苇方格沙障边缘的积沙厚度要比中心位置大。整个监测时段内，芦苇方格沙障内部的积沙厚度可以用Rotion Tayor曲面函数来很好地描述，并且曲面沿着主风方向凹陷。芦苇方格沙障的结构参数、风速、风向和风速占比是塑造方格内部复杂积沙形态的主要原因。以上研究结果对野外自然状态下芦苇方格沙障内部积沙演变的认识具有重要意义。

关键词：芦苇方格沙障积沙形态输沙铁路安全

基于SARIMA-RF组合模型的西安中欧班列预测及发展对策

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重庆交通大学学报(自然科学版) 2024年第10期 90-96页

作者：黄宝静马骏余元玲中国铁道科学研究院集团有限公司中国铁路西安局集团有限公司重庆交通大学国际学院

为提升西安中欧班列开行车数预测精度和泛化能力，综合考虑西安中欧班列时间序列数据的线性和非线性特征，提出基于SARIMA-RF组合模型的班列开行车数预测方法。首先使用季节性自回归移动平均模型（SARIMA）预测开行车数，其次利用随机... 详细信息

为提升西安中欧班列开行车数预测精度和泛化能力，综合考虑西安中欧班列时间序列数据的线性和非线性特征，提出基于SARIMA-RF组合模型的班列开行车数预测方法。首先使用季节性自回归移动平均模型（SARIMA）预测开行车数，其次利用随机森林（RF）模型校正残差，构建组合模型，最后将组合模型与ARIMA、SARIMA、RF、XGBoost进行对比。使用2014—2023年西安中欧班列月度开行数据实验，预测2024年开行车数为24.40万车，2025年为26.71万车，对比结果表明：组合模型的MSE、RMSE、MAE、MAPE分别为0.003 7、0.061 0、0.053 0、3.41%,比其他模型精度更高。

关键词：交通运输工程 “长安号”中欧班列季节性波动 SARIMA-RF 残差校正发展对策