With the continuous expansion of railroad operation mileage, the detection of rail surface defects has become of utmost importance for ensuring the safe operation of trains. Rail surface defects contain various types such as abrasion, spalling, and corrugation, which exhibit significant scale variations and distinct shapes. Consequently, detecting these defects brings considerable challenges. In this paper, we proposed a Mask R-Transformer rail surface defect detection and identification method with Swin Transformer as the backbone network to address the characteristics of rail surface defects. We constructed a rail surface defect dataset containing corrugation and spalling by manually annotating the defects in actual rail images and model training was conducted on both the public dataset and our self-built dataset, respectively. Experimental results demonstrate that the proposed method achieves an impressive mean Average Precision (mAP) of 94.4% for rail surface defect detection and recognition, outperforming the Mask R-CNN algorithm employing Resnet101 as the backbone network by 3.7%.

针对列车制动系统传统整体仿真模型,随着编组的加长,模型状态数增加,仿真速度变慢的问题,以动力集中动车组制动系统为例,依据AMESim软件提供的并行及分区仿真方法,在建立机车、客车车辆制动系统模型基础上,利用AMESim软件自带的联合仿真元件,构建列车制动系统分布式仿真模型.通过在列车编组定置试验台上进行试验,对比实际试验与仿真分析结果,验证了分布式仿真方法的有效性.在获得相同仿真准确性的条件下,可比传统方法大大减少仿真时间.该分布式仿真方法为提高具有大状态数模型的长大列车制动系统的仿真速度提供了一种新的思路.

针对目前轮轨接触斑及接触应力分布难以有效检测的问题,基于接触面的准静态弹簧模型与超声波反射法,设计一种适用于静态轮轨接触状态检测的系统.系统采用水浸式点聚焦超声探头进行检测,主要由机械结构部分、超声波激励采集系统和接触斑及应力分析显示系统组成.机械结构部分包括轮轨加载机构和两轴扫描机构,分别实现对轮轨的固定与加载,以及夹持超声探头进行平面扫描运动;超声波激励采集系统实现对扫描机构的运动控制以及超声波信号的激励、采集和传输,并与接触斑及应力分析显示系统通过以太网通信,实现命令接收与超声波数据的上传;接触斑及应力分析显示系统实现超声数据的接收与处理,并实时显示和存储检测结果.利用所搭建的检测系统首先进行标定实验,建立超声声压反射系数与接触应力之间的关系,然后进行轮轨接触斑与应力分布检测实验,获得了20～70 kN载荷下车轮试件与钢轨的接触斑及应力分布云图,最后采用3次样条插值处理优化了检测效果.实验结果表明:所提出的检测方法与系统能够有效检测静态轮轨接触斑几何形状与接触应力的分布情况,反映真实的轮轨接触状态.对于轮轨的优化设计、寿命预测和轨道维护等研究都具有重要作用和意义.

针对基于用户的协同过滤推荐算法(UBCF)被应用到电影领域出现的数据稀疏、冷启动等问题。本文提出基于用户画像与协同过滤的推荐模型（UPCF）。首先，通过用户信息度量模型来度量用户信息的权重，生成用于构建用户画像的满秩用户-特征矩阵，从而解决了数据稀疏问题。然后，通过余弦相似度（COS）使用用户画像来计算用户之间相似度以找到邻居用户。最后，通过改进后的权重聚合方法（DFM）进行评分预测。实证研究，利用MovieLens网站提供的电影数据集对本文提出的推荐模型进行实验验证。结果表明：在MAE、Precisio

为了有效验证列车编组中所采用的吸能结构配置方式及性能,文章基于多体系统动力学和Matlab GUI平台建立了钩缓装置和防爬器模型,开发了列车纵向冲击性能分析软件包.通过对比分析相同计算参数下软件包与Simpack软件的计算结果,证明了该软件包计算的有效性.

电磁超声换能器能进行非接触检测,使用方便,但缺点是换能效率低,为了提高横波电磁超声换能器的换能效率,分析电磁超声换能器工作原理,利用COMSOL Multiphysics软件对电磁超声换能器进行三维建模仿真,分析了永磁体不同放置方式和几何尺寸对换能器激励洛伦兹力大小的影响.进一步应用正交试验法对蝶形线圈的几何尺寸参数进行优化设计,得到最佳的横波换能效率.最后,利用超声波检测系统进行铝板测厚试验.结果表明,永磁铁垂直放置激发横波的效率更高,采用蝶形线圈激励超声横波信号的幅值比螺旋线圈高出50％,蝶形线圈比螺旋线圈具有更理想的横波换能效率.

在数字信号处理系统开发中,FPGA的系统级设计工具DSP Builder为多种波形信号发生器的设计提供了一种较为简单的设计方案.根据产生波形的基本原理,在Matlab中完成算法设计,Simulink中完成仿真模型.利用Altera公司提供的Signal Com-piler编译工具进行编译,生成能够被QuartusⅡ识别的VHDL代码,使用波形仿真工具Modelsim进行仿真,并通过QuartusⅡ完成对FPGA器件的配置下载过程实现应用仿真.该方案具有设计简单、外围电路少、不需要编程等优点,能够减轻开发者的工作量.

连通管液位测量是实现桥梁挠度检测的一种重要方式.针对传统连通管液位测量方法存在的实时性和测量精度不足的问题,基于机器视觉研究了一由液位观测管、光源、平行光板、工业相机、微型处理器和路由器等构成的连通管液位测量系统.通过图像预处理获取液位图像边缘轮廓,并采用亚像素边缘检测算法进一步精确定位液位图像边缘轮廓的底部坐标.提出了一种基于相对运动原理的液位高度标定测量方法,利用最小二乘法拟合得到液位图像边缘轮廓底部坐标与液位高度的函数关系.最后在实验室通过静态测量试验与拟桥振动试验验证了该液位测量方法的可行性、准确性和动态响应性,其最大绝对测量误差不超过0.5 mm,能够满足连通管桥梁挠度测量的工程应用需要.

针对SYS510e型空气弹簧底板的金属橡胶粘接结构橡胶脱粘缺陷超声检测难以辨识问题,提出采用改进的线性调频脉冲代替传统窄脉冲作为超声波激励信号,增大超声检测的信号能量和频谱宽度.在宽频带超声检测的基础上,采用小波包-奇异值分解方法解析超声回波在不同粘接状态、不同频率范围的时频能量分布,提取更稳定、一致性更好的橡胶脱粘辨识特征值.根据特征训练BP神经网络对空气弹簧的橡胶脱粘缺陷进行超声C扫描检测.结果显示,基于改进的线性调频脉冲激励的超声检测方法能够准确有效地辨识橡胶脱粘缺陷的位置和轮廓,满足对SYS510e型空气弹簧的超声脱粘检测需求.

针对当前传统铆钉拆除设备工作时伤害母材、切除效率低下等问题,利用电火花加工技术设计一款便携式电火花铆钉切除设备.为了提高铆钉电火花切除设备的实用性,提高铆钉切除效率和降低电极损耗是其关键.在介绍所研制的便携式电火花铆钉切除设备的结构和工作原理的基础上,采用正交试验法对四个主要加工工艺参数进行双目标优化,选择工作脉冲频率、脉冲占空比、工作电压和工具电极进给速度四个参数作为试验因素,加工效率和电极损耗率作为试验指标.通过对LMB10型号的拉铆钉进行正交试验,采用极差分析法确定了各影响因素对目标指标的影响次序以及各因素的最佳水平,得出了切除该型号铆钉的加工工艺参数的最佳组合.

针对风电机组高强度螺栓在复杂的载荷作用下轴向应力监测的需求,基于声弹性效应和嵌入式技术,设计并实现了一种适用于风电机组螺栓轴向应力在线监测的系统.系统由超声波换能器、基于ZYNQ的嵌入式设备和远程监控计算机等3部分构成.采用电平比较法和最大峰值过零点法相结合的方法求取超声波渡越时间,并基于TCP/IP协议建立稳定可靠的网络通信协议,保证监测数据安全、可靠的传输至远程监控计算机.试验结果表明,系统能够实现多螺栓超声波渡越时间和应力的实时监测,并发现螺栓松动的问题,对于保障风电机组的安全运行、防范于未然具有重要作用和意义.

为了解决目前公铁联运车落轨时需要人工辅助,效率较低的问题,基于机器视觉技术,设计并实现了公铁联运车导引落轨检测系统;系统利用安装在转向架附近车架下的摄像头获取车辆与钢轨的图像信息,采用边缘检测和Hough变换结合的算法来检测地面标志线与车辆钢轮的相对位置,计算出车辆钢轮与钢轨之间的偏移距离和角度;测量结果通过工业无线网络传送到驾驶室里的平板显示器上,辅助司机调整车辆位置完成精准落轨;现场试验表明:导引落轨检测系统能够实时有效测量钢轨与钢轮的距离,检测误差不超过±3 mm,且结果更新时间低于200ms,满足转向架落轨精度和实时性要求.

Rail marking is an auxiliary identification line for guiding drop of the road-rail vehicle's steel wheels. In order to accurately detect the rail marking and improve adaptability, an image-based enhancement method for detecting the rail marking was proposed. After the calibration and image distortion correction, the ROI extraction and image smoothing filtering were performed. Image enhancement algorithm based on combination of Laplace operator and Gamma transform was developed to enhance the edge details and remove light reflective areas in the image. Finally, with the help of Hough transform, the detection of the rail marking was better achieved. Experiments and results show that the method can well solve the problems of light reflection and edge interference in the image, and meet detection accuracy requirements of the rail marking when road-rail vehicle drops its steel wheels.

短电弧加工中电弧能量大,电热转换效率高,具有更高的加工效率,但易造成工件损伤,因此对加工电弧的控制成为研究短电弧加工技术的关键.提出采用工具电极旋转,结合电极内部冲液的方法实现对加工电弧的有效控制,研制了一台具有工具电极旋转及内部冲液功能的短电弧加工装置,分别对装置的机械结构、脉冲电源、电弧控制电路和保护电路进行了设计.通过在高硬度的Monel400合金工件上进行多组短电弧加工试验,以及对加工电弧电压电流的检测和分析,验证了电极旋转内冲液方法对电弧控制的有效性.

该文针对传统螺栓轴向应力-超声波渡越时间标定系统的局限性,基于声弹性效应研制一套自动化螺栓轴向应力-超声波渡越时间标定系统,主要包括机械结构、多路数据采集传输系统、加载控制系统和上位机软件4部分.系统采用双滑轨卧式机械结构,基于FPGA、NI数据采集卡和千兆以太网设计多路数据采集传输系统,能实时检测超声波在螺栓中的渡越时间、螺栓轴向应力、扭矩和环境温度等参数;基于交流伺服电机和LabVIEW设计加载控制系统,通过上位机监测和控制软件实现对螺栓的连续平稳加载和卸载.大量试验和数据分析结果表明:该系统能够方便快速地实现对螺栓轴向应力-超声渡越时间关系的灵敏度系数的标定和实时显示,重复准确度达±2％.

为了实现动车组空气弹簧橡胶脱粘检测,建立了将超声脉冲回波检测方法与模式识别技术相结合的检测系统.传统的检测识别方法仅利用超声脉冲高次回波声压比,在此基础上,进一步分析提取了超声回波归一化幅频曲线的分布特征,使时域特征和频域特征的结合能够更全面地反映出金属-橡胶界面的粘接情况.通过对金属-橡胶试块和动车组空气弹簧样件进行实际超声C-扫描检测,并采用BP神经网络对提取的特征量进行训练与识别,结果显示,其对脱粘缺陷的识别率达到95％,表明所建立的检测系统能够准确地识别出金属-橡胶单层粘接界面的脱粘缺陷,能够满足动车组空气弹簧的检修要求.

针对传统螺栓应力测量方法的局限性,基于声弹性效应建立了超声螺栓轴向应力测量系统.测量系统由以FPGA为核心的下位机与基于LabVIEW的上位机两部分组成.研制了基于FPGA的超声激励、采集和传输控制模块,能灵活产生不同频率、不同周期数的高电压超声激励脉冲信号,以适应不同频率探头和不同类型螺栓对激励信号的要求.针对应力测量中超声回波信号周期重复的特征,系统结合等效时间采样法、三次样条插值法和平均值法,提高了螺栓轴向应力测量精度.试验结果表明,所建立的系统成功实现了螺栓轴向应力的精确测量,应力测量不确定度约为1.2 MPa.

针对铁路货车车辆制造过程中底架下制动拉杆销钉漏铆和铆接不合格的问题,设计了一种具有空间定位功能的智能检测铆接系统,可在铆接时检测铆接质量是否合格,并依据铆枪上的电子定位标签识别出相应的铆接位置.该智能检测铆接系统包括智能铆接系统和空间定位系统两个部分,分别实时采集铆接过程中铆钉的铆接力、铆接位移和相应位置信息.现场试验结果表明,基于UWB空间定位技术的智能检测铆接系统在检测铆接质量的同时可以有效识别铆接的位置,进行铆接质量管理,防止漏铆的情况发生,以此可以建立各铆接点位置信息相关的质量检查数据库,为产品质量回溯提供查询依据,为车辆的行车安全提供保障.

In order to enable the maglev train to safely park in the auxiliary parking area set by the line during the emergency braking process, this paper analyzes the safe braking force of the medium-speed maglev train and writes the safety braking running simulation software using C#. By analyzing the various running resistances in the safety braking process, the relationship between the running speed of the maglev train and the compound braking force is obtained. The simulation is conducted with the given line data. The results show that the maglev train can safely be stopped in the auxiliary parking area by adjusting the eddy current braking levels, which have reference values for the real-time operation of maglev trains, the analysis of the braking performance, and the setting of the auxiliary parking area.

针对铁道车辆企业对工艺质量在线监控和质量问题追溯分析的需求,结合车辆生产铆接过程中存在的漏铆、铆接质量缺陷等问题,提出一种铆接质量在线监控和离线分析诊断系统解决方案.通过图像识别及传感器技术,完成对多源数据的采集、分析及储存,实现多种组装生产线下的工艺质量曲线数据处理,工艺质量在线判定和实时预警,以及铆接位置识别和质量追溯等功能.实验结果表明,该系统能够在线监控铆接工艺过程,为铁道车辆整车铆接质量的分析诊断和质量追溯体系提供一种技术措施.