智能小车给钢轨做“体检”

■本报记者陈彬、黄鑫通讯员张婷

作为中国的“四大新发明”之一，高铁向世界展示了“中国速度”，为公众出行提供了极大的便利。在不久的将来，保证列车安全运行的铁路“健康检查”将很快变得智能化。

华东理工大学机械与动力工程学院、上海航天控制技术研究所和挪威工程技术大学的易建军教授团队共同研发的“全自动超声波钢轨探伤车”，通过超声波检测技术的深入学习，可以实现钢轨运行状态的实时监测和钢轨缺陷的智能诊断。

这种探伤小车不仅体积小、成本低，而且更重要的是，它能快速检测小车，准确判断钢轨的缺陷，为维修决策提供重要支持。

他擅长与时间赛跑。

智能高效

铁路的健康直接关系到列车的安全运行，这就要求对铁路进行频繁的“体检”，而铁路的检查和维护只能在铁路线路空闲的两到三个小时的“天窗”期间进行，因此必须高效和准确。

与高速铁路不同，传统的钢轨探伤需要步行进行，费时费力，存在安全隐患。近年来使用的大型探伤车存在体积大、灵活性差、使用成本高、离线检测等缺点。虽然已经开发了自动探伤车，但高达300万元的成本令人望而却步，只能离线检测。

开发一种高效、准确、低成本的便携式探伤车势在必行。易建军团队近两年研发的全自动超声波钢轨探伤车，虽然成本不到50万元，但时速高达30公里，完全可以解决探伤维护时间短和保证探伤周期的矛盾。

在华东科技大学实验楼10楼，记者看到一辆黄色探伤车停在两条条约规定的10米长的标准铁轨上。这辆车长约1.78米，高1.6米。这看起来很简单，但很有学问。据易建军介绍，该车由探伤系统、主控系统、驱动系统、制动系统、供电系统和控制系统组成。每个系统由不同的模块组成。例如，探伤系统的超声波探头轮用于检测钢轨中是否有裂纹以及裂纹的深度和形状。检测到裂纹后，通过喷墨来定位涂料喷嘴。

模块化设计使探伤小车的装卸、维护和运输更加方便。易建军表示，此外，探伤车还具有无线传输、实时定位、远程控制等特点。

基于深入学习，低价格和准确性

由于只是冰山一角，这款探伤车除了体积小、自动行走、操作简单和实时监控外，还有很大的创新。基于深度学习的钢轨探伤数据处理就是其中之一。

探伤的准确性很大程度上取决于超声波探头轮的质量。然而，*超声波探伤仪成本高、探伤速度慢、效率低。有没有一种方法可以用同样的精度检测低价的超声波探头轮？

易建军做到了。“我们使用大量探伤数据来训练深度神经网络，并获得可用于实际钢轨探伤应用的深度神经网络模型，以确保钢轨探伤的高精度和准确性。”易建军解释说，他们通过高精度超声波探测轮采集了大量样本，然后用深度学习算法处理这些样本，以确定基于特征的规则。一旦这些规则被移植到计算机上，即使它们是通过不准确的超声波探头轮“诊断”出来的，也可以获得准确的结果。

"这是将复杂的经验转化为规则的过程."易建军说:“深度学习使探伤车更加智能化。”

有了云服务平台，未来是可以预料的。

这款探伤车的智能也体现在易建军团队搭建的超声波钢轨探伤云服务平台上。

轻轻按下操作台上的按钮，汽车在轨道上缓慢移动，汽车前方的显示屏开始显示均匀的波纹。“这里有一条裂缝。”易建军指着屏幕上的一个斜纹，告诉记者。

人类可以通过超声波仪器(如ct)来检测是否存在健康风险，其轨迹是相同的。探伤小车的超声波探头轮可以在钢轨上运行时“诊断”该段钢轨的健康状况，检测结果可以通过计算机图像如CT成像显示出来。

“超声波钢轨探伤数据的存储、分析和可视化显示可以为钢轨探伤的后续监控、维护、处理和跟踪提供平台云服务支持。”易建军表示，云服务不仅可以实现高速在线检测和远程控制，还可以像人体定期体检一样预测铁路的健康状况，为各部门提供数据共享、决策支持、资源调度等服务。

对于应用前景，易建军充满信心:“它不仅能检测火车、地铁、轻轨、电车等轨道运行。，还将应用扩展到其他类似的金属轨道、电缆通道等的健康诊断。具有广阔的应用前景

《中国科学新闻》(第八版，2017年11月14日)