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基于地质雷达图像数据的铁路隧道衬砌病害识别与安全性评估系统研究
| 论文题名： | 基于地质雷达图像数据的铁路隧道衬砌病害识别与安全性评估系统研究 |
| 关键词： | 铁路隧道;衬砌结构;病害检测;安全评估;地质雷达;图像识别 |
| 摘要： | 随着我国铁路事业的蓬勃发展，对铁路设施的维护成了铁路运营管理中越来越重要的环节。铁路隧道作为铁路设施的重要组成部分，为保证铁路的安全运营，对隧道的科学有效的运营管理成了现今阶段需要解决的问题。据铁路总公司的秋检数据显示，我国大部分隧道存在着不同程度的病害。铁路隧道的质量影响着列车的安全运行，对隧道中存在的病害应该及时发现，及时处理。目前国内外对铁路隧道衬砌的检测普遍采用地质雷达的方法来检测，但对于地质雷达数据的分析，还处在人工处理的阶段，对衬砌的雷达数据不能达到实时，快速的处理。 病害的发生往往伴随着介质的改变，比如渗漏水则衬砌中混入了含水层，裂缝等是衬砌中混入了空气层。地质雷达检测衬砌的基本原理是雷达波经过不同介质时反射波的强弱不同，根据反射波强弱的不同可以判断衬砌的损坏情况。基于此本文对衬砌的地质雷达灰度剖面图的处理分析进行了研究，提出了对衬砌内部病害以及衬砌背后接触状态的快速及时的脱离人工的检测方法，同时还对衬砌的安全性评定方法进行研究，以保证对衬砌质量的科学的管理。 在对衬砌内部病害检测的研究中，本文在以往学者对衬砌雷达图像研究的基础上，提出了一种基于灰度分布的衬砌病害区域检测方法，利用雷达剖面图上灰度复杂度来度量雷达波在遇到不同介质时的反射情况。先使用灰度统计分布特征进行预选，减弱噪声对检测的影响，再利用灰度空间分布特征进行筛选，找出可能还有病害的区域。同时利用自定义阈值的方式来确定分类的阂值，可以保证该方法使用于不同衬砌的复杂情况。 在对衬砌背后接触状态检测的研究中，参照地震波图像的分析方法，利用了基于双边滤波的边缘检测方法检测衬砌雷达图像中的同向轴，以此来区分衬砌背后的接触状态是否密实。在对边缘检测之后的同向轴信息进行提取时，本文设计了一种基于最小包络矩形迭代的方法，对同向轴进行圈定。利用此方法对某隧道测线雷达图像进行了处理，分析其衬砌背后病害的分布。 在对衬砌安全性评定系统的研究中，对衬砌的安全性评定采取基于模糊模式识别的方法进行分级评定，对隧道安全性印象因素进行分级，对各级指标采用模糊模式识别方法进行评定，低级指标评定的最终结果等级作为更高一级的评定值。利用此方法对衬砌进行安全性评定，更科学更易于管理，有效解决了衬砌评定中不确定性以及复杂性等问题。 |
| 作者： | 任东亚 |
| 专业： | 交通运输规划与管理 |
| 导师： | 徐维祥 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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