一种无砟轨道ca砂浆层病害检测方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及铁路工程技术领域，更具体的涉及一种无砟轨道CA砂浆层病害检测方 法及装置。
【背景技术】
[0002] 在高速铁路正式投入运营之后，线路检测维护成为维护高铁正常运营的主要工作 之一。高速铁路采用的无砟轨道主要有两种形式，即板式无砟轨道与双块式无砟轨道。
[0003] 无砟轨道一般包括钢筋混凝土轨道板、素混凝土支撑层（CA(英文为：cement asphal t，中文简称:水泥沥青)砂浆层)和级配碎石(路基机床表层）。其中，CA砂浆层为素水 泥乳化沥青砂浆层，皆无配筋。相对于钢筋混凝土构件，在高速载荷冲击振动下，无配筋混 凝土或砂浆结构更容易发生破裂损坏，尤其在混凝土不均匀的区域，破裂常有发生。
[0004] 目前，针对无砟轨道病害的检测方法主要包括:人工法、探地雷达等方法。其中，人 工法主要通过工人的经验观察病害的外部表现，来判断病害的位置、大小，如观察路肩、路 堑中流出物的颜色，判断是否有翻浆冒泥以及翻浆冒泥的程度，但是病害总是存在从小病 害到大病害的发展过程，或者从内部裂纹延伸到外部表面的过程。由于外部表现能够通过 外部特征来判断，但是内部病害则具有隐蔽性，不易从外部表现观察、发现，同时外部病害 的发现也容易受人为因素的影响。
[0005] 探地雷达具有探测速度快，精度高，能够连续检测的特点，被广泛应用于混凝土缺 陷检测中。但是在钢筋混凝土中，特别是多层钢筋混凝土结构的高速铁路无砟轨道，CA砂浆 层的缺陷处于多层钢筋下部，受钢筋反射波、多次波和混凝土本身混合不均匀造成的介电 常数差异而引起的杂波信号的影响，电磁波穿过钢筋的透射信号很弱，使得在对探地雷达 成像图时频分析时，难以达到预期的效果。
【发明内容】
[0006] 本发明实施例提供一种无砟轨道CA砂浆层病害检测方法及装置，采用探地雷达， 利用高速铁路无砟轨道轨道板钢筋对称规律分布的特点，可以快速检测出CA砂浆层的病害 位置。
[0007] 本发明实施例提供一种无砟轨道CA砂浆层病害检测方法，包括：
[0008] 根据无砟轨道轨道板上测试线上的介电常数以及所述无砟轨道轨道板的厚度，确 定CA砂衆层的空间采样序列；
[0009] 通过小波分析，确定所述空间采样序列的初始序列，获取所述空间采样序列的尺 度系数和所述空间采样序列的小波系数；
[0010] 通过小波，对所述空间采样序列的尺度系数和所述空间采样序列的小波系数进行 滤波，得到空间采样序列的滤波尺度系数和滤波小波系数，对所述滤波尺度系数和所述滤 波小波系数进行空间序列重建，得到重建序列；
[0011] 根据所述重建序列，获取所述CA砂浆层病害位置。
[0012] 较佳地，所述根据无砟轨道轨道板上测试线上的介电常数以及所述无砟轨道轨道 板的厚度，确定CA砂浆层的空间采样序列，包括：
[0013] 对所述无砟轨道轨道板的雷达信号进行时空分析，确定所述无砟轨道轨道板在信 号图中的空间位置以及所述雷达信号在所述无砟轨道轨道板与雷达之间的传输时间；
[0014] 根据所述无砟轨道轨道板的厚度、所述无砟轨道轨道板在信号图中的空间位置、 所述雷达信号在所述无砟轨道轨道板与雷达之间的传输时间、以及所述测试线上的介电常 数，确定所述CA砂浆层在所述信号图中的空间位置及所述雷达信号在所述CA砂浆层与所述 雷达之间的传输时间；
[0015] 根据所述CA砂浆层在所述信号图中的空间位置确定所述测试线在所述无砟轨道 轨道板上的位置，根据所述CA砂浆层与所述雷达之间的传输时间，确定所述雷达在所述测 试线上各个测试点之间的测试时间间隔，根据所述雷达在所述测试线上各个测试点之间的 测试时间间隔，确定所述CA砂浆层在所述信号图中的空间采样序列。
[0016] 较佳地，所述通过小波分析，确定所述空间采样序列的初始序列，包括：
[0017]以Haar小波为母小波，对所述空间采样序列进行多层分解，确定所述空间采样序 列的初始序列。
[0018] 较佳地，所述通过小波分析，对所述空间采样序列的尺度系数和所述空间采样序 列的小波系数进行滤波，包括：
[0019] 根据Mallat小波的多分辨率分析，对所述空间采样序列的在尺度空间和小波空间 上进行多层分解，根据所述分解结果，对所述空间采样序列的小波系数进行低通滤波，得到 空间采样序列的滤波尺度系数和滤波小波系数。
[0020] 较佳地，所述无砟轨道轨道板上测试线上包括有若干个测试点；
[0021] 根据无砟轨道轨道板上测试线上的介电常数以及所述无砟轨道轨道板的厚度，确 定CA砂浆层的空间采样序列之前，还包括：
[0022] 获取所述无砟轨道轨道板测试线上各个测试点上的介电常数，将所述各个测试点 上的介电常数的均值确定为所述无砟轨道上测试线上的介电常数。
[0023] 本发明实施例提供一种无砟轨道CA砂浆层病害检测装置，包括：
[0024]确定单元，用于根据无砟轨道轨道板上测试线上的介电常数以及所述无砟轨道轨 道板的厚度，确定CA砂浆层的空间采样序列；
[0025] 第一获取单元，用于通过小波分析，确定所述空间采样序列的初始序列，获取所述 空间采样序列的尺度系数和所述空间采样序列的小波系数；
[0026] 重构单元，用于通过小波，对所述空间采样序列的尺度系数和所述空间采样序列 的小波系数进行滤波，得到空间采样序列的滤波尺度系数和滤波小波系数，对所述滤波尺 度系数和所述滤波小波系数进行空间序列重建，得到重建序列；
[0027] 第二获取单元，用于根据所述重建序列，获取所述CA砂浆层病害位置。
[0028]较佳地，所述确定单元具体用于：
[0029] 对所述无砟轨道轨道板的雷达信号进行时空分析，确定所述无砟轨道轨道板在信 号图中的空间位置以及所述雷达信号在所述无砟轨道轨道板与雷达之间的传输时间；
[0030] 根据所述无砟轨道轨道板的厚度、所述无砟轨道轨道板在信号图中的空间位置、 所述雷达信号在所述无砟轨道轨道板与雷达之间的传输时间、以及所述测试线上的介电常 数，确定所述CA砂浆层在所述信号图中的空间位置及所述雷达信号在所述CA砂浆层与所述 雷达之间的传输时间；
[0031] 根据所述CA砂浆层在所述信号图中的空间位置确定所述测试线在所述无砟轨道 轨道板上的位置，根据所述CA砂浆层与所述雷达之间的传输时间，确定所述雷达在所述测 试线上各个测试点之间的测试时间间隔，根据所述雷达在所述测试线上各个测试点之间的 测试时间间隔，确定所述CA砂浆层在所述信号图中的空间采样序列。
[0032] 较佳地，所述第一获取单元具体用于：
[0033] 以Haar小波为母小波，对所述空间采样序列进行多层分解，确定所述空间采样序 列的初始序列。
[0034]较佳地，所述重构单元具体用于：
[0035] 根据Mallat小波的多分辨率分析，对所述空间采样序列的在尺度空间和小波空间 上进行多层分解，根据所述分解结果，对所述空间采样序列的小波系数进行低通滤波，得到 空间采样序列的滤波尺度系数和滤波小波系数。
[0036] 较佳地，所述无砟轨道轨道板上测试线上包括有若干个测试点；
[0037] 所述确定单元还用于：
[0038] 根据无砟轨道轨道板上测试线上的介电常数以及所述无砟轨道轨道板的厚度，确 定CA砂浆层的空间采样序列之前，还包括：
[0039] 获取所述无砟轨道轨道板测试线上各个测试点上的介电常数，将所述各个测试点 上的介电常数的均值确定为所述无砟轨道上测试线上的介电常数。
[0040] 本发明实施例中，根据无砟轨道轨道板上测试线上的介电常数以及所述无砟轨道 轨道板的厚度，可以确定CA砂浆层的空间采样序列，通过小波分析，确定所述空间采样序列 的初始序列，获取所述空间采样序列的尺度系数和所述空间采样序列的小波系数;通过小 波，对所述空间采样序列的尺度系数和所述空间采样序列的小波系数进行滤波，得到空间 采样序列的滤波尺度系数和滤波小波系数，对所述滤波尺度系数和所述滤波小波系数进行 空间序列重建，得到重建序列；根据所述重建序列，获取所述CA砂浆层病害位置。由于无砟 轨道中轨道板的钢筋沿横向、纵向呈对称分布，从而可以根据探测雷达探测的信号，确定出 轨道板中的钢筋在雷达信号图中依然呈对称分布，进一步地，由于CA砂浆层中的病害的分 布呈随机状态，从而可以在雷达信号图中呈非周期分布。在本发明实施例中，采用小波分析 方法