中文摘要：

轨道交通特别是高速铁路对区域经济的带动作用明显，同时其主要使用电力能源，是环保、低碳、节能减排的绿色交通，也因此得到了飞速发展。本课题基于电磁层析成像技术研究重伤钢轨损伤探测理论及技术，针对轨道交通的轨道安全提出了电磁层析钢轨探伤的方法，应用电磁层析成像原理设计了钢轨重伤探测传感器和实验系统，为推进研制在线钢轨探伤检测设备提供了理论与技术积累。课题研究了钢轨损伤形成的机理，分析了铁路现场钢轨损伤的类型，调研了国内外现有的钢轨探伤技术。研究表明，由于电磁方法具有非接触感应测量、快速、对钢轨浅表敏感、无辐射的优点，在可用于钢轨探伤的几种物理方法中电磁方法是最适合现场应用的在线探伤技术。课题设计了电磁层析钢轨探伤传感器，并对其电磁特性进行了电磁场有限元仿真和优化设计, 探索了最优激励频率范围；研制了低速和高速钢轨探伤实验平台，其中应用DSP和ARM混合嵌入系统和高速采集设备进行了信号激励和数字解调设计，并对钢轨损伤样品进行了探测实验，验证了所设计传感器的测试性能。同时为补偿表面损伤对浅表损伤的耦合影响，应用机器视觉系统对钢轨表面损伤进行探测，辨识表面缺陷程度并对电磁探伤结果进行了补偿。