西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室;
随着铁路运输系统的高速发展，车载非接触式钢轨磨耗自动化检测任务日益增加，然而，线路上丰富多样的钢轨轨形轮廓和多样离群点干扰，导致磨耗值在线计算错误频发，且运营列车日趋海量的检测数据对于实时性的要求越来越高。因此，提出一种基于随机森林（RF）的钢轨轮廓在线识别方法，分类模型1利用主分量分析（PCA）提取钢轨轮廓的全局特征，分类模型2采用相对高度二叉树提取钢轨轮廓的局部特征，随后采用RF算法模型对转化后的低维特征向量进行分类识别。与支持向量机（SVM）分类识别算法进行对比，结果表明，所提出的基于RF算法的分类模型1对于普通钢轨轮廓和非普通钢轨轮廓的整体分类识别准确率为98.7%，单帧识别耗时8.57 ms；分类模型2对于鱼尾板、道岔尖轨和其他轮廓的整体分类识别准确率为96.7%，单帧识别耗时11.95 ms，满足运营列车75 km/h的实时在线检测钢轨轮廓需求，具有工程应用价值。
| 66 | 0 | 18 |
| 下载次数 | 被引频次 | 阅读次数 |
[1]赵宇晨，罗旦，李从祥，等.钢轨打磨综合试验台的设计及应用[J].机械，2022,49(5):68-74.
[2]占栋，于龙，肖建，等.钢轨轮廓全断面检测中轨廓动态匹配方法研究[J].铁道学报，2015,37(5):71-77.
[3]张振兴.城市轨道交通中的列车定位方法研究[D].北京：北京交通大学，2008.
[4]LIU H,LI Y,MA Z,et al. Recognition and calibration of rail profile under affine-distortion-based point set mapping[J]. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement,2016,66(1):131-140.
[5]赵鑫欣，王胜春，王昊，等.车载动态条件下钢轨廓形快速追踪算法[J].中国铁道科学，2020,41(6):145-155.
[6]WANG S,WANG H,ZHOU Y,et al. Automatic laser profile recognition and fast tracking for structured light measurement using deep learning and template matching[J]. Measurement,2021(169):108362.
[7]LI Y,ZHONG X,MA Z,et al. The outlier and integrity detection of rail profile based on profile registration[J]. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems,2019,21(3):1074-1085.
[8]杨强，林建辉，丁建明，等.基于二维激光位移传感器和遗传算法的钢轨磨耗动态检测系统[J].中国铁路，2012(6):85-88.
[9]BRO R, SMILDE A K. Principal component analysis[J].Analytical Methods,2014,6(9):2812-2831.
[10]陈丹，李京华，黄根全，等.基于主分量分析的声信号特征提取及识别研究[J].声学技术，2005,24(1):39-41,45.
[11]周志杰.钢轨轨形轮廓分类识别与磨耗检测技术研究[D].成都：西南交通大学，2018.
[12]陈孝春，叶懋冬，倪臣敏.基于二叉树的曲线描述方法[J].中国图象图形学报，2007,12(1):116-120.
[13]STROBL C,MALLEY J,TUTZ G. An introduction to recursive partitioning:rationale, application, and characteristics of classification and regression trees, bagging, and random forests[J].Psychological Methods,2009,14(4):323-348.
[14]李晟，周超.基于随机森林的钛加工表面质量评定研究[J].机械制造与自动化，2020,49(6):36-38,60.
[15]TAN J,XIE X,ZUO J,et al. Coupling random forest and inverse distance weighting to generate climate surfaces of precipitation and temperature with multiple-covariates[J]. Journal of Hydrology,2021(598):126270.
基本信息:
DOI：
中图分类号:TP391.41;U216.4
引用信息:
[1]刘震锋,陈建政,赵春云等.基于随机森林的钢轨轮廓在线识别方法研究[J].机械,2024,51(10):52-58.
基金信息: