Оптико-электронная система контроля дефектов поверхности катания железнодорожного пути тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Маренов Никита Евгеньевич

• Маренов Никита Евгеньевич
• кандидат наук
• 2026

Оглавление диссертации кандидат наук Маренов Никита Евгеньевич

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Обзор литературных источников в области контроля геометрических параметров железнодорожного пути

1.1 Постановка задачи контроля дефектов железнодорожного пути

1.2 Анализ методов и аппаратуры контроля состояния железнодорожного пути

1.2.1 Классификация методов и аппаратуры контроля железнодорожного пути

1.2.2 Обзор оптических методов регистрации трёхмерных образов объектов

1.2.3 Обзор аппаратуры контроля железнодорожного пути

1.3 Существующие методы и аппаратура для контроля дефектов поверхности катания железнодорожного пути

1.4 Обобщение результатов аналитического обзора и постановка задачи исследований диссертации

Глава 2. Разработка принципа действия оптико-электронной системы оперативного контроля дефектов поверхности катания железнодорожного пути

2.1 Обоснование функциональной схемы оптико-электронной системы для контроля дефектов поверхности катания железнодорожного пути

2.2 Анализ схемы измерения дефектов поверхности катания

2.3 Принцип действия основного канала оптико-электронной системы контроля дефектов поверхности катания

2.3.1 Обоснование принципа блока структурированной подсветки

Стр.

2.3.2 Описание функциональной схемы основного канала оптико-электронной системы контроля дефектов поверхности катания

2.4 Принцип действия дополнительного канала

Глава 3. Методика проектирования оптико-электронной системы контроля дефектов поверхности катания железнодорожного пути

3.1 Постановка задачи проектирования аппаратуры контроля

3.2 Математическая модель оптико-электронной системы контроля, как объекта проектирования

3.2.1 Структурная схема оптико-электронной системы контроля, как объекта проектирования

3.2.2 Преобразование оптического сигнала в структурной схеме модели объекта проектирования

3.2.3 Оценка вероятности обнаружения дефектов

3.3 Анализ методов оценки координат изображений

3.3.1 Анализ погрешности оценки координат изображения методом максимального правдоподобия

3.3.2 Анализ погрешности измерения координат изображения методами субпиксельного уточнения

3.3.3 Анализ влияния фоновых засветок на эффективность алгоритмов с субпиксельным уточнения

3.4 Алгоритм программы обработки данных в оптико-электронной системе контроля дефектов поверхности катания железнодорожных рельсов

3.5 Обоснование требований к составным частям оптико-электронной системы контроля поверхности катания железнодорожного пути

3.5.1 Методика габаритного расчёта оптических систем основного и дополнительного каналов

3.5.2 Особенности методики энергетического расчёта

Стр.

3.5.3 Основные положения методики проектирования

Глава 4. Экспериментальное исследование двухканальной оптико-электронной системы контроля дефектов поверхности катания железнодорожного пути

4.1 Методика калибровки двухканальной оптико-электронной системы

контроля дефектов поверхности катания

4.1.1 Постановка задачи разработки методики калибровки оптико-электронной системы

4.1.2 Методика калибровки дополнительного канала

4.1.3 Методика калибровки основного канала

4.1.4 Методика тарировки двухканальной оптико-электронной системы контроля поверхности катания

4.2 Экспериментальное исследование двухканальной оптико-электронной системы контроля дефектов поверхности катания железнодорожного пути .... 131 4.2.1 Постановка задачи экспериментальных исследований

4.2.2 Экспериментальная апробация методики калибровки основного канала оптико-электронной системы контроля в лабораторных условиях

4.2.3 Экспериментальные исследования опытного образца в полевых условиях

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

3Б - трёхмерный

АЦП - аналого-цифровой преобразователь ВСМ - высокоскоростная магистраль

КИХ-фильтр - фильтр с конечной импульсной характеристикой

ЛПИ - линейка приёмников излучения

МПИ - матричный приёмник излучения

ОЭС - оптико-электронная система

ОС - оптическая система

ОСШ - отношение сигнала к шуму

ПИ - приёмник излучения

ПМ - пространственный модулятор

ПФ - пространственный фильтр

СКО - среднеквадратическое отклонение

ТВ-камера - телевизионная камера

ФД - фотодиод

ЭВМ - электронная вычислительная машина

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оптико-электронная система контроля дефектов поверхности катания железнодорожного пути»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы обусловлена необходимостью создания нового поколения аппаратуры, которая должна обеспечить контроль состояния железнодорожного пути на высокоскоростных магистралях (ВСМ). Своевременное обнаружение дефектов железнодорожных путей позволяет повысить безопасность движения на железнодорожном транспорте и обеспечить штатное движение по высокоскоростным магистралям. Неотъемлемыми требованиями, предъявляемыми к такой аппаратуре контроля, являются высокая точность, бесконтактность и оперативность. Этим требованиям в полной мере удовлетворяет аппаратура, основанная на оптических методах.

Исследования в области контроля состояния железнодорожного транспорта проводятся во ВНИИЖТ, АО НПЦ ИНФОТРАНС, АО «Фирма Твема», а также в зарубежных организациях таких, как MER MEC S.p.A., Sperry Rail Service и др. Разработке методов и аппаратуры контроля железнодорожных путей посвящены работы отечественных специалистов, в том числе А.М. Боронахина и Д.Ю. Ларионова (СПбГЭТУ «ЛЭТИ»), а также зарубежных исследователей M. Torabi, S.M. Mousavi G. (Iran University of Science and Technology). Значительных успехов в этой области достигли специалисты КНР, в том числе, Q. Mao, Q. Li (Wuhan University), C. Wang (Hunan University) и др.

Общим недостатком известных технических решений аппаратуры контроля дефектов поверхности катания является относительно низкая скорость движения при выполнении процедур оперативного контроля, которая, судя по публикациям, не превышает 30 км/ч. Но выполнение процедур диагностирования и мониторинга путей ВСМ не должно влиять на график движения составов. Поэтому путеизмерительные вагоны, на которых устанавливается аппаратура контроля, должны двигаться со скоростями, соизмеримыми с принятыми для ВСМ, а аппаратура контроля при этом должна сохранять свою эффективность.

В связи с этим тема диссертации, посвящённая созданию оптико-электронной высокоточной аппаратуры, предназначенной для оперативного контроля поверхности катания железнодорожных путей в условиях эксплуатации на высокоскоростных магистралях, является актуальной.

Целью диссертации является разработка высокоточной оптико-электронной системы для высокоскоростного оперативного контроля дефектов поверхности катания железнодорожного пути.

Для достижения поставленной цели в диссертации решены следующие задачи:

- обоснованы требования к оптико-электронной системе контроля

дефектов поверхности катания железнодорожного пути;

- разработан принцип действия аппаратуры контроля;

- разработана математическая модель и сформулирована целевая

функция проектирования аппаратуры контроля;

- разработаны алгоритмы обработки данных;

- разработана методика проектирования аппаратуры контроля;

- проведены лабораторные и натурные экспериментальные

исследования с целью проверки теоретических положений диссертации.

Методология и методы исследования

При решении задач диссертации использовались методы математического моделирования, цифровой обработки изображений, теории вероятности и математической статистики, а также методы экспериментальных исследований.

Научная новизна заключается в следующем:

1. Разработана оригинальная схема двухканальной оптико-электронной системы (ОЭС) контроля дефектов поверхности катания железнодорожного пути, основанная на триангуляционном методе регистрации изображений, отличительными особенностями которой является регистрация изображения структурированной подсветки линейной камерой, обеспечивающей высокое быстродействие, а также использование алгоритмов, позволяющих производить

измерение размеров дефектов с субпиксельной точностью в условиях эксплуатации на высокоскоростных магистралях.

2. Введён в состав ОЭС дополнительный канал, система координат регистрации изображений которого за счёт оригинальной тарировки связана с системой координат основного канала, позволяющий компенсировать неопределённость положения зоны контроля поверхности катания, возникающей из-за колебаний установочной базы в процессе эксплуатации.

3. Создана математическая модель и на её основе разработана методика проектирования, позволяющая определить рациональное сочетание конструктивных параметров составных частей ОЭС контроля поверхности катания при условии минимизации вероятности пропуска дефектов и СКО погрешности измерения этих дефектов.

Положения, выносимые на защиту:

1. Предложенная оригинальная схема двухканальной ОЭС контроля, в которой регистрация изображений структурированной подсветки осуществляется линейной камерой, а для обработки изображений используются алгоритмы оценки координат с субпиксельной точностью, в отличие от известных образцов аппаратуры в реальных условиях эксплуатации при скоростях движения путеизмерительного вагона, превышающих 140 км/ч, позволяет практически исключить пропуск дефектов и определять размеры дефектов с СКО погрешности, не превышающей 0,25 мм.

2. Алгоритм обработки изображений структурированной подсветки в триангуляционной системе, основанный на методе оценки параметров сигнала по критерию максимального правдоподобия, позволяет определять расстояние до поверхности объекта с СКО погрешности не превышающим 0,05 мм при пиковом ОСШ, равном 10, и эффективной ширине изображения полосы структурированной подсветки, равной 0,65 пикселя;

3. Алгоритм обработки изображений структурированной подсветки в триангуляционной системе, основанный на оценке положения пика по нескольким значениям сигнала в окрестности этого пика, позволяет определять

расстояние до поверхности объекта с СКО погрешности не превышающим 0,15 мм при пиковом ОСШ, равном 10 и отношении полуширины пика к размеру пикселя, равном 3.

Практическая значимость диссертационной работы заключается в том, что её результаты могут быть использованы при создании высокоточной аппаратуры оперативного бесконтактного контроля дефектов поверхности катания железнодорожного пути, которая требуется для оснащения скоростных путеизмерительных вагонов.

Достоверность полученных результатов диссертационной работы обеспечивается корректностью постановки задач и использованных допущений, а также согласованностью результатов математического моделирования и экспериментальных исследований.

Реализация и внедрение результатов

Результаты диссертации использованы в ЗАО «ПИК Прогресс» при создании комплекса оборудования для путеизмерительных вагонов, что подтверждено соответствующим актом.

Апробация результатов

Результаты диссертации докладывались на трёх научно-технических конференциях, в том числе: на XXXI международной научной конференции «Лазерно-информационные технологии» (Новороссийск, 2023 г.); на II Международной научной конференции аспирантов и молодых ученых «Железная дорога: путь в будущее» (Москва, 2024 г.); на конференции «The 6th 2024 International Youth Conference on Radio Electronics, Electrical and Power Engineering» (Москва, 2024 г.).

Публикации

Основные результаты диссертации опубликованы в 8 печатных работах, в том числе: в трёх научных статьях [1-3], опубликованных в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ, в описании к двум патентам РФ на изобретение [4, 5], а также в тезисах трёх докладов на научно-технических конференциях [6-8].

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы. Она изложена на 156 страницах машинописного текста, содержит 70 рисунков, 10 таблиц, список литературы включает 123 библиографических описаний.

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, определены цель и задачи исследования, сформулированы научная новизна и практическая значимость полученных результатов, изложены положения, выносимые на защиту, а также приведена структура диссертации.

В первой главе выполнен обзор существующей аппаратуры для контроля железнодорожного пути, сформулированы требования к оптико-электронной аппаратуре контроля, обоснована актуальность диссертации, определены цель и задачи исследований.

Во второй главе приведено описание принципа действия предложенной двухканальной ОЭС контроля дефектов поверхности катания железнодорожного пути. Выведены математические соотношения, связывающие зависимость координат пространства предметов и плоскости регистрации в триангуляционных схемах регистрации основного и дополнительного каналов системы контроля. Выполнен анализ чувствительности измерительных схем аппаратуры контроля.

В третьей главе определены показатели эффективности системы контроля дефектов поверхности катания железнодорожного пути, и на основе математического моделирования определена связь этих показателей с конструктивными параметрами составных частей системы. Проведён анализ алгоритмов обработки сигналов, обеспечивающих субпиксельную точность оценки координат изображений. Изложена методика проектирования системы контроля на системотехническом уровне, основанная на математическом моделировании.

В четвертой главе изложены методики, которые предложено использовать для калибровки, основного и дополнительного каналов аппаратуры, приведено описание предложенной автором методики тарировки двухканальной ОЭС контроля дефектов поверхности катания для реальных условий эксплуатации, а

также приведены результаты лабораторных и натурных экспериментальных исследований, которые подтвердили правильность основных теоретических положений диссертации.

В заключении сформулированы основные результаты работы.

Глава 1. Обзор литературных источников в области контроля геометрических параметров железнодорожного пути

1.1 Постановка задачи контроля дефектов железнодорожного пути

Железнодорожный путь представляет собой совокупность конструктивно связанных инженерных объектов, образующих дорогу с рельсовой колеей, верхним строением, земляным полотном и сооружениями, предназначенными для эксплуатации и обслуживания пути [9].

Рельсовая колея является объектом, непосредственно взаимодействующим с подвижным составом. От уровня её технического состояния напрямую зависит безопасность движения поездов с установленными скоростями, а также и затраты на содержание и ремонтно-путевые работы. Неисправности рельсовой колеи могут быть вызваны не только отказами элементов её конструкции, но также дефектами верхнего строения пути, земляного полотна и сооружений.

Железнодорожные рельсы являются основным конструктивным элементом верхнего строения пути. Рельсом называют стальную балку специального сечения, которую укладывают на шпалах или других опорах для движения железнодорожного подвижного состава. При строительстве железнодорожных путей и изготовлении стрелочных переводов используют рельсы Р43, Р65, Р50, Р75, изготавливаемые согласно ГОСТ Р 51685-2022 [10]. Рельсы по назначению делятся на рельсы общего назначения и рельсы специального назначения, которые предназначены для применения в особых условиях эксплуатации, в том числе при высокой грузонапряжённости, в кривых участках железнодорожного пути общего пользования, при низких температурах, для скоростного совмещённого и высокоскоростного пассажирского движения и др.

Рельсы производятся стандартной длиной, в том числе, 12,5 метров и 25 метров. В последнее время все чаще используются бесстыковые рельсы (до 800 метров и более) [11]. Бесстыковой путь эффективен для строительства

высокоскоростных железных дорог благодаря особенностям конструкции, технологии укладки. К геометрическим параметрам рельсов установлены высокие требования как в процессе их изготовления [10], так и при эксплуатации [12, 13].

В настоящей диссертации дефектами рельсов считаются отклонения от заданных норм значений геометрических параметров. К таким дефектам относятся выкрашивания, выколы, трещины, изломы, различные виды износа, пластические деформации (например, смятие или сплющивание металла головки рельса), коррозия и механические повреждения, которые превышают установленные нормы. Специальная инструкция [14] устанавливает виды дефектов рельсов, образующихся в них в процессе эксплуатации, общий порядок определения типа, расположения, код обозначения дефектов, причины их появления и развития, способы выявления, указания по эксплуатации дефектных и остродефектных рельсов. Кроме этого, существуют инструкция [15] на проверку состояния рельсовой колеи с номинальной шириной 1520 мм на сети железных дорог ОАО «РЖД», а также инструкция [16] по текущему содержанию железнодорожного пути. В соответствии [14] инструкцией на рисунке 1.1 представлены примеры дефектов и железнодорожного пути.

Ширина колен

Боковой износ головки рельса

Смятие и вертикальный износ головки рельса

Взаимное смещение торцов стыкуемых рельсов

Подуклонка рельсов

Волнообразный взнос Зазор в стыке н смятие головки рельсов

рельса

Рисунок 1.1 - Параметры и дефекты железнодорожного пути

С ростом объема перевозимых грузов и скорости движения поездов, а также строительством новых высокоскоростных магистралей увеличивается необходимость контроля состояния железнодорожного пути. Своевременное обнаружение дефектов железнодорожных путей позволяет избежать катастроф, закрытия участков путей и, как следствие, уменьшить количество нарушений расписания и повысить безопасность движения поездов [17].

При наличии дефектов в элементах верхнего строения пути возникают вибрации, частота и амплитуда которых зависит как от величины дефектов, так и от скорости движения [18]. Кроме этого, причиной вибраций являются дефекты формы и поверхности катания колес [19]. Но задача контроля дефектов колёсных пар в процессе эксплуатации железнодорожных составов в настоящее время решена [20-22].

Поэтому в рамках темы диссертации здесь как основной причиной вибраций при движении по высокоскоростным магистралям анализируется влияние дефектов поверхности катания железнодорожного пути. Анализ инструкций по текущему содержанию железнодорожного пути, а также технических требований к средствам технического диагностирования и мониторинга железнодорожного пути высокоскоростных железнодорожных линий [13, 14] показал, что для высокоскоростных магистралей предъявляются высокие требования к параметрам, характеризующим неровность поверхности катания пути. Неровность поверхности катания железнодорожного пути обусловлена дефектами рельсов в виде волнообразных деформаций, а также ступеньками на стыках рельсов.

Начальная волнообразная деформация поверхности катания, может возникать при прокатке и правке рельсов на металлургических комбинатах вследствие вибрации прокатной клети, биения валков и других причин. В процессе эксплуатации происходит дальнейшее развитие первоначальных дефектов и увеличение амплитуды волнообразных неровностей [23-28]. Поэтому при изготовлении железнодорожных рельсов осуществляют контроль основных геометрических параметров рельса, в том числе, контролируют полный профиль в

поперечных сечениях рельса, прямолинейность поверхности катания, а также скрученность относительно продольной оси рельсов. Автором предложен оригинальный способ и устройство [4] оперативного контроля геометрических параметров рельсов в процессе их изготовления на прокатном стане. Для этого на прокатном стане устанавливаются измерительные блоки, которые представляют собой оптико-электронные приборы триангуляционного типа, схема расположения которых представлена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Схема расположения измерительных блоков

Предложенный способ контроля геометрических параметров железнодорожных рельсов, движущихся на прокатном стане, основан на измерении координат точек профиля рельсового проката в единой системе координат. При этом осуществляется автоматическая настройка оборудования для контроля параметров конкретного типа рельсов. Формируемые в измерительных блоках данные о геометрических параметрах поперечных профилей вдоль оси контролируемых рельсов передаются в ЭВМ. В соответствии с нормативной документацией для соответствующего типа рельсов, формируются параметры профиля, прямолинейности и скрученности с привязкой к длине рельса. Полученные геометрические параметры сравниваются с допустимыми значениями, указанными в нормативных документах [10] и производится их отбраковка.

Неровности на поверхности катания железнодорожного пути классифицируют [29] на короткие и длинные. Короткие волнообразные неровности, которые называют рифлями, имеют длину от 30 до 250 мм. При перекатывании колеса по рифлям возникает ударное воздействие в течение коротких временных интервалов, приводящее к значительным вибрациям [30]. Если колесо катится по всей деформированной поверхности рельса, то такую неровность называют длинной. При движении по длинной неровности ударное воздействие возникает в течение относительно больших интервалов времени, что не вызывает сильных вибраций [31, 32]. В связи с этим наиболее нежелательными в смысле износа верхнего строения пути, износа колёс, а также обеспечения комфорта является минимизация волнообразных дефектов поверхности катания рельсов на коротких участках. Пример короткой неровности представлен на рисунке 1.3.

Рисунок 1. 3 - Деформации головки рельса в виде коротких неровностей

К коротким неровностям поверхности катания относятся и дефекты, обусловленные смятием и износом головок рельсов в зоне сварных стыков из-за локального снижения механических свойств металла. Рельсы, имеющие рифли с глубиной (амплитудой) волны смятия более 1,0 мм, измеренной на базе 1,0 м уже считаются дефектными. В зависимости от наличия коротких волнообразных

волн - рифлей, с глубиной 8 смятия, действуют следующие ограничения на скорость движения составов по таким участкам [14]: 140 км/ч при 1,0 < 8 < 1,5 мм; 100 км/ч при 1,5 < 8 < 2,0 мм; 70 км/ч при 2,0 < 8 < 3,0 мм;

40 км/ч при 8 > 3,0 мм и замена в первоочередном порядке. Кроме рифлей к значительным вибрациям приводят места стыков рельсов, образующие ступеньки в горизонтальном и вертикальном направлениях. Пример таких дефектов представлен на рисунке 1.4. Из-за больших ударно-динамических нагрузок на таких дефектах может произойти даже излом стыковых болтов [33-36].

Рисунок 1.4 - Горизонтальная и вертикальная ступеньки (8Х, 8У)

Согласно инструкции по эксплуатации железнодорожного пути, не допускаются вертикальные ступеньки в стыках, превышающие 2 мм. При величине ступеньки более 5 мм движение на данном участке закрывается. В зависимости от величины ступенек в рельсовых стыках при температуре воздуха выше -25°С вводятся ограничения на скорость движения составов [16]:

< 80 км/ч при 1 < 8 < 2 мм;

< 40 км/ч при 2 < 8 < 4 мм;

< 15 км/ч при 4 < 8 < 5 мм;

при 8 > 5 мм закрытие движения.

На величину стыковых зазоров накладываются ограничения по скорости движения [16], приведённые в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Ограничение скорости движения в зависимости от величины стыковых зазоров.

Величина стыковых зазоров, мм Допускаемая скорость, км/ч

от 24 до 26 не более 100

от 26 до 30 не более 60

от 30 до 35 не более 25

более 35 закрытие движения

Зазоры в рельсовых стыках и их расположение относительно шпальной решётки изменяются в процессе эксплуатации из-за продольного перемещения рельсов по подкладкам (и вместе со шпалами) от воздействия силы, обусловленной трением качения в системе колесо-рельс (силы угона), а также постоянных колебаний температуры рельсов [37-40]. Величина и интенсивность изменения зазоров, а также направление смещения рельсов вдоль пути зависят от следующих факторов:

- преобладающего направления движения поездов по пути, вида и количества поездов;

- режима движения поездов на данном участке пути (с торможением или без торможения);

- профиля пути (спуск или подъем);

- амплитуды колебания температуры в течение года и др.

На основе анализа эксплуатационной документации установлено, что при скоростях движения составов до 140 км/ч допустимыми являются следующие размеры дефектов поверхности катания:

- глубины рифлей не более 1 мм;

- зазоров на стыках рельсов не более 20 мм;

- высоты и бокового смещения ступенек на стыках рельсов не более 1 мм.

Кроме этого, в ГОСТ 34783-2021 [13], регламентирующем требования к средствам технического диагностирования и мониторинга для высокоскоростных железнодорожных линий со скоростями движения пассажирских поездов до 400 км/ч, определены следующие значения погрешностей измерения дефектов поверхности катания:

- глубины рифлей в диапазоне ±0,5 мм;

- величины стыковых зазоров в диапазоне ±1 мм;

В соответствии с ГОСТ Р 8.736-2011 [41] можно принять, что указанные дефекты с доверительной вероятностью 95% требуется контролировать со следующими СКО погрешностей:

- по глубине рифлей не более 0,25 мм;

- длины стыковых зазоров рельсов не более 0,5 мм;

- размеров ступенек в стыках рельсов 0,25 мм.

В связи с этим возникает вопрос о возможности выполнения контроля с указанными точностными требованиями существующей аппаратурой. Ниже приведён обзор методов и аппаратуры контроля железнодорожного пути, в том числе аппаратуры контроля дефектов поверхности катания пути.

1.2 Анализ методов и аппаратуры контроля состояния железнодорожного пути

На железных дорогах действует многоуровневая система контроля (мониторинга) железнодорожного пути, обеспечивающая проведение следующих мероприятий [42, 43]:

- комиссионные осмотры объектов железнодорожного пути,

организуемые руководителями различного уровня;

- периодические натурные измерения объектов железнодорожного пути

с использованием ручных средств измерения (путевых шаблонов, ручных

тележек, линеек, рулеток и др.);

- периодические диагностические исследования объектов пути под реальной нагрузкой с использованием вагонов-лабораторий (путеизмерительных вагонов и вагонов-дефектоскопов).

Виды и периодичность контроля железнодорожного пути регламентируются существующей нормативно-технической документацией. Контроль осуществляется визуальным осмотром пути и сооружений, а также с использованием специальной путеизмерительной аппаратуры. Для контроля и обслуживания существует множество разнообразных средств. Вагоны, предназначенные для диагностики состояния самого рельсового полотна, можно разделить на два основных класса:

- вагоны-дефектоскопы, предназначены для выявления наружных и внутренних дефектов рельсов;

- путеизмерительные вагоны, предназначенные для измерения геометрических параметров рельсовых нитей.

1.2.1 Классификация методов и аппаратуры контроля железнодорожного

пути

В работе [44] приведена классификация существующей аппаратуры для контроля состояния железнодорожного пути, в [45, 46] представлены обзоры в области дефектоскопии поверхности рельсов, в [47] изложен обзор применения систем технического зрения в области контроля железнодорожной инфраструктуры. В работах [48, 49] представлен обзор отечественных и зарубежных систем мониторинга железнодорожного пути. Путеизмерительные вагоны могут быть оснащены контактными и бесконтактными средствами контроля. В контактных средствах используются специальные механизмы, непосредственно контактирующие с поверхностями рельсов. В бесконтактных средствах используются электромагнитные, оптические и другие методы контроля. На рисунке 1.5 представлена структурная схема, которая разработана на

основе анализа литературных источников и иллюстрирует состав и классификацию аппаратуры, используемой для контроля железнодорожного пути.

Рисунок 1.5 - Состав и классификация аппаратуры контроля

железнодорожного пути

К ручным средствам контроля относятся: путеизмерительный инструмент (рабочие шаблоны, контрольные шаблоны ЦУП, стрелографы, стальные линейки, профилографы, спецшаблоны и др.), а также путеизмерительные тележки. Основным достоинством путеизмерительных тележек является их малая масса и, как следствие, незначительное влияние на рельсовый путь при контроле неровностей поверхности катания. Недостатком ручных средств является низкая производительность выполнения измерений, а также необходимость закрытия контролируемого участка пути для движения поездов, что затрудняет обеспечение непрерывности движения.

В соответствии со схемой на рисунке 1.5, к вспомогательным средствам контроля относятся: акселерометры, датчики GPS и ГЛОНАСС, а также гироскопы. Акселерометр - это электромеханический датчик, предназначенный для измерения вертикального и горизонтального ускорений, вызванного наличием дефектов колес, износа рельсов, повреждённых стрелочных переводов, а также дефектами поверхности катания железнодорожного пути. На основе результатов

измерения ускорений можно только констатировать наличие дефектов, но нельзя установить конкретный источник вибраций [50-54].

GPS (ГЛОНАСС) и гироскопы - два важных устройства, которые используются в качестве дополнительных датчиков в практике сбора данных о состоянии железнодорожных путей. Датчик GPS - это приёмник, который, взаимодействуя с глобальной навигационной спутниковой системой, предоставляет в реальном времени информацию о географическом местоположении системы контроля. Гироскопы, установленные на путеизмерительных вагонах, предназначены для регистрации скорости изменения направления движения во времени [55].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Маренов Никита Евгеньевич, 2026 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Колючкин В.Я. Оптико-электронная система для оперативного контроля прямолинейности железнодорожных рельсов / В.Я. Колючкин, Н.Е. Маренов, А.О. Егоров // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2023. № 3 (144). С. 33-48. DOI: https://doi.org/10.18698/0236-3933-2023-3-33-48

2. Колючкин В.Я. Оценка погрешности оптико-электронной системы оперативного контроля прямолинейности железнодорожных рельсов / В.Я. Колючкин, Н.Е. Маренов // Контенант. 2024. Т. 23, №1. - С. 31-40.

3. Колючкин В.Я. Двухканальная оптико-электронная система контроля железнодорожных рельсов / В.Я. Колючкин, Н.Е. Маренов // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2025. № 2 (151). С. 19-34.

4. Патент № 2837941 C1 Российская Федерация, МПК B61K 9/08 (2006.01), E01B 35/00 (2006.01), G01B 11/02 (2006.01), G01B 11/04 (2006.01). Способ и устройство контроля геометрических параметров движущихся железнодорожных рельсов: № 2024121126 : заявл. 25.07.2024 : опубл. 07.04.2025 / Егоров А.О., Кулешова М.П., Маренов Н.Е., Мухаметшин А.А., Рязанцев Е.Ю., Шахнович О.С. 18 с.

5. Патент № 2822859 C1 Российская Федерация, МПК G01B 11/24 (2006.01), B61K 9/08 (2006.01). Устройство контроля профиля поверхности протяженных объектов: № 2023135038 : заявл. 25.12.2023 : опубл. 15.07.2024 / Егоров А.О., Маренов Н.Е.

6. Koluchkin V.Ya. Algorithms of Signal Processing in the System for HighSpeed Corrugation Monitoring of Rails / V.Ya. Koluchkin, N.E. Marenov // 2024 6th International Youth Conference on Radio Electronics, Electrical and Power Engineering (REEPE). IEEE. 2024. P. 1-5. DOI: https://doi.org/10.1109/REEPE60449.2024.10479743

7. Колючкин В.Я. Алгоритмы обработки сигналов в системе для оперативного контроля прямолинейности железнодорожных рельсов в условиях фоновых засветок / В.Я. Колючкин, Н.Е. Маренов, А.О. Егоров // Лазерно-информационные технологии (ЛИТ-2023) Труды XXXI международной научной конференции. Новороссийск. 2023. С. 216-217.

8. Колючкин В.Я. Экспериментальное исследование оптико-электронной системы оперативного контроля прямолинейности железнодорожных рельсов / В.Я. Колючкин, Н.Е. Маренов, А.О. Егоров // II Международная научная конференция "Железная дорога: путь в будущее". Сборник материалов аспирантов и молодых ученых к 80-летию аспирантуры и научного центра "Экономика комплексных проектов и тарифообразования" АО "ВНИИЖТ". 2024. С. 580-585.

9. ГОСТ 34530-2019 Транспорт железнодорожный. Основные понятия. Термины и определения : межгосударственный стандарт : дата введения 2020-0201 / Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. Изд. официальное. Москва : Стандартинформ. 2019. 56 с.

10. ГОСТ Р 51685-2022 Рельсы железнодорожные. Общие технические условия (с Поправкой) : национальный стандарт Российской Федерации : дата введения 2023-08-01 / Федеральное агентство по техническому регулированию. Изд. официальное. Москва : Российский институт стандартизации. 2023. 121 с.

11. Яновский, А.С. На 139-й Рельсовой комиссии в Туле / А.С. Яновский // Путь и путевое хозяйство. 2023. № 11. С. 2-4.

12. Инструкция по текущему содержанию железнодорожного пути / МПС России. М.: Транспорт. 2000. 223 с.

13. ГОСТ 34783-2021 Средства технического диагностирования и мониторинга железнодорожного пути высокоскоростных железнодорожных линий. Общие технические требования: межгосударственный стандарт: дата введения 2022-07-01 / Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. Изд. официальное. Москва: Российский институт стандартизации. 2022. 20 с.

14. Распоряжение ОАО «РЖД» № 2499р от 23.10.2014 «Об утверждении и введении в действие инструкции «Дефекты рельсов. Классификация, каталог и параметры дефектных и остродефектных рельсов.» [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.tdesant.ru/info/item/144 (дата обращения: 01.09.2025)

15. Распоряжение ОАО «РЖД» от 28.02.2020 № 436/р (ред. от 11.09.2020, с изм. от 01.04.2021) «Об утверждении Инструкции по оценке состояния рельсовой колеи путеизмерительными средствами и мерам по обеспечению безопасности движения поездов» [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://tst.studyshark.ru/wp-content/uploads/2021/02/Инструкции-по-оценке-рк-№436р-28.02.2020.р^ (дата обращения: 01.09.2025)

16. Распоряжение ОАО «РЖД» от 14.11.2016 №2288р (с изм. от 08.06.2020) «Об утверждении и введении в действие Инструкции по текущему содержанию железнодорожного пути» [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.tdesant.ru/info/item/189 (дата обращения: 01.09.2025)

17. Марков, А.А. Анализ развития дефектов рельсов по результатам многоканального периодического контроля / А.А. Марков, Е.А. Максимова,

A.Г. Антипов // Дефектоскопия. 2019. №. 12. С. 3-15.

18. Yang X. Effect of track irregularity on the dynamic response of a slab track under a high-speed train based on the composite track element method / X. Yang et al. // Applied Acoustics. 2015. Vol. 99. P. 72-84.

19. Курзина А.М. Способы снижения интенсивности износа гребней колесных пар грузовых вагонов: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.22.07 / Курзина Ангелина Михайловна. М. 2021. 24 с.

20. Буйносов А.П. Автоматическая система мониторинга параметров колесных пар железнодорожного подвижного состава / А.П. Буйносов и др. // Транспорт Урала. 2021. №. 2. С. 27-34.

21. Герасимов Д.А. Перспективные системы контроля параметров подвижного состава на ходу поезда / Д.А. Герасимов, М.В. Кузин,

B.А. Алексеенко // Молодая наука Сибири. 2021. №. 1. С. 308-316.

22. Патент № 2818377 C1 Российская Федерация, МПК B61K 9/12 (2006.01), Устройство и способ для контроля геометрических параметров движущейся колесной пары железнодорожного транспорта: № 2023135575 : заявл. 27.12.2023 : опубл. 02.05.2024/ Дворецкий М.Ю., Егоров А.О., Коротин В.А., Кулешова М.П., Маренов Н.Е. 12 с.

23. Бондарев Э.С. Прогнозирование технического состояния рельсов по статистическим данным / Э.С. Бондарев // Вестник Сибирского государственного университета путей сообщения. 2021. №. 4 (59). С. 55-61.

24. Коссов В.С. Влияние смятия в зоне сварных стыков на силовое воздействие подвижного состава на путь / В.С. Коссов, О.Г. Краснов, М.Г. Акашев // Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (Вестник ВНИИЖТ). 2020. Т. 79, №. 1. С. 9-16. DOI: 10.21780/2223-9731-2020-79-1-9-16

25. Oostermeijer K.H. Review on short pitch rail corrugation studies / K.H. Oostermeijer // Wear. Elsevier. 2008. Vol. 265. P. 1231-1237.

26. Шапетько К.В. Влияние неровностей продольного профиля на деформативность пути, безопасность движения и расход энергии на тягу поездов: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 2.9.2 / Шапетько Кирилл Вячеславович. М. 2022. 24 с.

27. Grassie S.L. Rail irregularities, corrugation and acoustic roughness: characteristics, significance and effects of reprofiling / S.L. Grassie //Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit. 2012. Vol. 226, №. 5. P. 542-557.

28. Liu X. Investigation of the generation mechanism of rail corrugation based on friction induced torsional vibration / X. Liu, P. Wang // Wear. 2021. Vol. 468. P. 203593.

29. Фришман, М. А. Как работает путь под поездами / М.А. Фришман. -4-е изд., перераб. и доп. М.: Транспорт. 1983. 168 с.

30. Kedia N.K. Effect of rail irregularities and rail pad on track vibration and noise / N.K. Kedia, A. Kumar, Y. Singh. // KSCE Journal of Civil Engineering. 2021. Vol. 25, №. 4. P. 1341-1352.

31. Ковенькин Д.А. Влияние вертикальных неровностей путевой структуры на характер движения подвижного состава / Д.А. Ковенькин // Наука и образование транспорту. 2017. № 2. С. 100-102.

32. Xin T. Effect of Long-Wavelength Track Irregularities on Vehicle Dynamic Responses / T. Xin, P. Wang, Y. Ding. // Shock and Vibration. 2019. Vol. 2019, №. 1. P. 4178065.

33. Косенко С.А. Причины отказов элементов железнодорожного пути на полигоне Западно-Сибирской железной дороги / С.А. Косенко, С.С. Акимов // Вестник Сибирского государственного университета путей сообщения. 2017. №. 3 (42). С. 26-34.

34. Xiao H. Field test and numerical analysis of insulated rail joints in heavy-haul railway / H. Xiao et al. // Construction and Building Materials. 2021. Vol. 298. P. 123905.

35. Megna G. Design, wheel-rail interaction and testing of an innovative reinforced smooth transition insulated rail joint / G. Megna, A. Bracciali, N.K. Mandal // Wear. 2023. Vol. 530. P. 205038.

36. Асалханова Т.Н. Влияние различных скоростей движения поездов на силовое взаимодействие подвижного состава и железнодорожного пути в условиях высокой грузонапряженности / Т.Н. Асалханова, А.А. Осколков // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2024. №. 1 (81). С. 126-137.

37. La Placa A. Monitoring of Insulated Rail Joints Based on Gap Value Measurement / A. La Placa, F. Freddi, F. Giuliani // Urban Rail Transit. 2024. Vol. 10, №. 1. P. 28-41.

38. Islam S. Automatic measurement of rail line expansion joint gaps / S. Islam, R.A. Khan, R. Biswas // 2014 IEEE International Conference on Vehicular Electronics and Safety. IEEE. 2014. P. 34-39.

39. Yilmazer M. Detection and Measurement of Railway Expansion Gap with Image Processing / M. Yilmazer, M. Karakose, I. Aydin // 2021 International Conference on Data Analytics for Business and Industry (ICDABI). IEEE. 2021. P. 515-519.

40. Марков А.А. Автоматизация измерения стыковых зазоров рельсового пути магнитным методом / А.А. Марков, А.Г. Антипов, Е.А. Максимова // Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ВЕСТНИК ВНИИЖТ). 2024. Т. 83, №. 2. С. 149-160.

41. ГОСТ Р 8.736-2011 Государственная система обеспечения единства измерений. Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения : национальный стандарт Российской Федерации : дата введения 2013-01-01 / Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. Изд. официальное. Москва : Стандартинформ. 2019. 26 с.

42. Приказ Министерства транспорта РФ от 23.06.2022 № 250 «Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации» [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://company.rzd.ru/ru/9353/page/105104?id=1827 (дата обращения: 01.09.2025)

43. Кореньков Д.А. Мониторинг и диагностирование инфраструктуры ВСМ-1 / Д.А. Кореньков // Железнодорожный транспорт. 2025. №7. C. 28-31.

44. Falamarzi A. A review on existing sensors and devices for inspecting railway infrastructure / A. Falamarzi, S. Moridpour, M. Nazem // Jurnal Kejuruteraan. 2019. Vol. 31, №. 1. P. 1-10. DOI: 10.17576/jkukm-2019-31(1)-01

45. Kou L. A Review of Research on Detection and Evaluation of the Rail Surface Defects / L. Kou // Acta Polytechnica Hungarica. 2022. Vol. 19, №. 3. P. 167-186. DOI:10.12700/APH.19.3.2022.3.14

46. Gong W. Nondestructive testing technologies for rail inspection: A review // W. Gong et al. / Coatings. 2022. Vol 12, №. 11. P. 1790.

47. Liu S. A review of applications of visual inspection technology based on image processing in the railway industry / S. Liu, Q. Wang, Y. Luo // Transportation Safety and Environment. 2019. Vol. 1, №. 3. P. 185-204.

48. Глазунов Д.В. Диагностические и технологические способы повышения надежности рельсового пути / Д.В. Глазунов // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2019. №. 1. С. 32-40.

49. Назаров Д.Г. О системах автомотизированного путеизмерительного контроля / Д.Г. Назаров, Д.А. Гура // Электронный сетевой политематический журнал "Научные труды КУБГТУ". 2019. №. 1. С. 135-146.

50. Боронахин А.М. Инерциальные технологии в задачах мониторинга рельсового пути / А.М. Боронахин и др. // Известия СПбГЭТУ ЛЭТИ. 2016. №. 5. С. 90-100.

51. Большакова А.В. Особенности использования микромеханических акселерометров в задаче мониторинга коротких и импульсных неровностей рельсового пути / А.В. Большакова и др. // Сборник материалов XXVIII Санкт-Петербургской международной конференции по интегрированным навигационным системам. 2021. С. 205-207

52. Большакова А.Б. Скоростные погрешности инерциального метода выявления коротких неровностей рельсов / А.Б. Большакова и др. // Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. 2022. Т. 25, №. 6. С. 101-110.

53. Нгуен Ч.И. Методы повышения эффективности начальной выставки инерциальных навигационных систем: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 2.2.5 / Нгуен Чонг Иен. СПб. 2023. 20 с.

54. Wei Z. Carriage interior noise-based inspection for rail corrugation on high-speed railway track / Z. Wei et al. //Applied Acoustics. 2022. Vol. 196. P. 108881.

55. Ulianov C. Railway applications for monitoring and tracking systems / C. Ulianov, P. Hyde, R. Shaltout // Sustainable Rail Transport: Proceedings of RailNewcastle Talks 2016. Springer International Publishing. 2018. P. 77-91.

56. Патент № 189 255 U1 Российская Федерация, МПК G01P 3/46 (2006.01), B61L 23/00 (2006.01). Реверсивный датчик скорости № 2022133500 : заявл. 10.01.2019 : опубл. 17.05.2019 / Яковенко В.В. 8 с.

57. Патент № 2793310 C1 Российская Федерация, МПК B61K 9/08 (2006.01). Устройство для контроля состояния рельсового пути и для определения его пространственных координат: № 2022133500 : заявл. 09.08.2022 : опубл. 31.03.2023 / Атаманов Н.А., Востриков М.А., Глазков М.А., Егоров А.О., Коротин В.А., Кулешов П.Н., Мухаметшина З.Х. 13 с.

58. Patent №10168304 B2 US, G01N29/265 (2006.01). Rail inspection apparatus and method : № 14/996,410 : register 15.01.2016 : published 01.01.2019 / Prince S.J., Kocur J.

59. Du C. A review of railway infrastructure monitoring using fiber optic sensors / C. Du et al. //Sensors and Actuators A: Physical. 2020. Vol. 303. P. 111728. DOI: 10.1016/j.sna.2019.111728]

60. Ермилов А.Л. Мониторинг состояния объектов инфраструктуры [Электронный ресурс] / А.Л. Ермилов и др. // Евразия вести. 2014. №7. Режим доступа: http://eav.ru/publ1.php?page=1&publid=2014-07a24 (Дата обращения 08.03.2023)

61. Xiong L. Detection of rail defects using NDT methods / L. Xiong et al. // Sensors. 2023. Vol. 23, №. 10. P. 4627.

62. Князев Д.А. Скоростной контроль сварных рельсовых стыков железнодорожного пути Эхолокационным методом ультразвукового контроля рельсов / Д.А. Князев // Наука России: Цели и задачи. 2017. С. 16-21.

63. Рощин Д.А. Комплексная видеограмметрическая система компьютерного зрения для контроля геометрических параметров железнодорожного пути: дис. ... доктора технических наук : 2.2.11 / Рощин Дмитрий Александрович. М., 2024. 441 с.

64. Wang Y. Rail vehicle localization and mapping with LiDAR-vision-inertial-GNSS fusion / Y. Wang et al. // IEEE Robotics and Automation Letters. 2022. Vol. 7, №. 4. P. 9818-9825.

65. Zhangyu W. A camera and LiDAR data fusion method for railway object detection / W. Zhangyu et al. // IEEE Sensors Journal. 2021. Vol. 21, №. 12. P. 13442-13454.

66. Application note for time-of-flight basics [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://rn.mouser.com/pdfdocs/Time-of-Flight-Basics-Application-Note-Melexis.pdf (Дата обращения 02.05.2021)

67. Wang Z. Review of real-time three-dimensional shape measurement techniques / Z. Wang // Measurement. 2020. Vol. 156. P. 107624.

68. LUCID Vision Labs [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://thinklucid.com/ (Дата обращения 29.09.2025)

69. Тупицын И.В. Реконструкция трёхмерной модели объекта на основе стереопары при решении задач 3D-моделирования / И.В. Тупицын // Сибирский журнал науки и технологий. 2011. №3 (36). С. 88-92.

70. StereoLabs [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.stereolabs.com/ (Дата обращения 29.09.2025)

71. Geng J. Structured-light 3d surface imaging: a tutorial / J. Geng // Advances in Optics and Photonics. 2011. Vol. 3. P. 128-160.

72. Bell T. Structured Light Techniques and Applications / T. Bell, B Li, S Zhang // Wiley Encyclopedia of Electrical and Electronics Engineering. 2016. P. 1-24. DOI: 10.1002/047134608X.W8298.

73. Горевой А.В. Методы восстановления трёхмерной структуры объектов для многоканальных систем регистрации с использованием структурированной подсветки / А.В. Горевой, В.Я. Колючкин // Инженерный журнал: наука и инновации. 2012. № 12 (12). С. 20

74. Шадрин М.В. Лазерный триангуляционный 3D метод и устройство для прототипирования и изготовления сложных изделий: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 01.04.01 / Шадрин Максим Владимирович. Рязань, 2020. 19 с.

75. РИФТЭК [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://riftek.com/ (Дата обращения 29.09.2025)

76. АО НПЦ ИНФОТРАНС [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://infotrans-logistic.ru/ (Дата обращения 08.10.2021)

77. АО «Фирма ТВЕМА» [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://tvema.ru/ (Дата обращения 08.10.2021)

78. MER MEC S.p.A. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.mermecgroup.com/ (Дата обращения 08.10.2021)

79. Патент № 2520884 Российская Федерация, МПК B61K 9/08 (2006.01), E01B 35/10 (2006.01), G01B 7/34 (2006.01). Устройство автоматического контроля прямолинейности сварных стыков рельсов и способ его использования № 2013109905 : заявл. 05.03.2013 : опубл. 27.06.2014 / Гончаров И.Н., Шелохнев А.Р., Гродецкий Ю.А., Смирнов В.В. 20 с.

80. Gazafrudi S. A high accuracy and high speed imaging and measurement system for rail corrugation inspection / S.M.M. Gazafrudi, D. Younesian, M.A. Torabi // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2020. Vol. 68, №. 9. P. 8894-8903.

81. Torabi M. A novel method for laser peak detection with subpixel accuracy for the rail corrugation measurement / M. Torabi, G.S.M. Mousavi, D. Younesian // Journal of Sensors. 2021. Vol. 2021, №. 1. P. 6695674.

82. Wang C. Combination-chord measurement of rail corrugation using triple-line structured-light vision: Rectification and optimization / C. Wang, J. Zeng // IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems. 2020. Vol. 22, №. 11. P. 7256-7265.

83. Wang C. et al. Dynamic inspection of rail wear via a three-step method: Auxiliary plane establishment, self-calibration, and projecting / C. Wang // IEEE Access. 2018. Vol. 6. P. 36143-36154.

84. Patent №115523869B CN, G01B 11/02(2006.01), B61K 9/08(2006.01), B61D 15/10(2006.01), B61D 15/12(2006.01). Laser measurement system, corrugation measuring vehicle and operation train : №115523869 A : register 02.11.2022 : published 27.12.2022 / Xiaozhou L. et al.

85. Xiong Z. et al. A 3D laser profiling system for rail surface defect detection / Z. Xiong et al. // Sensors. 2017. Vol. 17, №. 8. P. 1791.

86. Keyence [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.keyence.com/ (Дата обращения 19.10.2025)

87. Алексеев В.В. Концепция построения системы динамического мониторинга рельсового пути / В.В. Алексеев и др. //Известия СПбГЭТУ" ЛЭТИ". 2014. №. 10. С. 45.

88. Ye J. Integration of multiple sensors for noncontact rail profile measurement and inspection / J. Ye et. al. //IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 2021. Vol. 70. P. 1-12.

89. Peng L. A comprehensive detection system for track geometry using fused vision and inertia / L. Peng et al. //IEEE transactions on instrumentation and measurement. 2020. Vol. 70. P. 1-15.

90. Liu D. A real-time posture monitoring method for rail vehicle bodies based on machine vision / D. Liu et. al. //Vehicle system dynamics. 2017. Vol. 55, №. 6. P. 853-874.

91. Teng Y. A rail corrugation measurement method based on data splicing / Y. Teng et al. //Measurement. 2020. Vol. 156. P. 107560.

92. Long L. Vibration Compensation of the Laser Scanners for Rail Inspection Based on a Dynamic Wheel-Rail Contact Coordinate System Projection / L. Long et. al.// SSRN [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://ssrn.com/abstract=5401844 (Дата обращения 17.10.2025)

93. Трефилов П.М. Сравнительный анализ улучшения точностных характеристик инерциальных навигационных систем // П.М. Трефилов /XIII Всероссийское совещание по проблемам управления ВСПУ-2019. 2019. С.470-474.

94. Holst C. Spatio-temporal models for vibration monitoring of elongated structures using profile laser scans / C. Holst, H. Neuner // Remote Sensing. 2021. Vol. 13, №. 7. P. 1369.

95. SICK [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.sick.com/ (Дата обращения 17.10.2025)

96. Liu Y. 3D imaging, analysis and applications / Y. Liu et al. Berlin/Heidelberg, Germany : Springer. 2020. Vol. 11.

97. Борн М. Основы оптики [Текст] / М. Борн, Э. Вольф ; пер. с англ. С.Н. Бреуса [и др.] ; под ред. Г.П. Мотулевич. 2-е изд., испр. М.: Наука. 1973. 719 с.

98. Розенберг Г.В. Многолучевая интерферометрия и интерференционные светофильтры. II / Г.В. Розенберг //Успехи физических наук. 1952. Т. 47, №. 6. С.173-257.

99. Колючкин В.Я. Теория и математические модели информационно-измерительных оптико-электронных приборов : дис. ... доктора технических наук : 05.11.07 / Колючкин Василий Яковлевич. М. 2003. 444 с

100. Powell I. Design of a laser beam line expander / I. Powell //Applied optics. 1987. Vol. 26, №. 17. P. 3705-3709.

101. Bewsher A. Design of single-element laser-beam shape projectors / A. Bewsher, I. Powell, W. Boland // Applied optics. 1996. Vol. 35, №. 10. P. 1654-1658.

102. Лазарев Л.П. Автоматизация проектирования оптико-электронных приборов : учеб. пособие для вузов / Л.П. Лазарев, В.Я. Колючкин, А.Н. Метелкин [и др.] М. : Машиностроение. 1986. 216 с.

103. Папулис А. Теория систем и преобразований в оптике Пер. с англ. / Под ред. В.И. Алексеева. Москва : Мир. 1971. 495 с.

104. Кружилов И.С. О влиянии относительного размера изображения на погрешность определения координат / И.С. Кружилов // Компьютерная оптика. 2009. Т. 33, №. 2. С. 210-215.

105. Куликов Е.И. Оценка параметров сигналов на фоне помех [Текст] / Е.И. Куликов, А.П. Трифонов. М. : Советское радио. 1978. 296с.

106. Fisher R.B. A comparison of algorithms for subpixel peak detection / R.B. Fisher, D.K. Naidu //Image technology. Springer, Berlin, Heidelberg. 1996. P 385-404.

107. Blais F. Review of 20 years of range sensor development / F. Blais // Journal of electronic imaging. 2004. Vol. 13, №. 1. P. 231-243.

108. Besic I. Laser stripe model for sub-pixel peak detection in real-time 3D scanning / I. Besic, Z. Avdagic // 2016 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics (SMC). IEEE. 2016. P. 004332-004337.

109. Forest J. Laser stripe peak detector for 3D scanners. A FIR filter approach / J. Forest et al. //Proceedings of the 17th International Conference on Pattern Recognition, 2004. ICPR 2004. IEEE. 2004. Vol. 3. P. 646-649.

110. Liu J.J. Research on laser stripe extraction in underwater 3D laser scanning / J.J. Liu //2016 IEEE International Conference on Information and Automation (ICIA). IEEE. 2016. P. 159-165.

111. Molder A. Laser line detection with sub-pixel accuracy / A. Molder et al. // Elektronika ir Elektrotechnika. 2014. Vol. 20, №. 5. P. 132-135.

112. Teledyne DALSA [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://info.teledynedalsa.com/acton/attachment/14932/f-06c6/1/-/-/-/-/2069_TD.LineScanApp_whitepaper.v4.pdf (Дата обращения 02.05.2021)

113. Nan Z. Automatic optical structure optimization method of the laser triangulation ranging system under the Scheimpflug rule / Z. Nan, W. Tao, H. Zhao // Optics Express. 2022. Vol. 30, №. 11. P. 18667-18683.

114. Schlarp J. Influence of Scheimpflug condition on measurements of a scanning laser line sensor for 3D imaging / J. Schlarp, E. Csencsics, G. Schitter // Journal of Physics: Conference Series. IOP Publishing. 2018. Vol. 1065, №. 14. P. 142006.

115. Jin W. Non-contact rail-wear inspecting system based on image understanding / W. Jin, X. Zhan, B. Jiang // 2007 International Conference on Mechatronics and Automation. IEEE. 2007. P. 3854-3858.

116. Sun J. A vision measurement model of laser displacement sensor and its calibration method / J. Sun et al. // Optics and Lasers in Engineering. 2013. Vol. 51, №. 12. P. 1344-1352.

117. Tu Y. An Accurate and Stable Extrinsic Calibration for a Camera and a 1D Laser Range Finder / Y. Tu et al. // IEEE Sensors Journal. 2022. Vol. 22. №. 10. P. 9832-9842.

118. Zhang Z. A flexible new technique for camera calibration / Z. Zhang // IEEE Transactions on pattern analysis and machine intelligence. 2002. Vol. 22, №. 11. P. 1330-1334.

119. Drouin M.A. Active triangulation 3D imaging systems for industrial inspection / M.A. Drouin, J.A. Beraldin // 3D Imaging, Analysis and Applications. 2020. P. 109-165.

120. Luna C.A. Calibration of line-scan cameras / C.A. Luna et al. // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 2009. Vol. 59, №. 8. P. 2185-2190.

121. Zhang J. A flexible calibration method for laser displacement sensors based on a stereo-target / J. Zhang et al. // Measurement Science and Technology. 2014. Vol. 25, №. 10. P. 105103.

122. Li D. Cross-ratio invariant based line scan camera geometric calibration with static linear data / D. Li et al. // Optics and Lasers in Engineering. 2014. Vol. 62. P. 119-125.

123. Su D. Improved cross-ratio invariant-based intrinsic calibration of a hyperspectral line-scan camera / D. Su, A. Bender, S. Sukkarieh // Sensors. 2018. Vol. 18, №. 6. P. 1885.