La operación de ferrocarriles de alta velocidad y de carga pesada exige estrictos requisitos en cuanto a la fiabilidad de la infraestructura ferroviaria. Como parte de las inspecciones de infraestructura, la detección de defectos en los rieles de acero desempeña un papel vital en la seguridad de las operaciones ferroviarias. En el pasado, la mayoría de las fracturas de rieles en servicio eran causadas por defectos internos. Estos defectos suelen presentarse en el alma y la cabeza del riel. Con el desgaste excesivo y la fatiga del material, los defectos internos se desarrollan y se expanden, lo que finalmente provoca la rotura del riel. Actualmente, gracias a la introducción de tecnologías de producción avanzadas, como el acero de alto contenido de carbono y los procesos de producción siderúrgica modernos, la probabilidad de defectos internos en los rieles se ha reducido considerablemente, y los defectos superficiales que provocan fracturas en los rieles se han vuelto más comunes.

　　Vía férrea de acero

　　El sistema de visión artificial propuesto en este artículo incluye una plataforma de simulación para la detección de defectos en rieles, una cámara lineal de alta velocidad, una fuente de luz auxiliar y un ordenador de procesamiento. La vía férrea de acero suele constar de dos rieles de acero paralelos. Los rieles están fijados a las traviesas, y el balasto se encuentra debajo de estas. Los rieles de acero pueden soportar más peso que los fabricados con otros materiales. Las traviesas, también conocidas como durmientes, tienen la función de distribuir el peso de los rieles y mantenerlos fijos para conservar el ancho de vía. El sistema puede obtener imágenes de la superficie del riel en movimiento a alta velocidad y realizar operaciones como la extracción de defectos, el reconocimiento de características y el cálculo de parámetros. Las imágenes de los defectos y los resultados del reconocimiento se muestran a través de la interfaz hombre-máquina del software.

　　Los defectos en la superficie de los rieles se dividen principalmente en dos tipos: grietas superficiales y desgaste por fatiga de contacto rodante. Los rieles exigen una mayor calidad del acero que otras aplicaciones. Pequeñas imperfecciones que no causarían problemas en las barras de acero utilizadas en la construcción pueden provocar la rotura de los rieles en cualquier momento y el descarrilamiento del tren. Existen dos formas principales de desgaste por fatiga: el hundimiento de la cabeza del riel y el desgaste ondulado de la cabeza del riel. La fatiga y el desgaste de la superficie del riel no solo afectan la precisión de la tecnología de detección de defectos por ultrasonidos, sino que también provocan desgaste en ángulos específicos, como el ángulo de medición de la cabeza del riel. Además, pueden desarrollarse hacia el interior y convertirse en daños internos más peligrosos.

　　Lo anterior corresponde a la detección e identificación de defectos en la superficie de los rieles, según lo presentado por el proveedor de rieles de acero.