شماره ركورد
34748
پديد آورنده
مسعود افروغ
عنوان
بررسي وضعيت تراورس هاي بتني از منظر شدت ترك هاي سطحي بوسيله پردازش تصوير
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي خطوط راه آهن
سال تحصيل
1402
تاريخ دفاع
1404/12/03
استاد راهنما
دكتر جبارعلي ذاكري سردرودي-دكتر حميدرضا حيدري نوقابي
استاد مشاور
ندارم
دانشكده
مهندسي راه اهن
چكيده
تراورسهاي بتني بهعنوان اجزاي كليدي زيرساختهاي ريلي، نقش مهمي در ايمني و پايداري خطوط ريلي ايفا ميكنند و وجود تركهاي سطحي در آنها ميتواند نشانهاي از خرابي احتمالي باشد. هدف اين پژوهش، بررسي و ارزيابي روش هاي مبتني بر پردازش تصوير و يادگيري عميق براي تشخيص تركهاي سطحي و تحليل شدت خرابي تراورسهاي بتني است.
در اين تحقيق، تصاوير تراورسها در شرايط برداشت داده استاتيك و ديناميك جمعآوري و پس از آمادهسازي و برچسبگذاري، براي آموزش و ارزيابي مدلهاي مختلف خانواده YOLO شامل YOLOv8، YOLOv11، YOLOv12،YOLO NAS و RF-DETR استفاده شد. عملكرد مدلها با معيارهاي كمي نظير Precision، Recall ،mAP50 و F1-Scoreمورد سنجش قرار گرفت و تحليل كيفي خروجيها نيز انجام شد. همچنين، با استفاده از ابعاد هندسي تركها، شدت خرابي تركها در سطوح مختلف «كم»، «متوسط» و «زياد» دستهبندي شد تا امكان ارزيابي دقيقتري از وضعيت سلامت تراورسها فراهم شود.
نتايج نشان داد كه مدل YOLOv12 بهترين عملكرد را از نظر دقت تشخيص و پايداري ارائه ميدهد و قابليت تعميمپذيري مناسبي براي دادههاي جديد دارد. نتايج اين مدل در معيارهاي كمي Precision، Recall ،mAP50 و F1-Score به ترتيب 86.8%، 77.5%، 82.8% و 81.89% مي باشد. اگرچه تصاوير برداشتشده به روش ديناميك با چالشهايي مانند لرزش و تغيير شرايط نوري همراه بود، مدل منتخب توانست عملكرد قابل قبولي ارائه دهد، كه نشاندهنده كاربردپذيري سامانه در پايش ميداني است. تحليل شدت تركها نيز نشان داد كه تركيب تشخيص خودكار و ارزيابي شدت خرابي ميتواند به اولويتبندي اقدامات نگهداري و بهبود ايمني خطوط ريلي كمك كند.
اين پژوهش زمينه لازم براي توسعه سامانههاي هوشمند پايش وضعيت تراورسهاي بتني و پشتيباني از مديريت نگهداري پيشگيرانه در زيرساختهاي ريلي را فراهم ميآورد و ميتواند پايهاي براي تحقيقات و كاربردهاي آينده در اين حوزه باشد.
تاريخ ورود اطلاعات
1405/02/13
عنوان به انگليسي
Assessment of Concrete Sleeper Condition Based on Surface Crack Severity Using Image Processing Techniques
تاريخ بهره برداري
2/22/2027 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
مسعود افروغ
چكيده به لاتين
Concrete sleepers (railroad ties), as key components of railway infrastructure, play a vital role in the safety and stability of railway tracks, and the presence of surface cracks can be an indicator of potential failure. The objective of this research is to investigate and evaluate image processing and deep learning-based methods for detecting surface cracks and analyzing the severity of damage in concrete sleepers.
In this study, images of sleepers were collected under both static and dynamic data acquisition conditions. After preparation and labeling, they were used to train and evaluate various models from the YOLO family, including YOLOv8, YOLOv11, YOLOv12, YOLO-NAS, and RF-DETR. The performance of the models was assessed using quantitative metrics such as Precision, Recall, mAP50, and F1-Score, and a qualitative analysis of the outputs was also conducted. Furthermore, using the geometric dimensions of the cracks, the crack damage severity was classified into different levels—"Low," "Medium," and "High"—to enable a more accurate assessment of the sleeperʹs health condition.
The results demonstrated that the YOLOv12 model delivered the best performance in terms of detection accuracy and stability, and exhibited suitable generalizability to new data. The quantitative results for this model in terms of Precision, Recall, mAP50, and F1-Score were 86.8%, 77.5%, 82.8%, and 81.89%, respectively. Although the images acquired under dynamic conditions presented challenges such as vibration and varying lighting, the selected model was able to provide acceptable performance, indicating the applicability of the system for field monitoring. The crack severity analysis also showed that combining automated detection with damage severity assessment can assist in prioritizing maintenance actions and enhancing railway track safety.
This research provides a foundation for the development of intelligent monitoring systems for concrete sleepers and supports preventive maintenance management in railway infrastructure. It can serve as a basis for future research and applications in this field.
كليدواژه هاي فارسي
تراورس هاي بتني , تشخيص ترك سطحي , يادگيري عميق , يولو , تحليل شدت خرابي , پايش خطوط ريلي
كليدواژه هاي لاتين
Concrete sleepers , surface crack detection , deep learning , YOLO , crack severity analysis , railway condition monitoring
Author
Masoud Afrough
SuperVisor
Prof. Jabbar Ali Zakeri, Dr. Hamid Reza Heydari