zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-1298Research ArticleАННОТАЦИИ АНГЛОЯЗЫЧНЫХ СТАТЕЙABSTRACTS ENGLISH-LANGUAGE ARTICLESОпределение шероховатости поверхности материалов высокоскоростных железнодорожных колес на основе лазерно-искровой эмиссионной спектроскопииSurface Roughness Study of High-Speed Railway Wheel Materials Based on Laser-Induced Breakdown SpectroscopyOuyangA.OuyangA.

Ouyang Aiguo.

Наньчан

Aiguo Ouyang.

Nanchang

ouyang1968711@163.comYuB.YuB.

Yu Bin.

Наньчан

Bin Yu.

Nanchang

HuJ.HuJ.

Hu Jun.

Наньчан

Jun Hu.

Nanchang

LinT.LinT.

Lin Tongzheng.

Наньчан

Tongzheng Lin.

Nanchang

LiuY.LiuYa.

Liu Yande.

Наньчан

Yande Liu.

Nanchang

Школа механики и электротехники Восточно-Китайского университета ЦзяотунSchool of Mechanical & Electrical Engineering, East China Jiaotong University2023310520239035219Copyright © Ouyang A., Yu B., Hu J., Lin T., Liu Y., 20232023Ouyang A., Yu B., Hu J., Lin T., Liu Y.Ouyang A., Yu B., Hu J., Lin T., Liu Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1298

С помощью лазерно-искровой эмиссионной спектроскопии (LIBS) получена спектральная информация для семи образцов колес высокоскоростных поездов ER8 с различной шероховатостью поверхности. Исследованы корреляции между интенсивностью спектральных линий, их отношением и шероховатостью поверхности образцов. Показано, что интенсивности спектральных линий основного элемента Fe и легирующих элементов Cr, Mo и V, отношения интенсивностей ионных линий к атомным линиям и отношения интенсивностей спектральных линий легирующих элементов к основным элементам коррелируют с шероховатостью поверхности образцов в разной степени. Модели случайного леса (RF) с интенсивностями спектральных линий и отношениями интенсивностей спектральных линий в качестве переменных использованы для корреляций. Проанализирована шероховатость поверхности материалов высокоскоростных железнодорожных колес с использованием LIBS и алгоритма RF. Метод можно использовать для измерения и оценки шероховатости поверхности колес в полевых условиях, обеспечив основу для применения LIBS при исследовании колес высокоскоростных железных дорог с различной шероховатостью поверхности.

An experimental platform of laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) is used to obtain the spectral information of seven ER8 high-speed train wheel samples with different surface roughnesses; the correlations between their spectral line intensities and the ratios of spectral line intensities to the surface roughnesses of the samples are investigated. The results show that the spectral line intensities of the base element Fe and the alloying elements Cr, Mo, and V, the intensity ratios of ion lines to atomic lines, and the spectral line intensity ratios of alloying elements to base elements are all correlated with the surface roughnesses of the samples to different degrees. In addition, random forest (RF) models with spectral line intensities and spectral line intensities with spectral line intensity ratios as variables are established using the correlations. The study shows that it is feasible to qualitatively analyze the surface roughnesses of high-speed railway wheel materials using laser-induced breakdown spectroscopy with an RF algorithm; this technique can be used to measure and evaluate the surface roughnesses of wheels in the field and provide some basis for the application of LIBS technology to the study of high-speed railway wheels with different surface roughnesses.

лазерно-искровая эмиссионная спектроскопияшероховатость поверхности материала колеса высокоскоростного поездаинтенсивность спектральной линиимодель случайного лесаlaser-induced breakdown spectroscopyhigh-speed train wheel material surface roughnessspectral line intensityrandom forestThis work was supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 31760344), the Science and Technology Research Project of Jiangxi Provincial Education Department (GJJ60516), and Jiangxi Province Advantageous Science and Technology Innovation Team Construction Program Project (20153BCB24002).ReferencesW. H. Zhang, J. Rail and Rapid Transit, 228, No. 4, 367-377 (2014).W. H. Zhang, J. Rail and Rapid Transit, 228, No. 4, 367-377 (2014).D. Wang, L. Wang, T. Chen, L. Lu, Y. Niu, A. L. Alan, J. Geog. Sci., 26, No. 12, 1725-1753 (2016).D. Wang, L. Wang, T. Chen, L. Lu, Y. Niu, A. L. Alan, J. Geog. Sci., 26, No. 12, 1725-1753 (2016).G. Zhang, R. Ren, Eng. Fail. Anal., 105, 1287-1295 (2019).G. Zhang, R. Ren, Eng. Fail. Anal., 105, 1287-1295 (2019).J. Zhang, EURASIP J. Wirel. Commun. Net., 2019, No. 1, 1-8 (2019).J. Zhang, EURASIP J. Wirel. Commun. Net., 2019, No. 1, 1-8 (2019).Z. Wang, J. Xu, Y. Wang, L. W. Wang, R. Z. Wang, Appl. Therm. Eng., 188, 116591 (2021).Z. Wang, J. Xu, Y. Wang, L. W. Wang, R. Z. Wang, Appl. Therm. Eng., 188, 116591 (2021).Q. Zhang, Z. Zhu, J. Gao, G. Dai, L. Xu, J. Feng, ActaMetall. Sin., 53, No. 3, 307-315 (2016).Q. Zhang, Z. Zhu, J. Gao, G. Dai, L. Xu, J. Feng, ActaMetall. Sin., 53, No. 3, 307-315 (2016).C. Lu, C. Cai, Transp. Geotech., 25, 100397 (2020).C. Lu, C. Cai, Transp. Geotech., 25, 100397 (2020).L. M. Sweet, A. Karmel, R. Budell, D. Lassman, D. Schulte, Veh. Syst. Dyn., 12, No. 1-3, 177-178 (1983).L. M. Sweet, A. Karmel, R. Budell, D. Lassman, D. Schulte, Veh. Syst. Dyn., 12, No. 1-3, 177-178 (1983).W. H. Ho, J. T. Tsai, B. T. Lin, J. Chou, Expert Syst. Appl., 36, No. 2, 3216-3222 (2009).W. H. Ho, J. T. Tsai, B. T. Lin, J. Chou, Expert Syst. Appl., 36, No. 2, 3216-3222 (2009).W. Grzesik, J. Mater. Eng. Perform., 25, No. 10, 4460-4468 (2016).W. Grzesik, J. Mater. Eng. Perform., 25, No. 10, 4460-4468 (2016).L. Radziemski, D. Cremers, Spectrochim. Acta B: At. Spectrosc., 87, 3-10 (2013).L. Radziemski, D. Cremers, Spectrochim. Acta B: At. Spectrosc., 87, 3-10 (2013).V. K. Singh, V. Kumar, J. Sharma, Lasers Med. Sci., 30, No. 6, 1763-1778 (2015).V. K. Singh, V. Kumar, J. Sharma, Lasers Med. Sci., 30, No. 6, 1763-1778 (2015).S. J. Rehse, H. Salimnia, A. W. Miziolek, J. Med. Eng. Technol, 36, No. 2, 77-89 (2012).S. J. Rehse, H. Salimnia, A. W. Miziolek, J. Med. Eng. Technol, 36, No. 2, 77-89 (2012).J. El Haddad, E. S. de Lima Filho, F. Vanier, A. Harhira, C. Padioleau, M. Sabsabi, A. Blouin, Miner. Eng., 134, 281-290 (2019).J. El Haddad, E. S. de Lima Filho, F. Vanier, A. Harhira, C. Padioleau, M. Sabsabi, A. Blouin, Miner. Eng., 134, 281-290 (2019).Y. Bi, Y. Zhang, J. Yan, Z. Wu, Y. Li, Plasma Sci. Technol., 17, No. 11, 923 (2015).Y. Bi, Y. Zhang, J. Yan, Z. Wu, Y. Li, Plasma Sci. Technol., 17, No. 11, 923 (2015).Y. Zhang, T. Zhang, H. Li, Spectrochim. Acta B: At. Spectrosc., 181, 106218 (2021).Y. Zhang, T. Zhang, H. Li, Spectrochim. Acta B: At. Spectrosc., 181, 106218 (2021).D. A. Goncalves, G. S. Senesi, G. Nicolodelli, Trends Environ. Anal. Chem., 30, e00121 (2021).D. A. Goncalves, G. S. Senesi, G. Nicolodelli, Trends Environ. Anal. Chem., 30, e00121 (2021).D. Stefas, N. Gyftokostas, E. Nanou, P. Kourelias, S. Couris, Molecules, 26, No. 16, 4981 (2021).D. Stefas, N. Gyftokostas, E. Nanou, P. Kourelias, S. Couris, Molecules, 26, No. 16, 4981 (2021).A. Velasquez-Ferrin, D. V. Babos, C. Marina-Montes, J. Anzano, Appl. Spectrosc. Rev., 56, No. 6, 492-512 (2021).A. Velasquez-Ferrin, D. V. Babos, C. Marina-Montes, J. Anzano, Appl. Spectrosc. Rev., 56, No. 6, 492-512 (2021).J. Huang, M. Dong, S. Lu, Y. Yu, C. Liu, J. H. Yoo, J. Lu, Analyst, 144, No. 12, 3736-3745 (2019).J. Huang, M. Dong, S. Lu, Y. Yu, C. Liu, J. H. Yoo, J. Lu, Analyst, 144, No. 12, 3736-3745 (2019).L. M. Cabalin, D. Romero, J. M. Baena, J. J. Laserna, Surf. Interface Anal., 27, No. 9, 805-810 (1999).L. M. Cabalin, D. Romero, J. M. Baena, J. J. Laserna, Surf. Interface Anal., 27, No. 9, 805-810 (1999).I. Rauschenbach, V. Lazic, S. G. Pavlov, H. W. Hubers, E. K. Jessberger, Spectrochim. Acta B: At. Spectrosc., 63, No. 10, 1205-1221 (2008).I. Rauschenbach, V. Lazic, S. G. Pavlov, H. W. Hubers, E. K. Jessberger, Spectrochim. Acta B: At. Spectrosc., 63, No. 10, 1205-1221 (2008).W. Rapin, B. Bousquet, J. Lasue, P. Y. Meslin, J. L. Lacour, C. Fabre, A. Cousin, Spectrochim. Acta B: At. Spectrosc, 137, 13-22 (2017).W. Rapin, B. Bousquet, J. Lasue, P. Y. Meslin, J. L. Lacour, C. Fabre, A. Cousin, Spectrochim. Acta B: At. Spectrosc, 137, 13-22 (2017).W. Wang, L. Sun, G. Wang, P. Zhang, L. Qi, L. Zheng, W. Dong, J. Anal. At. Spectrom., 35, No. 2, 357-365 (2020).W. Wang, L. Sun, G. Wang, P. Zhang, L. Qi, L. Zheng, W. Dong, J. Anal. At. Spectrom., 35, No. 2, 357-365 (2020).P. Chen, X. L. Wang, X. Hong, H. Wang, C. L. Zhao, Z. D. Jia, L. Zou, Y. M. Li, J. H. Fan, Spectrosc. Spectr. Anal., 39, No. 6, 1929 (2019).P. Chen, X. L. Wang, X. Hong, H. Wang, C. L. Zhao, Z. D. Jia, L. Zou, Y. M. Li, J. H. Fan, Spectrosc. Spectr. Anal., 39, No. 6, 1929 (2019).F. Lisowski, E. Lisowski, Appl. Sci., 10, No. 14, 4717 (2020).F. Lisowski, E. Lisowski, Appl. Sci., 10, No. 14, 4717 (2020).L. Yande, G. Xue, C. Mengjie, H. Zhaoguo, L. Xiaodong, Jia, Laser Optoelectron. Prog., 57, No. 9, 093006 (2020).L. Yande, G. Xue, C. Mengjie, H. Zhaoguo, L. Xiaodong, Jia, Laser Optoelectron. Prog., 57, No. 9, 093006 (2020).C. Yi, Y. Lv, H. Xiao, K. Ke, X. Yu, Spectrochim. Acta B: At. Spectrosc., 138, 72-80 (2017).C. Yi, Y. Lv, H. Xiao, K. Ke, X. Yu, Spectrochim. Acta B: At. Spectrosc., 138, 72-80 (2017).Y. W. Chu, S. S. Tang, S. X. Ma, Y. Y. Ma, Z. Q. Hao, Y. M. Guo, X. Y. Zeng, Opt. Express, 26, No. 8, 10119-10127 (2018).Y. W. Chu, S. S. Tang, S. X. Ma, Y. Y. Ma, Z. Q. Hao, Y. M. Guo, X. Y. Zeng, Opt. Express, 26, No. 8, 10119-10127 (2018).D. Syvilay, N. Wilkie-Chancellier, B. Trichereau, A. Texier, L. Martinez, S. Serfaty, V. Detalle, Spec- trochim. ActaB: At. Spectrosc., 114, 38-45 (2015).D. Syvilay, N. Wilkie-Chancellier, B. Trichereau, A. Texier, L. Martinez, S. Serfaty, V. Detalle, Spec- trochim. ActaB: At. Spectrosc., 114, 38-45 (2015).A. Ziegler, I. R. Konig, Wiley Interdiscip. Rev. Data Min. Knowl. Discov., 4, No. 1, 55-63 (2014).A. Ziegler, I. R. Konig, Wiley Interdiscip. Rev. Data Min. Knowl. Discov., 4, No. 1, 55-63 (2014).P. Porizka, J. Klus, A. Hrdlicka, J. Vrabel, P. Skarkova, D. Prochazka, J. Kaiser, J. Anal. At. Spectrometry, 32, No. 2, 277-288 (2017).P. Porizka, J. Klus, A. Hrdlicka, J. Vrabel, P. Skarkova, D. Prochazka, J. Kaiser, J. Anal. At. Spectrometry, 32, No. 2, 277-288 (2017).J. P. Castro, E. R. Pereira-Filho, J. Anal. At. Spectrometry, 31, No. 10, 2005-2014 (2016).J. P. Castro, E. R. Pereira-Filho, J. Anal. At. Spectrometry, 31, No. 10, 2005-2014 (2016).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.