專利名稱：一種基于振動信號端點(diǎn)檢測的高速道岔傷損識別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于振動信號端點(diǎn)檢測的高速道岔傷損識別方法。
背景技術(shù)：
高速道岔較之高速鐵路中其他部位的鋼軌，由于其為活動部件且為變截面，成為高速鐵路線路中的脆弱環(huán)節(jié)，是影響高速鐵路行車安全的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。在列車壓力及溫度載荷的作用下，道岔會不斷發(fā)生損傷形變及性能劣化，是線路維修中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。道岔一旦出現(xiàn)故障將嚴(yán)重影響鐵路的運(yùn)營，甚至發(fā)生災(zāi)難性的事故，因此實(shí)時(shí)掌握道岔的傷損狀態(tài)，是保障道岔設(shè)備安全和高速行車的關(guān)鍵。現(xiàn)有的道岔安全監(jiān)測系統(tǒng)，如法國SIEMA公司的高速鐵路道岔監(jiān)測裝置，德國鐵路的RoadmasterfOOO道岔監(jiān)測系統(tǒng)，中國鐵道科學(xué)研究院研發(fā)的橋上無縫道岔狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)。這些系統(tǒng)監(jiān)測道岔的尖軌位置、最小輪緣槽、轉(zhuǎn)轍機(jī)的電流、拉力、動作桿位移、鋼軌溫度和橋梁伸縮位移等，為掌握道岔的工作狀態(tài)提供了較好的監(jiān)測手段，但這些系統(tǒng)均只能監(jiān)測出道岔的明顯、外在變化。而一旦監(jiān)測出道岔發(fā)生明顯、外在變化時(shí)，必須立即停止列車運(yùn)行，進(jìn)行檢修、更換，這將影響鐵路運(yùn)營效率；另一方面道岔發(fā)生明顯、外在變化到出現(xiàn)故障直至發(fā)生災(zāi)難性事故的時(shí)間通常很短，使得這些系統(tǒng)也不能可靠、及時(shí)的預(yù)防與控制故障及事故的發(fā)生。公開號為CN102175768A的“一種基于振動信號的高鐵鋼軌傷損探測方法及裝置”專利申請，將振動信號進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解得到本征模函數(shù)(MF)分量，以MF分量作為特征信息進(jìn)行傷損檢測。它能探測出鋼軌的內(nèi)部裂紋等傷損，能更可靠、及時(shí)的預(yù)防與控制故障及事故的發(fā)生；測出傷損到影響列車運(yùn)行的時(shí)間更長，可在列車通過的間隙對鋼軌進(jìn)行檢修、更換，對鐵路運(yùn)營效率影響低。但該方法需對采集到的包括輪對沒有過測點(diǎn)時(shí)的所有振動信號進(jìn)行處理、識別。其計(jì)算量大、實(shí)時(shí)性差，對硬件的要求高。對固定的鋼軌，由于振動信號規(guī)律性強(qiáng)、噪聲小，信噪比高，該方法尚能實(shí)現(xiàn)。但對活動的、且截面變化的、背景干擾噪聲更為強(qiáng)大復(fù)雜、振動也劇烈得多的高速道岔，則無法使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于振動信號端點(diǎn)檢測的高速道岔傷損識別方法，利用該方法可有效檢測出輪對過測點(diǎn)時(shí)有效道岔振動信號的端點(diǎn)和輪對沒過測點(diǎn)時(shí)虛假振動信號的端點(diǎn)，從而提取有效道岔振動信號并拋棄虛假振動信號，既避免了虛假振動信號對道岔傷損特征的干擾，又顯著降低了后續(xù)處理的振動信號數(shù)據(jù)量，對道岔傷損的識別率高、實(shí)時(shí)性好。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是，一種基于振動信號端點(diǎn)檢測的高速道岔傷損識別方法，包括的步驟有，采集道岔振動信號、提取道岔振動信號特征、分類識別道岔傷損，其特征在于:所述的采集道岔振動信號后，先對采集到的振動信號進(jìn)行端點(diǎn)檢測得到有效振動信號，再提取道岔振動信號特征；所述的端點(diǎn)檢測的具體做法是:
(I)對采集到的道岔振動時(shí)域信號按幀長K = 2560點(diǎn)，相鄰幀重疊1280點(diǎn)進(jìn)行分幀，若最后一幀不足2560點(diǎn)則拋棄該幀，得到單幀時(shí)域信號χη，η為幀的序號；然后對單幀時(shí)域信號Xn進(jìn)行快速傅里葉變換得到該幀時(shí)域信號Xn的功率譜|Xn(k) I2，其中|Xn(k) I為第k個(gè)頻點(diǎn)的頻譜幅度，k = 1，2，...，K/2 ;(2)將單幀時(shí)域信號Xn的功率譜|Xn(k) I2劃為長度為40個(gè)頻點(diǎn)的等長無重疊的
32個(gè)頻域子帶，計(jì)算每一頻域子帶的功率合值
權(quán)利要求
1.一種基于振動信號端點(diǎn)檢測的高速道岔傷損識別方法，包括的步驟有，采集道岔振動信號、提取道岔振動信號特征、分類識別道岔傷損，其特征在于:所述的采集道岔振動信號后，先對采集到的振動信號進(jìn)行端點(diǎn)檢測得到有效振動信號，再提取道岔振動信號特征；所述的端點(diǎn)檢測的具體做法是: (1)對采集到的道岔振動時(shí)域信號按幀長K= 2560點(diǎn)，相鄰幀重疊1280點(diǎn)進(jìn)行分幀，若最后一幀不足2560點(diǎn)則拋棄該幀，得到單幀時(shí)域信號χη，η為幀的序號；然后對單幀時(shí)域信號Xn進(jìn)行快速傅里葉變換得到該幀時(shí)域信號Xn的功率譜|Xn(k) I2，其中|Xn(k) I為第k個(gè)頻點(diǎn)的頻譜幅度，k = 1，2，...，K/2 ; (2)將單幀時(shí)域信號Xn的功率譜|Xn(k)I2劃為長度為40個(gè)頻點(diǎn)的等長無重疊的32 個(gè)頻域子帶，計(jì)算每一頻域子帶的功率合值
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于振動信號端點(diǎn)檢測的高速道岔傷損識別方法，其特征在于，所述步驟(5)中的判決閾值T由下式得出: T = Tmin+O- 38 (Tmax-Tmin) 其中Tmax為全部單幀時(shí)域信號Xn的子帶對數(shù)功率標(biāo)準(zhǔn)差I(lǐng)5n的最大值，Tfflin為全部單幀時(shí)域信號Xn的子帶對數(shù)功率標(biāo)準(zhǔn)差g的最小值。
全文摘要
一種基于振動信號端點(diǎn)檢測的高速道岔傷損識別方法，先對采集到的振動信號進(jìn)行端點(diǎn)檢測得到有效振動信號，再提取道岔振動信號特征、分類識別道岔傷損，其中端點(diǎn)檢測方法包括如下步驟將列車經(jīng)過高速道岔時(shí)采集的道岔振動信號進(jìn)行分幀處理，并對單幀信號進(jìn)行快速傅里葉變換得到頻域功率譜；將單幀信號的功率譜劃分為若干子帶，計(jì)算各子帶功率合值并進(jìn)行順序統(tǒng)計(jì)濾波；計(jì)算濾波后的單幀信號的子帶對數(shù)功率標(biāo)準(zhǔn)差，并與閾值T比較進(jìn)行端點(diǎn)判決，提取出輪對過測點(diǎn)時(shí)的有效振動信號。本發(fā)明方法能能有效地提高道岔傷損識別系統(tǒng)的識別率和實(shí)時(shí)性，在客運(yùn)專線和高速鐵路的道岔故障監(jiān)測系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號G01N29/44GK103175897SQ20131008069
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月13日
發(fā)明者王小敏, 陳丹丹, 王平, 郭進(jìn), 楊楊 申請人:西南交通大學(xué)