轨道廓形检测方法、系统和装置与流程

1.本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种轨道廓形检测方法、系统和装置。


背景技术：

2.在高速动车组产品的服役运营过程中，随着轨道的服役，轨道会产生磨耗，服役的轨道廓形会偏离设计廓形，当轨道廓形不良时，会引起轮轨匹配等效锥度。轨道廓形难以进行大量的实时检测，通过图像及激光等检测手段则需要专门安装相应的检测设备，且装车数量较少，因此轨道廓形没有一个有效的快速在线检测方式。
3.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的问题，本发明提供一种轨道廓形检测方法、系统和装置。
5.本发明的技术方案提供的一种轨道廓形检测方法，所述方法包括：
6.获取轨道车辆通过区段轨道时转向架构架的横向加速度曲线；
7.对所述横向加速度曲线进行带通滤波，以获得滤波后曲线，其中，所述带通滤波的频率范围上下限是基于所述轨道车辆的二次蛇行失稳频率确定的；
8.基于所述滤波后曲线，判断所述轨道廓形是否存在不良。
9.可选地，基于所述滤波后曲线，判断所述轨道廓形是否存在不良，进一步包括：
10.基于所述滤波后曲线，判断是否存在预定数目和以上的多个连续整波，如果存在，则计算得到所述多个连续整波峰值的最小值；
11.如果所述多个连续整波峰值的最小值超过预定的阈值，则判断所述轨道廓形存在不良。
12.可选地，所述多个连续整波均为穿过零点的波形。
13.可选地，如果所述多个连续整波峰值的最小值超过预定的阈值，则判断所述轨道廓形存在不良，进一步包括：
14.如果所述多个连续整波峰值的最小值超过第一阈值或者第二阈值，对应地，产生判断所述轨道廓形存在不良的预警信号或者报警信号；
15.其中，所述第一阈值小于第二阈值。
16.可选地，所述方法还包括：
17.获取多个轨道车辆通过所述区段轨道时对所述轨道廓形是否存在不良的多个判断；
18.基于所述多个判断的结果，判断所述轨道廓形是否存在不良。
19.可选地，获取轨道车辆通过区段轨道时转向架构架的横向加速度曲线，进一步包括：
20.获取所述轨道车辆通过所述区段轨道时多个所述构架的所述横向加速度曲线。
21.本发明的技术方案还提供的一种轨道廓形检测系统，所述检测系统包括：
22.至少一个加速度传感器，所述加速度传感器安装于轨道车辆转向架的构架上，用于获取所述构架的横向加速度曲线；
23.至少一个监测主机，所述监测主机与所述加速度传感器连接，所述监测主机接收所述横向加速度曲线，并执行所述的轨道廓形检测方法。
24.可选地，所述检测系统包括：
25.安装于所述轨道车辆多节车身上的多个所述加速度传感器和多个监测主机；
26.其中，位于不同车身上的所述多个监测主机之间通讯连接。
27.本发明的技术方案还提供的一种轨道车辆，所述轨道车辆包括所述的轨道廓形检测系统。
28.本发明的技术方案还提供的一种轨道廓形检测装置，所述检测装置包括：
29.获取模块，用于获取轨道车辆通过区段轨道时转向架构架的横向加速度曲线；
30.滤波模块，用于对所述横向加速度曲线进行带通滤波，以获得滤波后曲线，其中，所述带通滤波的频率范围上下限是基于所述轨道车辆的二次蛇行失稳频率确定的；
31.判断模块，用于基于所述滤波后曲线，判断所述轨道廓形是否存在不良。
32.本发明提供的轨道廓形检测方法、系统和装置，通过获取构架的横向加速度曲线，带通滤波后进行分析，可以识别轨道廓形不良的状况，通过在轨道车辆上实现这种检测方法，能够做到轨道的在线实时检测，在途检测效率高，如果检测车辆多，能够实现轨道的状态修，精准维修。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1为本发明实施例的一种轨道廓形检测方法的流程示意图；
35.图2为本发明实施例的一种典型轨道廓形不良区段的构架横向加速度连续谐波特征示意图；
36.图3为本发明实施例的一种基于构架横向加速度的轨道廓形评价方法流程图；
37.图4为本发明实施例的一种轨道廓形检测系统结构示意图；
38.图5为本发明实施例的一种轨道廓形检测装置结构示意图；
39.图6为本发明提供的一种电子设备的实体结构示意图。
具体实施方式
40.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.本发明实施例利用构架的横向加速度，提出一种失稳谐波特征值指标，来进行轮
轨匹配等效锥度异常识别，通过不同节车、不同列车在同一区段的构架横向加速度失稳谐波特征值指标来进行轨道廓形不良状态识别及评价，实现轨道廓形不良的在线自动检测及评价，达到轨道精准维修的目的，提高轨道检修效率。
42.下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本技术实施例提供的轨道廓形检测方法进行详细地说明。
43.图1为本发明实施例的一种轨道廓形检测方法的流程示意图，如图1所示，本发明的技术方案提供的一种轨道廓形检测方法，方法包括如下步骤：
44.s110、获取轨道车辆通过区段轨道时转向架构架的横向加速度曲线。这里构架指转向架的构架，通过在构架上设置传感器来获取横向加速度曲线。横向可以理解为垂直于轨道的方向。
45.可选地，获取轨道车辆通过区段轨道时转向架构架的横向加速度曲线，进一步包括：获取轨道车辆通过区段轨道时多个构架的横向加速度曲线。多个构架可以是同一节车体上的多个转向架上的多个构架，也可以是同一轨道车辆多个不同车体上的多个转向架上的多个构架。通过获取不同构架的多个横向加速度曲线，分别进行后续的滤波、分析判断，能够获得多个关于区段轨道廓形是否不良的子结果，基于多个子结果，通过该区段轨道的轨道车辆能够获得更为准确的区段轨道廓形是否不良的信息，不会因为单个构架检测的错误而误判。
46.s120、对横向加速度曲线进行带通滤波，以获得滤波后曲线，其中，带通滤波的频率范围上下限是基于轨道车辆的二次蛇行失稳频率确定的。
47.s130、基于滤波后曲线，判断轨道廓形是否存在不良。
48.需要说明的是，基于滤波后曲线，获得前述的失稳谐波特征值指标，具体的失稳谐波特征值指标的获取可以参考下述的一种实施方案。
49.可选地，基于滤波后曲线，判断轨道廓形是否存在不良，进一步包括：基于滤波后曲线，判断是否存在预定数目和以上的多个连续整波，如果存在，则计算得到多个连续整波峰值的最小值；如果多个连续整波峰值的最小值超过预定的阈值，则判断轨道廓形存在不良。
50.可选地，多个连续整波均为穿过零点的波形。穿过零点的多个连续整波与轨道廓形存在不良的状况更为对应。
51.可选地，如果多个连续整波峰值的最小值超过预定的阈值，则判断轨道廓形存在不良，进一步包括：如果多个连续整波峰值的最小值超过第一阈值或者第二阈值，对应地，产生判断轨道廓形存在不良的预警信号或者报警信号；其中，第一阈值小于第二阈值。
52.在一个实施例中，图2为本发明实施例的一种典型轨道廓形不良区段的构架横向加速度连续谐波特征示意图，如图2所示，滤波后的构架横向加速度曲线有连续10个整波，将10个整波峰值的最小值作为轨道廓形状态的评价指标，通过蛇行失稳机理研究及典型轨道廓形不良的样本数据分析，轨道廓形不良时，轮轨匹配等效锥度较大会呈现构架横向加速度的连续谐波峰值持续超过一定的加速度值，因此通过该滤波后构架横向加速度的连续谐波峰值最小特征值进行轨道廓形不良状态的识别。即当构架谐波峰值最小特征值超过第一阈值、第二阈值时，分别产生预警信号、报警信号，并将预警结果或者报警结果传输给轨道车辆的网络系统。
53.可选地，检测方法还包括：获取多个轨道车辆通过区段轨道时对轨道廓形是否存在不良的多个判断；基于多个判断的结果，判断轨道廓形是否存在不良。通过获取不同车辆对同一区段轨道的多个判断结果，继而再次判断轨道廓形是否存在不良，从而排除单一轨道车辆可能存在的整体误差。
54.在一个实施例中，图3为本发明实施例的一种基于构架横向加速度的轨道廓形评价方法流程图，如图3所示，获取多节车在同一区段的检测预警或者检测报警，最终决定是否产生轨道廓形不良的预警或者报警。
55.图4为本发明实施例的一种轨道廓形检测系统结构示意图，如图4所示，本发明的技术方案还提供的一种轨道廓形检测系统，检测系统包括：至少一个加速度传感器410，加速度传感器安装于轨道车辆转向架的构架上，用于获取构架的横向加速度曲线；至少一个监测主机420，监测主机与加速度传感器连接，监测主机接收横向加速度曲线，并执行的轨道廓形检测方法。
56.可选地，检测系统包括：安装于轨道车辆多节车身上的多个加速度传感器和多个监测主机；其中，位于不同车身上的多个监测主机之间通讯连接。
57.在一个实施例中，通过tcms(train control and management system，列车控制和管理系统)来实现多个监测主机之间通讯连接。监测主机可以通过各个车辆原先部署的主机实现。加速度传感器是一个组合装置，具体包括传感器、连接器和连接电缆，其中传感器安装在构架端部，具体地，在一节车辆上安装4个加速度传感器、设置1台监测主机，通过该车辆就可以实现对区段轨道的廓形评价。
58.本发明实施例通过检测系统采集的构架横向加速度数据，提出一种表征失稳谐波特征值，利用该特征值可以反映构架横向加速度谐波特征，反映轨道廓形的状态，提高轨道的可维护性，精度维护，降低工务维修成本，提高工务维护资金利用率。改善车辆的运行稳定性，保证车辆具有良好的性能，延长镟修周期，做到轮轨更合理的匹配。
59.此外，通过轨道车辆的定位功能，将廓形不良的区段轨道定位到具体公里标，大幅提升了工务部门的轨道检修效率，也改善了车辆状态，提高了车辆的稳定性，保证了车辆的安全运行。
60.本发明的技术方案还提供的一种轨道车辆，轨道车辆包括的轨道廓形检测系统。
61.下面对本发明提供的轨道廓形检测装置进行描述，下文描述的轨道廓形检测装置与上文描述的轨道廓形检测方法可相互对应参照。
62.图5为本发明实施例的一种轨道廓形检测装置结构示意图，如图5所示，本发明的技术方案还提供的一种轨道廓形检测装置，检测装置包括：
63.获取模块，用于获取轨道车辆通过区段轨道时转向架构架的横向加速度曲线；
64.滤波模块，用于对横向加速度曲线进行带通滤波，以获得滤波后曲线，其中，带通滤波的频率范围上下限是基于轨道车辆的二次蛇行失稳频率确定的；
65.判断模块，用于基于滤波后曲线，判断轨道廓形是否存在不良。
66.本实施例通过获取构架的横向加速度曲线，带通滤波后进行分析，可以识别轨道廓形不良的状况，通过在轨道车辆上实现这种检测方法，能够做到轨道的在线实时检测，在途检测效率高，如果检测车辆多，能够实现轨道的状态修，精准维修。
67.图6为本发明提供的一种电子设备的实体结构示意图，如图6所示，该电子设备可
以包括：处理器(processor)810、通信接口(communications interface)820、存储器(memory)830和通信总线840，其中，处理器810，通信接口820，存储器830通过通信总线840完成相互间的通信。处理器810可以调用存储器830中的逻辑指令，以执行轨道廓形检测方法，所述方法包括：
68.获取轨道车辆通过区段轨道时转向架构架的横向加速度曲线；
69.对所述横向加速度曲线进行带通滤波，以获得滤波后曲线，其中，所述带通滤波的频率范围上下限是基于所述轨道车辆的二次蛇行失稳频率确定的；
70.基于所述滤波后曲线，判断所述轨道廓形是否存在不良。
71.此外，上述的存储器830中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
72.另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的轨道廓形检测方法，所述方法包括：
73.获取轨道车辆通过区段轨道时转向架构架的横向加速度曲线；
74.对所述横向加速度曲线进行带通滤波，以获得滤波后曲线，其中，所述带通滤波的频率范围上下限是基于所述轨道车辆的二次蛇行失稳频率确定的；
75.基于所述滤波后曲线，判断所述轨道廓形是否存在不良。
76.又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各提供的轨道廓形检测方法，所述方法包括：
77.获取轨道车辆通过区段轨道时转向架构架的横向加速度曲线；
78.对所述横向加速度曲线进行带通滤波，以获得滤波后曲线，其中，所述带通滤波的频率范围上下限是基于所述轨道车辆的二次蛇行失稳频率确定的；
79.基于所述滤波后曲线，判断所述轨道廓形是否存在不良。
80.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
81.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该
计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
82.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种轨道廓形检测方法，其特征在于，所述方法包括：获取轨道车辆通过区段轨道时转向架构架的横向加速度曲线；对所述横向加速度曲线进行带通滤波，以获得滤波后曲线，其中，所述带通滤波的频率范围上下限是基于所述轨道车辆的二次蛇行失稳频率确定的；基于所述滤波后曲线，判断所述轨道廓形是否存在不良。2.根据权利要求1所述的轨道廓形检测方法，其特征在于，基于所述滤波后曲线，判断所述轨道廓形是否存在不良，进一步包括：基于所述滤波后曲线，判断是否存在预定数目和以上的多个连续整波，如果存在，则计算得到所述多个连续整波峰值的最小值；如果所述多个连续整波峰值的最小值超过预定的阈值，则判断所述轨道廓形存在不良。3.根据权利要求2所述的轨道廓形检测方法，其特征在于，所述多个连续整波均为穿过零点的波形。4.根据权利要求2所述的轨道廓形检测方法，其特征在于，如果所述多个连续整波峰值的最小值超过预定的阈值，则判断所述轨道廓形存在不良，进一步包括：如果所述多个连续整波峰值的最小值超过第一阈值或者第二阈值，对应地，产生判断所述轨道廓形存在不良的预警信号或者报警信号；其中，所述第一阈值小于第二阈值。5.根据权利要求1所述的轨道廓形检测方法，其特征在于，所述方法还包括：获取多个轨道车辆通过所述区段轨道时对所述轨道廓形是否存在不良的多个判断；基于所述多个判断的结果，判断所述轨道廓形是否存在不良。6.根据权利要求1所述的轨道廓形检测方法，其特征在于，获取轨道车辆通过区段轨道时转向架构架的横向加速度曲线，进一步包括：获取所述轨道车辆通过所述区段轨道时多个所述构架的所述横向加速度曲线。7.一种轨道廓形检测系统，其特征在于，所述检测系统包括：至少一个加速度传感器，所述加速度传感器安装于轨道车辆转向架的构架上，用于获取所述构架的横向加速度曲线；至少一个监测主机，所述监测主机与所述加速度传感器连接，所述监测主机接收所述横向加速度曲线，并执行权利要求1-6中任一所述的轨道廓形检测方法。8.根据权利要求7所述的轨道廓形检测系统，其特征在于，所述检测装置包括：安装于所述轨道车辆多节车身上的多个所述加速度传感器和多个监测主机；其中，位于不同车身上的所述多个监测主机之间通讯连接。9.一种轨道车辆，其特征在于，所述轨道车辆包括权利要求7或8所述的轨道廓形检测系统。10.一种轨道廓形检测装置，其特征在于，所述检测装置包括：获取模块，用于获取轨道车辆通过区段轨道时转向架构架的横向加速度曲线；滤波模块，用于对所述横向加速度曲线进行带通滤波，以获得滤波后曲线，其中，所述带通滤波的频率范围上下限是基于所述轨道车辆的二次蛇行失稳频率确定的；判断模块，用于基于所述滤波后曲线，判断所述轨道廓形是否存在不良。

技术总结
本发明提供一种轨道廓形检测方法、系统和装置，所述方法包括：获取轨道车辆通过区段轨道时转向架构架的横向加速度曲线；对所述横向加速度曲线进行带通滤波，以获得滤波后曲线，其中，所述带通滤波的频率范围上下限是基于所述轨道车辆的二次蛇行失稳频率确定的；基于所述滤波后曲线，判断所述轨道廓形是否存在不良。本发明通过获取构架的横向加速度曲线，带通滤波后进行分析，可以识别轨道廓形不良的状况，通过在轨道车辆上实现这种检测方法，能够做到轨道的在线实时检测，在途检测效率高，如果检测车辆多，能够实现轨道的状态修，精准维修。修。修。


技术研发人员：张志波 冯扬 蒯荣生 周橙 商佳园
受保护的技术使用者：中车青岛四方机车车辆股份有限公司
技术研发日：2023.03.27
技术公布日：2023/6/26