详情

原文传递一种基于噪声信号的轮轨界面损伤演变监测方法

专利名称：	一种基于噪声信号的轮轨界面损伤演变监测方法
摘要：	本发明是一种基于噪声信号的轮轨界面损伤演变监测方法，噪声采集装置设置在沿轮轨界面变化的移动载体，首先，通过噪声采集装置采集得到轮轨噪声信号，对轮轨噪声信号进行盲源分离，保留轮轨噪声信号；对轮轨噪声进行短时傅里叶变换，得到轮轨噪声的频率谱，确定各个行车区间段的轮轨噪声时频特征；与正常行驶状态下各个行车区间段的轮轨噪声时域分布特性和时频特性演变规律对比，得到车轮损伤的类型和演变规律以及不同监测时间对应的钢轨损伤类型以及演变规律；最终进行钢轨损伤位置确定，得到钢轨损伤的位置分布。该监测方法种能够通过采集轮轨噪声，监测得到轮轨的界面损伤类型和损伤位置。
专利类型：	发明专利
申请人：	南京工大桥隧与轨道交通研究院有限公司
发明人：	朱利明;卓静超;孙宇
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
申请号：	CN201911415551.3
公开号：	CN111055881A
代理机构：	南京钟山专利代理有限公司
代理人：	徐博
分类号：	B61K9/10;B61K9/12;G01N29/04;G01N29/46;B;G;B61;G01;B61K;G01N;B61K9;G01N29;B61K9/10;B61K9/12;G01N29/04;G01N29/46
申请人地址：	210000 江苏省南京市秦淮区光华路1号白下高新园区创新园孵化楼A区154室
主权项：	1.一种基于噪声信号的轮轨界面损伤演变监测方法，其特征在于：噪声采集装置设置在沿轮轨界面变化的移动载体上，所述的噪声采集装置用于实时采集轨道车辆轮轨接触面周围噪声的瞬时声压，将采集到的噪声信号数据进行分析处理，对轨道交通的轮轨界面损伤状态进行判断，具体步骤如下：步骤1，通过噪声采集装置采集得到噪声信号，对噪声信号进行盲源分离，保留轮轨噪声信号；步骤2，确定轮轨噪声信号特征，对轮轨噪声进行短时傅里叶变换，得到轮轨噪声的频率谱，确定各个行车区间段的轮轨噪声时频特征；步骤3，轮轨界面损伤诊断，与正常行驶状态下各个行车区间段的轮轨噪声时域分布特性和时频特性演变规律对比，得到车轮损伤的类型和演变规律以及不同监测时间对应的钢轨损伤类型以及演变规律；步骤4，钢轨损伤位置确定，确定钢轨损伤出所在的监测时间，进而得到钢轨损伤的位置分布。 2.根据权利要求1所述的一种基于噪声信号的轮轨界面损伤演变监测方法，其特征在于：所述的噪声采集装置设置在有轨车辆的车厢内底部或车辆的构架底部。 3.根据权利要求1所述的一种基于噪声信号的轮轨界面损伤演变监测方法，其特征在于：所述的步骤1中噪声采集装置采集得到噪声信号包括但不限于：列车的轮轨噪声、机车车辆的机械设备噪声、空气动力噪声、机电系统噪声以及与运行无关的其他设备发生的噪声。 4.根据权利要求1所述的一种基于噪声信号的轮轨界面损伤演变监测方法，其特征在于：步骤1中盲源分离的方法具体方法如下： S(t)＝W(t)X(t) 其中，t为监测时间；X(t)＝(x1(t)，…，xi(t))T为测得的混合信号；S(t)＝(s1(t)，…，si(t))T为分离结果，W(t)为解混矩阵；所述的噪声信号包括列车的轮轨噪声、机车车辆的机械设备噪声、空气动力噪声、机电系统噪声以及与运行无关的其他设备发生的噪声，采集到的观测信号记为x1(t)，x2(t)，x3(t)，x4(t)，x5(t)，原始信号记为s(t)，s2(t)，s3(t)，s4(t)，s5(t)，xi(t)是si(t)的加权和，加权系数取决于源和噪声采集装置之间的距离，可得如下等式： x1(t)＝a11s1(t)+a12s2(t)+a13s3(t)+a14s4(t)+α15s5(t) x2(t)＝a21s1(t)+a22s2(t)+a23s3(t)+a24s4(t)+a25s5(t) x3(t)＝a31s1(t)+a32s2(t)+a33s3(t)+a34s4(t)+a35s5(t) x4(t)＝a41s1(t)+a42s2(t)+a43s3(t)+a44s4(t)+a45s5(t) x5(t)＝a51s1(t)+a52s2(t)+a53s3(t)+a54s4(t)+a55s5(t) 式中，aij是常值系数，表示混合的权重；假设由aij组成的矩阵可逆，此时存在一个元素是wij的矩阵W可以分离出源信号： s1(t)＝w11x1(t)+w12x2(t)+w13x3(t)+w14x4(t)+w15x5(t) s2(t)＝w21x1(t)+w23x2(t)+w23x3(t)+w24x4(t)+w25x5(t) s3(t)＝w31x1(t)+w32x2(t)+w33x3(t)+w34x4(t)+w35x5(t) s4(t)＝w41x1(t)+w42x2(t)+w43x3(t)+w44x4(t)+w45x5(t) s5(t)＝w51x1(t)+w52x2(t)+w53x3(t)+w54x(t)+w55x5(t) 得到解混矩阵W(t)后，计算得到分离出的轮轨噪声数据P(x，t)。 5.根据权利要求4所述的一种基于噪声信号的轮轨界面损伤演变监测方法，其特征在于：所述的步骤2中对轮轨噪声数据P(x，t)进行短时傅里叶变换，得到轮轨噪声的频谱H(x，ω，t)。 6.根据权利要求5所述的一种基于噪声信号的轮轨界面损伤演变监测方法，其特征在于：所述的步骤3中轮轨界面损伤诊断方法如下：轮轨界面异常类型判断：对比轮轨噪声监测频谱H(x，ω，t)和不同损伤类型的特征频谱H0(x，ω，t)，判断轮轨界面的损伤类型；轮轨界面损伤演变分析：利用监测轮轨噪声时频谱H(x，ω，t)随时间的变化率G(x，ω，t)来反映轮轨界面的损伤演变规律，时频谱变化率G(x，ω，t)可表示为：其中，G(x，ω，t)为长期轮轨噪声监测时频谱H(x，ω，t)的变化率。 7.根据权利要求1所述的一种基于噪声信号的轮轨界面损伤演变监测方法，其特征在于：所述的行车区间需要进行分段分析，根据轮、轨的结构以及接触方式对行车区间进行分段，并对正常行驶状态下每段行车区间的噪声时域分布特性和时频特性演变规律进行记录。
所属类别：	发明专利