[发明专利]轨道波磨检测方法

说明书

一种轨道波磨检测方法，包括：采集第一预设长度的轨道踏面的高低信号，以作为待检测数据样本；将所述待检测数据样本进行分组，并根据信息维数算法计算每组数据的信息维数；比较所述待检测数据样本的信息维数与标准样本的标准信息维数，以确定所述轨道踏面是否出现波磨故障。本发明实施例利用信息维数刻画轨道踏面波磨状态，其作为特征向量兼顾了敏感性和稳定性，成本较低，精确度高，有助于及时发现波磨的早期征兆。

技术领域

本发明涉及轨道检测领域，特别是涉及一种轨道波磨检测方法。

背景技术

近年来，国内的城市轨道交通发展和高速铁路发展特别迅速。高速铁路的特点是高速度与高密度，目标是高安全性和高舒适性，因而要求其轨道结构必须具备高平顺、高稳定、高可靠和高耐久等特性。伴随着轨道交通的发展，钢轨的波磨一直是一个难以克服的问题。钢轨投入使用以后，其踏面沿纵向出现类似波浪形状的不平顺磨损，称为波浪磨损，简称波磨。

钢轨波磨对轨道交通的安全运行有重大的影响，其产生的原因非常复杂，一直未有特别有效的治理措施。因此，对于钢轨波磨的实时检测就变得十分重要。关于轨道波磨状态的检测，可采用平直仪对钢轨长度方向0.8～1m范围内进行定点测量，如荷兰Railprof与德国SEC-RC波磨尺；或采用图像的方法动态测量波磨，如申请号为201610574018.1的专利，其通过激光测距仪向钢轨径向对称轴发射激光，摄像机用于采集钢轨上的激光光斑，后续处理单元对摄像机采集到的图像进行处理后能够得到钢轨的波磨程度。还有一种方式是如《钢轨波磨的分形描述》(铁道学报,1998,20(2):106-109)，或《钢轨波磨的分形描述及动力仿真分析》(西南交通大学学报,2009,44(5):721-725.)中提到的通过轨道波磨盒维数的概念确定波磨故障。

就平直仪而言，其应用较为广泛，但其测量效率低，只是适合对已发生显著波磨的钢轨的局部测量、事后评价。采用动态方法测量运用成本高，且测量精度差。然而其均以盒维数为特征向量，而盒维数是默认波形均匀分布的。因此，盒维数作为轨道波磨的特征向量，其模式区分能力较弱，测量精度差。

发明内容

鉴于上述状况，有必要针对现有技术中轨道踏面波磨检测成本高和精度差的问题，提供一种轨道波磨检测方法。

一种轨道波磨检测方法，包括：

采集第一预设长度的轨道踏面的高低信号，以作为待检测数据样本；

将所述待检测数据样本进行分组，并根据信息维数算法计算每组数据的信息维数；

比较所述待检测数据样本的信息维数与标准样本的标准信息维数，以确定所述轨道踏面是否出现波磨故障。

进一步的，上述轨道波磨检测方法，其中，所述将所述待检测数据样本进行分组，根据信息维数算法计算每组数据的信息维数的步骤包括：

将所述待检测数据样本按照步长分组得到多个高低信号分析样本；

根据信息维数算法计算每个所述高低信号分析样本的信息维数。

进一步的，上述轨道波磨检测方法，其中，所述高低信号分析样本的信息维数的计算公式为：

其中，P_j(ε)为样本落入边长为ε的第j个超立方体的概率；I(ε)为刻画系统状态精度ε量级所需的信息量所定义的熵；cellmax为样本长度。

进一步的，上述轨道波磨检测方法，其中，所述比较所述待检测数据样本的信息维数与标准样本的标准信息维数，以确定对应轨道踏面出现波磨的步骤包括：

分别计算所述待检测数据样本的信息维数和标准信息维数的差值，当任意一所述差值超过预设的阈值时，确定所述轨道踏面出现波磨故障。