[发明专利]基于振动噪声频谱特征匹配的轨道结构力学性能评价方法

权利要求书

1.一种基于振动噪声频谱特征匹配的轨道结构力学性能评价方法，其特征在于，包括步骤：

S1、在轨道无缺陷病害路段布置振动加速度计和声压传感器，采集轨道无缺陷病害的区段的振动数据和声压数据；

S2、分别提取S1中采集的振动数据和声压数据的频谱曲线特征，建立无缺陷病害钢轨数据库；

S3、针对不同类型的轨道结构病害，选取存在单一缺陷病害的区段布置振动加速度计和声压传感器，分别采集每类缺陷病害对应区段内轨道的振动数据和声压数据；

S4、提取S3中采集的每个区段数据的频谱曲线特征，建立用于判断是否存在该类缺陷病害的钢轨数据库；

S5、基于相似理论提取S4频谱曲线特征中与S2频谱曲线特征中能量分布接近的频带作为归一化特征频带，分别建立各单一缺陷病害的振动及噪声声压归一化特征频带库；

S6、利用S5中得到的归一化特征频带对S4中的频谱曲线特征进行归一化处理，得到归一化后的频谱曲线的数据；

S7、将S6中得到的归一化后的频谱曲线的数据与无缺陷病害钢轨数据库中的各相应频谱曲线处的峰值做差，提取差值分别超过阈值I中的振动加速度阙值或者阈值I中的声压阈值的对应频带作为病害识别特征频带，分别建立各单一缺陷病害的病害识别特征频带；

S8、在轨道待检测路段布置振动加速度计和声压传感器，采集待检测路段的轨道振动数据和声压数据；

S9、提取S8中采集的数据的频谱曲线特征，利用S5建立的各单一缺陷病害的归一化特征频带及S7中建立的病害识别特征频带分别对所提取的待检测路段的频谱曲线特征进行归一化和滤波处理；

S10、计算S9中在每一类病害识别特征频带处得到的处理后的频谱曲线的数据与S2建立的无缺陷病害钢轨数据库中的各相应频谱曲线处峰值的差值；

S11、基于S10提取病害识别特征频带中对应的差值分别在阈值II中的振动加速度阙值或者阈值II中的声压阈值以上的频带，计算该频带对应的带宽占病害识别特征频带总带宽的百分比；

S12、当病害识别特征频带中对应差值在阈值II的振动加速度阈值以上的频带占加速度频谱病害识别特征频带的百分比大于第一阈值或病害识别特征频带中对应差值在阈值II的声压阈值以上的频带占声压频谱病害识别特征频带的百分比大于第二阈值时，判断存在此类病害。

2.根据权利要求1所述的基于振动噪声频谱特征匹配的轨道结构力学性能评价方法，其特征在于，所述步骤S1包括

选择无缺陷病害的单股钢轨，将所述振动加速度计粘贴于钢轨轨腰处，沿线路纵向布置振动加速度计长度不小于6跨轨枕间距；

选择无缺陷病害的单股钢轨，通过夹持架将所述声压传感器粘贴于轨道板上，其中，所述声压传感器探头距离钢轨轨腰中性轴横向距离0.3m，沿线路纵向布置声压传感器长度不小于6跨轨枕间距；

将采集到的数据存储到数据采集仪，并传送至服务器。

3.根据权利要求1或2所述的基于振动噪声频谱特征匹配的轨道结构力学性能评价方法，其特征在于，通过对所述振动加速度计设置阈值控制所述声压传感器对声压数据的采集。

4.根据权利要求1所述的基于振动噪声频谱特征匹配的轨道结构力学性能评价方法，其特征在于，所述步骤S2包括

对采集到的振动数据和声压数据进行频谱曲线特征的提取采用快速傅里叶变换法，分别得到加速度频谱曲线特征和声压频谱曲线特征；

分别建立轨道结构的加速度频谱和声压频谱的主振频率及各谱峰值之间的关系；

建立包括相应的无缺陷加速度频谱数据库和无缺陷声压频谱数据库的无缺陷病害钢轨数据库。

5.根据权利要求1所述的基于振动噪声频谱特征匹配的轨道结构力学性能评价方法，其特征在于，所述步骤S3包括

选择有单一缺陷病害的单股钢轨，将所述振动加速度计粘贴于钢轨轨腰处，沿线路纵向布置振动加速度计长度不小于6跨轨枕间距；

选择有单一缺陷病害的单股钢轨，通过夹持架将所述声压传感器粘贴于轨道板上，其中，所述声压传感器探头距离钢轨轨腰中性轴横向距离0.3m，沿线路纵向布置声压传感器长度不小于6跨轨枕间距；

将采集到的数据存储到数据采集仪，并传送至服务器。