[发明专利]钢轨波磨检测方法及装置

说明书

本发明提供了一种钢轨波磨检测方法及装置，该方法包括：对初始车速集合进行积分计算，获得第一里程集合；基于三维坐标集合，对第一里程集合和初始车速集合进行修正，获得第三里程集合和第一车速集合；根据第一车速集合和车体摇头角速度集合，对初始车体垂向加速度集合、初始车体横向加速度集合和初始噪声集合进行数据融合，计算钢轨波磨评价指数；根据第三里程集合和钢轨波磨评价指数，计算钢轨波磨特征系数，判断疑似钢轨波磨的区段；根据第三里程集合和初始车体垂向加速度集合计算周期性特征系数，从疑似钢轨波磨的区段中筛选出确定存在钢轨波磨的区段。本发明可在铁路线路运营期间实时检测出钢轨波磨的分布和特征，可搭载于运营列车车厢内部。

技术领域

本发明属于铁路轨道检测技术领域，涉及一种钢轨波磨检测方法和装置。

背景技术

钢轨波浪型磨耗，简称钢轨波磨，是钢轨顶面沿线路纵向周期性分布的类似波浪形状的不平顺。钢轨波磨的波长范围一般为30～300mm，它是加剧轮轨振动和噪声水平，引起车辆-轨道系统结构部件疲劳伤损的重要原因，严重危害行车安全。因此，科学高效的钢轨波磨检测是准确掌握线路服役状态，进而保障列车持续安全、平稳运行的关键技术之一。

目前，钢轨波磨的检测方法根据测量原理可分为间接测量法和直接测量法。间接测量法通过采集列车行车过程中轮轨噪声、轮轨力、轴箱振动加速度等指标，间接方法测量效率高，但由于钢轨波磨的波深在微米级别，采集到的信号受外界因素干扰较大，因此检测精度较低，多用于定性评判钢轨波磨对行车品质的影响。此外，此类检测设备往往要安装在轴箱上或采用测力轮对，其研制、保养维修成本很高；并且有严格的设备安装要求，测试环境较为恶劣。直接测量法可以分为两种，一是采用人工在线路上使用电子平直尺、波磨小车直接测量轨面不平顺。它的优点是直观且精度较高；但需要人工在线路维修的“天窗”期到线上操作，人力成本高昂；并且只能测量一个较短的区间，无法对全线进行测量，检测的覆盖面和效率都很低。另一种是依靠专用检测列车基于惯性基准法、轴箱加速度积分法、弦测法或机器视觉法来检测钢轨波磨特征参数。惯性基准法是将车厢底板处加速度计采集到的信号经过二次积分获取惯性基准的位置，再叠加上位移计测得的车厢底板相对列车轴箱的位移，从而获取钢轨波磨测量值。轴箱加速度积分法直接将列车轴箱处加速度计采集到的信号经过二次积分得到钢轨波磨测量值。弦测法在钢轨表面构造一个测量弦，并测得弦线与钢轨表面的距离。机器视觉法结合了激光摄像和机器学习来测量波磨特征，但易受图像质量、外界光照条件、钢轨表面脏污等因素的影响，测量不稳定且精度较差。

更为重要的是，上述各类车载检测设备需要要安装在专用检测列车的轴箱、转向架等车厢以外部件，安装要求高且存在一定的安全风险，对维修保养的要求也较为苛刻，且需要经常性的更换传感器；此外，专用检测车需要占用运营列车的运行时间，造成线路运输能力的下降，导致每季度才进行一次检查，难以及时地掌握钢轨波磨发展状态。

发明内容

本发明实施例提出一种钢轨波磨检测方法，用以在铁路线路运营期间实时地掌握钢轨波磨，可搭载于运营列车车厢内部，该方法包括：

实时获取运营列车的三维坐标集合、初始车速集合、初始车体垂向加速度集合、初始车体横向加速度集合、初始噪声集合和车体摇头角速度集合；

对初始车速集合进行积分计算，获得第一里程集合；

基于三维坐标集合，对第一里程集合和初始车速集合进行修正，获得第三里程集合和第一车速集合；

根据第一车速集合和车体摇头角速度集合，对初始车体垂向加速度集合、初始车体横向加速度集合和初始噪声集合进行数据融合，计算钢轨波磨评价指数；

根据第三里程集合和钢轨波磨评价指数，计算钢轨波磨特征系数，判断疑似钢轨波磨的区段；

根据第三里程集合和初始车体垂向加速度集合计算周期性特征系数，根据所述周期性特征系数，从疑似钢轨波磨的区段中筛选出确定存在钢轨波磨的区段。