[发明专利]钢轨波磨的波谷深度计算方法及装置

说明书

本发明公开了一种钢轨波磨的波谷深度计算方法及装置，该方法包括：对轴箱加速度振动信号，进行二次频域积分，得到轮轨位移信号；基于ACMD信号分解算法，对轮轨位移信号进行信号分解；将所述轮轨位移信号的二阶模态，作为钢轨的动态响应波磨成分，计算钢轨的动态响应波磨成分的波谷深度；获取钢轨的现场复核数据；对钢轨的现场复核数据进行信号分解；将所述转换数据的一阶模态，作为钢轨的现场复核波磨成分，计算钢轨的现场复核波磨成分的波谷深度；根据动态响应波磨成分的波谷深度和现场复核波磨成分的波谷深度的相似度，确定钢轨波磨的波谷深度的目标值。本发明用以提升钢轨波磨波谷深度计算的精准度和计算效率，节约计算成本。

技术领域

本发明涉及铁路轨道检测技术领域，尤其涉及钢轨波磨的波谷深度计算方法及装置。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

轨道短波不平顺是一种典型的轨道病害，通常由钢轨焊接接头凸起或凹陷、钢轨轨头波浪磨耗、擦伤或剥离掉块等因素引起。钢轨波磨是常见的短波不平顺病害之一，通常波长在40mm～300mm范围内，通过轮轨间作用力激励，在列车的轴箱处可产生较明显的动态响应。在利用轴箱加速度采集的振动信号分析评价钢轨波磨病害的研究和应用方面，已有较成熟的采集分析系统和评价体系。为了更深入研究钢轨波磨的特征，如波磨波长、波谷深度、波磨成分的能量等，以及研究不同速度等级线路的波磨病害间的关联性和演变规律，完善轨道短波病害的检测手段和评价体系，需要深入探索钢轨波磨的分析和评价方法。

现有较成熟的轨道短波不平顺信号分析系统，仅可针对高速综合检测列车轴箱加速度传感器采集的加速度动态响应信号进行波磨分析。

为了将加速度信号和利用波磨测量仪进行现场复核的数据同时进行分析对比，并计算出钢轨波磨的波谷深度，需要对信号中的周期性成分进行提取分离。

通常情况下，由钢轨波磨导致的响应信号会存在较强能量的周期性成分，在频谱图上存在峰值，并且还可能存在一定能量的谐频成分以及干扰成分，对于此类多成分的信号，需要应用信号分离的手段提取主要的波磨成分。

常用的分离多成分钢轨波磨的方法有：①用数字滤波器滤波处理、和②本征模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)方法。但①滤波器无法自适应选择滤波的频带和带宽，对于不同的问题数据需要分别选择滤波频带进行处理，不仅操作复杂而且易耗费资源。而②EMD方法基于经验模态，对于单一的、能量集中度高的波磨成分可以滤出趋势项、干扰项从而提取波磨峰值频率处包含的信息，但对于多成分的波磨，频谱上存在多个峰值和较强的干扰信号，EMD方法无法准确地提取波磨信号从而导致波谷深度计算得不准确。

综上所述，现有技术无法准确地提取含有多成分信号中的钢轨波磨，因此如何提取多成分钢轨波磨，成为了目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种钢轨波磨的波谷深度计算方法，用以提升钢轨波磨波谷深度计算的精准度和计算效率，节约计算成本，该方法包括：

对轴箱加速度振动信号，进行二次频域积分，得到轮轨位移信号；所述轴箱加速度振动信号由钢轨检测车对目标钢轨进行数据采集得到；

基于ACMD信号分解算法，对轮轨位移信号进行信号分解，得到轮轨位移信号的二阶模态；

将所述轮轨位移信号的二阶模态，作为钢轨的动态响应波磨成分，计算钢轨的动态响应波磨成分的波谷深度；

获取钢轨的现场复核数据；所述钢轨的现场复核数据包括钢轨的短波不平顺数据；将钢轨的短波不平顺数据，转换为与所述轴箱加速度振动信号的时间采样频率一致的转换数据；

基于ACMD信号分解算法，对所述转换数据进行信号分解，得到转换数据的一阶模态；