專利名稱：一種融合車速信息和軸箱垂向加速度信息的車輪扁疤車載檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測(cè)方法，具體地說，是涉及一種融合車速信息和軸箱垂向加速度信息的車輪扁疤車載檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，為了提升城市形象、加快城市進(jìn)程、優(yōu)化城市交通結(jié)構(gòu)，全國(guó)大、中城市均在大力修建地鐵，作為使用和生產(chǎn)地鐵車輛約占世界總量五分之一的地鐵大國(guó)，我們同時(shí)也將大量地鐵車輛出口至伊朗、泰國(guó)、香港、沙特、印度等國(guó)，因而確保地鐵車輛在運(yùn)行過程中的安全性是非常重要的。由于機(jī)車車輛在運(yùn)行過程中存在摩擦力，因而容易導(dǎo)致車輪踏面出現(xiàn)擦傷、剝離、裂損和掉塊從而會(huì)形成車輪扁疤。根據(jù)已有的理論計(jì)算和試驗(yàn)測(cè)試得出，存在扁疤的車輪對(duì)輪軌的沖擊力為輪軌靜載的數(shù)倍，因而如不對(duì)存在扁疤的車輪進(jìn)行處理則會(huì)導(dǎo)致車輛和線路的使用壽命大大降低，從而導(dǎo)致能耗的增加和維護(hù)成本的提高，如若不及時(shí)發(fā)現(xiàn)并予以處理甚至?xí)?dǎo)致重大安全事故的發(fā)生。為此，對(duì)車輪扁疤進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)是必須的。現(xiàn)有車輪扁疤檢測(cè)方法常有以下幾種
噪聲檢測(cè)法利用車輛在運(yùn)行過程中發(fā)出的撞擊聲響特征來判斷車輪扁疤的存在與否。但是，由于其受相鄰車輪間相互作用的影響，該檢測(cè)技術(shù)只能定位扁疤所在的輪對(duì)，準(zhǔn)確度不高，因而至今沒有得到實(shí)際應(yīng)用。圖像檢測(cè)法通過在軌道上安裝攝像機(jī)來攝取車輪踏面的圖像信息實(shí)現(xiàn)扁疤的檢 測(cè)，該檢測(cè)系統(tǒng)主要包括測(cè)量裝置、控制裝置、照明裝置、攝像裝置、計(jì)算機(jī)及外圍設(shè)備。但是，由于使用該方法的檢測(cè)系統(tǒng)較為復(fù)雜，圖像數(shù)據(jù)量大，高頻拍攝難于實(shí)時(shí)處理，而車輛快速通過時(shí)輪軌的沖擊作用是十分短暫的，因而該檢測(cè)方法的使用范圍十分有限。電信號(hào)檢測(cè)法通過將兩條鋼軌中的任意一條采用2條長(zhǎng)度為I. 5的絕緣鋼軌，利用車輪存在扁疤時(shí)通過該鋼軌時(shí)會(huì)存在一定的騰空時(shí)間來檢測(cè)扁疤的存在與否，當(dāng)車輪沒有扁疤時(shí)，車輪與鋼軌一直保持接觸，左右鋼軌短路，輸出電壓為零，當(dāng)帶有扁疤的車輪通過時(shí)，車輪騰空，左右鋼軌短路開路存在電壓差，應(yīng)用電壓差來檢測(cè)車輪扁疤。但是，由于在車輪存在扁疤的條件下，車輪不一定騰空，同時(shí)絕緣鋼軌的壽命和性能無法達(dá)到無逢線路的要求，會(huì)給路段帶來新的隱患，同時(shí)對(duì)線路的維護(hù)極為不方便，為此不適合在我國(guó)大規(guī)模推廣和應(yīng)用。軌道檢測(cè)法軌道檢測(cè)法包括軌道振動(dòng)加速度檢測(cè)法、軌道剪應(yīng)力檢測(cè)法、枕上壓力式檢測(cè)法、多點(diǎn)式軌腰壓縮法等。其中，振動(dòng)加速度檢測(cè)法主要采用磁鋼控制信號(hào)的獲取時(shí)間，采用軌道振動(dòng)信號(hào)來分析車輪扁疤，但這種檢測(cè)方法得到的測(cè)試精度會(huì)受到?jīng)_擊點(diǎn)位置和加速度傳感器安裝位置的影響，同時(shí)，檢測(cè)精度會(huì)因受到鄰輪的影響而降低，且成本很高，系統(tǒng)復(fù)雜。枕上壓力式檢測(cè)法的主要缺點(diǎn)和電信號(hào)檢測(cè)法一樣，需要改變軌道結(jié)構(gòu)，這對(duì)線路維護(hù)和檢測(cè)設(shè)備維護(hù)帶來不方便。多點(diǎn)式軌腰壓縮法是目前公認(rèn)的綜合性能最好的檢測(cè)方法，但是該方法需要針對(duì)不同的直徑的車輪進(jìn)行貼片，通用性不高，同時(shí)不能動(dòng)態(tài)反映在特定輪軌關(guān)系的車輪沖擊特征。綜上所述，發(fā)明創(chuàng)造一種使用方便、成本低廉、且對(duì)線路無不良影響的高精準(zhǔn)性車輪扁疤動(dòng)態(tài)車載檢測(cè)方法為人們所需。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種融合車速信息和軸箱垂向加速度信息的車輪扁疤車載檢測(cè)方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的車輪扁疤檢測(cè)方法適用范圍有限、不便于使用和維護(hù)、成本較高的問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
一種融合車速信息和軸箱垂向加速度信息的車輪扁疤車載檢測(cè)方法，包括以下步驟
(a)檢測(cè)車輛運(yùn)行時(shí)的速度V和車輛軸箱的垂向振動(dòng)加速度a；
(b)根據(jù)融合規(guī)則將速度V和軸箱的垂向振動(dòng)加速度a進(jìn)行信息融合，并對(duì)融合后的數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，得出車輛軸箱的振動(dòng)特性，進(jìn)而分析出存在車輪扁疤時(shí)車輛軸箱的振動(dòng)特性；
(C)根據(jù)得出的各振動(dòng)特性建立車輪扁疤的判斷規(guī)則，進(jìn)而對(duì)車輪扁疤進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)。 作為優(yōu)選，車輪的軸箱上安裝有加速度傳感器，所述步驟(a)中，軸箱的垂向振動(dòng)加速度a通過該加速度傳感器測(cè)量得出；車輪的軸箱上安裝有光電編碼器，所述步驟(a)中，速度V通過該光電編碼器測(cè)量得出；所述步驟(a)中，速度V為車輛運(yùn)控系統(tǒng)提供的速
度信號(hào)。具體地說，車輪上安裝有振動(dòng)傳感器，所述步驟(b)中，車輛軸箱的振動(dòng)特性由該振動(dòng)傳感器提供，且所述加速度傳感器、光電編碼器、振動(dòng)傳感器均通過采集器與中心處理器相連。進(jìn)一步地，所述步驟(b)中，融合規(guī)則包括以下步驟
(bi)對(duì)從時(shí)刻到I時(shí)刻的速度V進(jìn)行求和，從而得出
權(quán)利要求
1.一種融合車速信息和軸箱垂向加速度信息的車輪扁疤車載檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟 Ca)檢測(cè)車輛運(yùn)行時(shí)的速度V和車輛軸箱的垂向振動(dòng)加速度a ； (b)根據(jù)融合規(guī)則將速度V和軸箱的垂向振動(dòng)加速度a進(jìn)行信息融合，并對(duì)融合后的數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，得出車輛軸箱的振動(dòng)特性，進(jìn)而分析出存在車輪扁疤時(shí)車輛軸箱的振動(dòng)特性； (C)根據(jù)得出的各振動(dòng)特性建立車輪扁疤的判斷規(guī)則，進(jìn)而對(duì)車輪扁疤進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種融合車速信息和軸箱垂向加速度信息的車輪扁癥車載檢測(cè)方法，其特征在于，車輪的軸箱上安裝有加速度傳感器，所述步驟(a)中，軸箱的垂向振動(dòng)加速度a通過該加速度傳感器測(cè)量得出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種融合車速信息和軸箱垂向加速度信息的車輪扁癥車載檢測(cè)方法，其特征在于，車輪的軸箱上安裝有光電編碼器，所述步驟(a)中，速度V通過該光電編碼器測(cè)量得出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種融合車速信息和軸箱垂向加速度信息的車輪扁癥車載檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟(a)中，速度V為車輛運(yùn)控系統(tǒng)提供的速度信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種融合車速信息和軸箱垂向加速度信息的車輪扁癥車載檢測(cè)方法，其特征在于，車輪上安裝有振動(dòng)傳感器，所述步驟(b)中，車輛軸箱的振動(dòng)特性由該振動(dòng)傳感器提供，且所述加速度傳感器、光電編碼器、振動(dòng)傳感器均通過采集器與中心處理器相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種融合車速信息和軸箱垂向加速度信息的車輪扁癥車載檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟(b)中，融合規(guī)則包括以下步驟 (bi)對(duì)從時(shí)刻至IJ^時(shí)刻的速度V進(jìn)行求和，從而得出
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種融合車速信息和軸箱垂向加速度信息的車輪扁癥車載檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟(b)中，特征提取包括以下步驟 (b4)將振動(dòng)加速度信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換MCO = MUXL J(Zi)]； (b5)以具有時(shí)間頻率同等分辨率的高斯函數(shù)為基函數(shù)構(gòu)造頻率選擇函數(shù)
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種融合車速信息和軸箱垂向加速度信息的車輪扁癥車載檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟(c)中，車輪扁疤的判斷規(guī)則包括以下步驟 (cI)以時(shí)間基準(zhǔn)將時(shí)頻能量分布函數(shù)的時(shí)間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為位移坐標(biāo),應(yīng)用頻率切片小波變換對(duì)融合后的振動(dòng)加速度進(jìn)行分析，并繪制時(shí)頻能量分布函數(shù)的等高線圖或時(shí)間、頻率、能量的三位圖形； (c2)找出時(shí)頻能量峰值對(duì)應(yīng)的位移坐標(biāo)位置； (c3)對(duì)時(shí)間基準(zhǔn)上相鄰的車輪旋轉(zhuǎn)周對(duì)應(yīng)的加速度信號(hào)進(jìn)行分析，并制作出旋轉(zhuǎn)一周的振動(dòng)對(duì)應(yīng)的等高線圖形，若能量峰值對(duì)應(yīng)的位移坐標(biāo)一致則說明車輪存在扁疤，若能量峰值對(duì)應(yīng)的位移坐標(biāo)不一致則說明車輪不存在扁疤。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種融合車速信息和軸箱垂向加速度信息的車輪扁疤車載檢測(cè)方法，主要解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的車輪扁疤檢測(cè)方法適用范圍有限、不便于使用和維護(hù)、成本較高的問題。該方法包括以下步驟檢測(cè)車輛運(yùn)行時(shí)的速度v和車輛軸箱的垂向振動(dòng)加速度a；根據(jù)融合規(guī)則將速度v和軸箱的垂向振動(dòng)加速度a進(jìn)行信息融合，并對(duì)融合后的數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，得出車輛軸箱的振動(dòng)特性，進(jìn)而分析出存在車輪扁疤時(shí)車輛軸箱的振動(dòng)特性；對(duì)得出的各振動(dòng)特性進(jìn)行理解、對(duì)比，建立車輪扁疤的判斷規(guī)則，進(jìn)而對(duì)車輪扁疤進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)。通過上述方案，本發(fā)明達(dá)到了適用范圍較廣、便于實(shí)施及維護(hù)、成本低廉的目的，具有很高的實(shí)用價(jià)值和推廣價(jià)值。
文檔編號(hào)B61K9/12GK102874278SQ20121039955
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月19日
發(fā)明者丁建明, 林建輝, 伍川輝, 張兵, 蘇燕辰, 陳春俊, 劉璐, 易彩 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)