一种用于浮置板轨道钢弹簧的损伤检测方法及系统

本发明涉及损伤检测领域，特别涉及一种用于浮置板轨道钢弹簧的损伤检测方法及系统。

背景技术：

1、地铁作为一种效率高、便捷性强、环境友好的轨道交通制式，已经成为城市公共交通体系尤其是城市轨道交通中的重要组成部分。在全球范围内，地铁交通的发展已经取得了显著成就,我国发展尤为迅速。地铁运营过程中，地铁车辆的振动、噪声等对周围环境产生了一定的影响，特别是在地铁线路下穿建筑物或住宅区时，会对周围的公共设施以及居民等产生负面影响。目前，铺设钢弹簧浮置板轨道是地铁交通中的一种重要且有效的减振降噪手段。随着城市地铁网络的快速扩张和地铁运量的提升，列车运行密度不断加大，列车运行速度进一步提高，导致浮置板轨道隔振器受到的动力载荷加剧，显著增大了隔振器产生裂纹甚至断裂失效的可能性，开发一种钢弹簧检测方法十分必要。

2、现有的浮置板轨道钢弹簧损伤检测主要依靠人工巡检，但人工存在作业时间滞后、检测准确性欠保障、检测流程复杂、排查效率低等诸多缺点。此外，在损伤早期，少量的弹簧失效难以察觉，只有行车过程中出现明显异常或被保护目标的响应明显增大时，才进行排查，导致损伤早期难以及时发现。

3、因此，需要提供一种用于浮置板轨道钢弹簧的损伤检测方法及系统，用于实现浮置板轨道钢弹簧的损伤的自动化检测。

技术实现思路

1、本发明提供一种用于浮置板轨道钢弹簧的损伤检测方法，包括：构建钢弹簧损伤检测模型；获取待检测的浮置板的钢弹簧分布信息；基于所述待检测的浮置板的钢弹簧分布信息，确定所述待检测的浮置板的多个候选传感器布置位置；基于所述多个候选传感器布置位置，确定多种候选传感器布置方案，其中，所述候选传感器布置方案包括至少两个所述候选传感器布置位置；建立车辆-轨道耦合动力学模型；基于所述车辆-轨道耦合动力学模型，生成每种所述候选传感器布置方案对应的数据集，其中，所述样本数据集包括多种候选类型的损伤检测数据；基于所述钢弹簧损伤检测模型及每种所述候选传感器布置方案对应的数据集，从所述多种候选传感器布置方案中筛选最优传感器布置方案及从所述多种候选类型中筛选最优类型；基于所述最优传感器布置方案及所述最优类型，获取所述待检测的浮置板的钢弹簧实时检测数据；基于所述钢弹簧损伤检测模型及所述待检测的浮置板的钢弹簧实时检测数据，确定所述待检测的浮置板的钢弹簧损伤信息。

2、进一步地，所述基于所述待检测的浮置板的钢弹簧分布信息，确定所述待检测的浮置板的多个候选传感器布置位置，包括：基于所述待检测的浮置板的钢弹簧分布信息，确定任意两个相邻的钢弹簧之间的间距；基于任意两个相邻的钢弹簧之间的间距，对所述待检测的浮置板的多个钢弹簧进行分区，确定多个钢弹簧分布区间；基于所述多个钢弹簧分布区间，确定所述待检测的浮置板的多个候选传感器布置位置。

3、进一步地，所述钢弹簧分布区间内候选传感器布置位置的密度与所述钢弹簧分布区间的位置相关。

4、进一步地，所述基于所述车辆-轨道耦合动力学模型，生成每种所述候选传感器布置方案对应的数据集，包括：对于每种所述候选传感器布置方案，基于所述车辆-轨道耦合动力学模型，生成多种损伤状态对应的数据集。

5、进一步地，所述多种候选类型的损伤检测数据至少包括垂向振动加速度、振动位移数据及支反力数据。

6、进一步地，所述基于所述钢弹簧损伤检测模型及每种所述候选传感器布置方案对应的数据集，从所述多种候选类型中筛选最优类型，包括：对于每种所述候选传感器布置方案，基于所述候选传感器布置方案包括的候选传感器布置位置的个数，对所述钢弹簧损伤检测模型的结构进行调整，生成结构调整后的钢弹簧损伤检测模型；对于每种所述候选传感器布置方案，基于所述结构调整后的钢弹簧损伤检测模型，建立每种所述候选类型对应的钢弹簧损伤检测模型，将每种所述候选类型对应的数据集分为多个训练样本数据集及多个测试样本数据集，通过所述候选类型对应的多个训练样本数据集对所述候选类型对应的钢弹簧损伤检测模型进行训练，生成所述候选类型对应的训练后的钢弹簧损伤检测模型，使用所述候选类型对应的多个测试样本数据集对所述候选类型对应的训练后的钢弹簧损伤检测模型进行测试，确定所述候选类型对应的训练后的钢弹簧损伤检测模型在每种所述损伤状态的第一损伤检测准确度；基于每种所述候选传感器布置方案下每种所述候选类型对应的训练后的钢弹簧损伤检测模型在每种所述损伤状态的第一损伤检测准确度，确定每种所述候选类型对应的类型损伤检测准确度；建立数据类型筛选体系，其中，所述数据类型筛选体系包括多个数据类型筛选指标，所述多个数据类型筛选指标至少包括类型损伤检测准确度指标、测量难度指标及测量成本指标；基于所述数据类型筛选体系及每种所述候选类型对应的类型损伤检测准确度，从所述多种候选类型中筛选最优类型。

7、进一步地，所述基于所述钢弹簧损伤检测模型及每种所述候选传感器布置方案对应的数据集，从所述多种候选传感器布置方案中筛选最优传感器布置方案，包括：对于每种所述候选传感器布置方案，基于所述候选传感器布置方案下每种所述候选类型对应的训练后的钢弹簧损伤检测模型在每种所述损伤状态的第一损伤检测准确度，确定所述候选传感器布置方案对应的方案损伤检测准确度；建立布置方案筛选体系，其中，所述布置方案筛选体系包括多个方案筛选指标，所述多个方案筛选指标至少包括方案损伤检测准确度指标；基于所述布置方案筛选体系及每种所述候选传感器布置方案对应的方案损伤检测准确度，从所述多种候选传感器布置方案中筛选最优传感器布置方案。

8、进一步地，所述构建钢弹簧损伤检测模型，包括：基于深度残差收缩网络构建所述钢弹簧损伤检测模型。

9、进一步地，所述基于所述多个候选传感器布置位置，确定多种候选传感器布置方案，包括：通过穷举法基于所述多个候选传感器布置位置，确定多种候选传感器布置方案。

10、本发明提供一种用于浮置板轨道钢弹簧的损伤检测系统，应用上述的一种用于浮置板轨道钢弹簧的损伤检测方法，包括：检测模型建立模块，用于构建钢弹簧损伤检测模型；分布信息获取模块，用于获取待检测的浮置板的钢弹簧分布信息；布置位置确定模块，用于基于所述待检测的浮置板的钢弹簧分布信息，确定所述待检测的浮置板的多个候选传感器布置位置；布置方案生成模块，用于基于所述多个候选传感器布置位置，确定多种候选传感器布置方案，其中，所述候选传感器布置方案包括至少两个所述候选传感器布置位置；动力学模型建立模块，用于建立车辆-轨道耦合动力学模型；样本数据生成模块，用于基于所述车辆-轨道耦合动力学模型，生成每种所述候选传感器布置方案对应的数据集，其中，所述样本数据集包括多种候选类型的损伤检测数据；方案和类型筛选模块，用于基于所述钢弹簧损伤检测模型及每种所述候选传感器布置方案对应的数据集，从所述多种候选传感器布置方案中筛选最优传感器布置方案及从所述多种候选类型中筛选最优类型；实时数据获取模块，用于基于所述最优传感器布置方案及所述最优类型，获取所述待检测的浮置板的钢弹簧实时检测数据；损伤信息确定模块，用于基于所述钢弹簧损伤检测模型及所述待检测的浮置板的实时检测数据，确定所述待检测的浮置板的钢弹簧损伤信息。