高速铁路车轮复合多边形磨损分析方法及装置与流程

本发明涉及数据处理，尤其涉及高速铁路车轮复合多边形磨损分析方法及装置。

背景技术：

1、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。

2、近年来随着高速铁路的不断发展，车轮与轨道之间的相互作用逐渐加剧，导致了车轮磨损日益严重，容易影响列车运行的可靠性和稳定性。车轮复合多边形是指车轮出现了车轮不圆与车轮高阶多边形(例如，10边形及以上)的复合问题，通常体现为车轮轮廓沿圆周方向磨损不均匀的一种车轮外圆缺陷。如果不能及时检测和维护这种车轮病害，则可能会导致列车脱轨、基础设施损坏等一系列安全事故。

3、现有的车轮多边形磨损检测方法一般分为静态和动态两种模式。

4、传统的静态检测是指通过手持设备对车轮进行人工检测。虽然检测设备价格低廉，测量精度高，但代价是检测效率降低，时间成本增加，强度要求更高。

5、动态测量可以在车辆运行过程中自动完成检测，是未来铁路工程的发展方向。这其中又分为两种模式：地面和车载。

6、地面检测是指在轨道段旁边安装传感器，通过分析车辆经过时监测仪表发出的信号来检测车轮的状态。例如通过分析安装在钢轨上的压电应变传感器获得的冲击力来识别多边形车轮的状态。然而这类检测方法只能检测车辆通过特定轨道时的车轮状态，无法实时监测整个运行线路的车轮状态和跟踪车轮多边形化过程。

7、因此基于车载信号的动态检测技术成为了现在主要的研究方向。

8、车载检测是指基于列车车载检测信号进行动态监测的技术，例如，利用轴箱加速度数据进行动态监测，分析轴箱加速度数据特性与车轮多边形特性之间存在潜在的关联。然而，车轮多边形所对应的轴箱加速度信号具有周期性的特点，这与轨道波磨病害相似，在故车轮多边形磨损诊断中极易与轨道波磨相混淆，造成目前车轮多边形阶数、轮廓特性等检测误差较大。

9、综上，现有的车轮多边形磨损诊断存在极易与轨道波磨相混淆、车轮多边形检测误差较大的问题。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种高速铁路车轮复合多边形磨损分析方法，用以将车轮多边形磨损与轨道波磨相区分，提升高速铁路车轮多边形磨损检测精度，该方法包括：

2、采集铁路的原始轴箱加速度数据；

3、基于acmd(adaptive chirp mode decomposition，自适应线性调频模式分解，acmd)算法，对原始轴箱加速度数据进行模态分解，得到多个模态；

4、对每个模态进行时频分析，提取得到每个模态的主频；

5、将所有模态的主频与预设车轮多边形确认文件进行匹配，根据匹配结果确定车轮是否存在高阶多边形；所述预设车轮多边形确认文件包括车轮多边形数值和频率的对应关系；

6、对原始轴箱加速度数据进行包络谱分析，得到包络谱主频；

7、根据包络谱主频和列车速度确定车轮周长计算值；

8、根据车轮周长计算值和车轮周长理论值，确定车轮圆或不圆；

9、根据车轮是否存在高阶多边形、车轮圆或不圆，确定车轮多边形磨损结果。

10、本发明实施例还提供一种高速铁路车轮复合多边形磨损分析装置，用以将车轮多边形磨损与轨道波磨相区分，提升车轮多边形磨损检测精度，该装置包括：

11、数据获取模块，用于采集铁路的原始轴箱加速度数据；

12、第一处理模块，用于基于acmd算法，对原始轴箱加速度数据进行模态分解，得到多个模态；对每个模态进行时频分析，提取得到每个模态的主频；将所有模态的主频与预设车轮多边形确认文件进行匹配，根据匹配结果确定车轮是否存在高阶多边形；所述预设车轮多边形确认文件包括车轮多边形数值和频率的对应关系；

13、第二处理模块，用于对原始轴箱加速度数据进行包络谱分析，得到包络谱主频；根据包络谱主频和列车速度确定车轮周长计算值；根据车轮周长计算值和车轮周长理论值，确定车轮圆或不圆；

14、结果输出模块，用于根据车轮是否存在高阶多边形、车轮圆或不圆，确定车轮多边形磨损结果。

15、本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述高速铁路车轮复合多边形磨损分析方法。

16、本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述高速铁路车轮复合多边形磨损分析方法。

17、本发明实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述高速铁路车轮复合多边形磨损分析方法。

18、本发明实施例中采集铁路的原始轴箱加速度数据；基于acmd算法，对原始轴箱加速度数据进行模态分解，得到多个模态；对每个模态进行时频分析，提取得到每个模态的主频；将所有模态的主频与预设车轮多边形确认文件进行匹配，根据匹配结果确定车轮是否存在高阶多边形；所述预设车轮多边形确认文件包括车轮多边形数值和频率的对应的关系；对原始轴箱加速度数据进行包络谱分析，得到包络谱主频；根据包络谱主频和列车速度确定车轮周长计算值；根据车轮周长计算值和车轮周长理论值，确定车轮圆或不圆；根据车轮是否存在高阶多边形、车轮圆或不圆，确定车轮多边形磨损结果。本发明实施例中，通过acmd算法进行模态分解，先根据车轮多边形数值和频率的对应的关系确定车轮是否存在高阶多边形，然后进一步采用包络谱分析，确定车轮圆或不圆，综合acmd算法分析结果和包络谱分析结果，有效提取了车轮复合多边形的频率特征，实现将车轮多边形磨损与轨道波磨相区分，同时提升了车轮多边形磨损检测精度。

技术特征：

1.一种高速铁路车轮复合多边形磨损分析方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，每个模态具有信号能量属性值；

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对每个模态进行时频分析，提取得到每个模态的主频，包括：

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述车轮多边形数值和频率的对应关系按如下方式确定：

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，将所有模态的主频与预设车轮多边形确认文件进行匹配，根据匹配结果确定车轮是否存在高阶多边形，包括：

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对原始轴箱加速度数据进行包络谱分析，得到包络谱主频，包括：

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据车轮周长计算值和车轮周长理论值，确定车轮圆或不圆，包括：

8.一种高速铁路车轮复合多边形磨损分析装置，其特征在于，包括：

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，每个模态具有信号能量属性值；

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，第一处理模块具体用于：

11.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述车轮多边形数值和频率的对应关系按如下方式确定：

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，第一处理模块具体用于：

13.如权利要求8所述的装置，其特征在于，第二处理模块具体用于：

14.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7任一所述方法。

15.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7任一所述方法。

16.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7任一所述方法。

技术总结本发明公开了一种高速铁路车轮复合多边形磨损分析方法及装置，其中该方法包括：采集轴箱加速度原始数据；首先对原始数据进行ACMD模态分解，得到多个模态；对每个模态进行时频分析，提取得到每个模态的主频；将所有模态的主频与预设车轮多边形确认文件进行匹配，根据匹配结果确定车轮是否存在高阶多边形；所述预设车轮多边形确认文件包括车轮多边形数值和频率的对应关系；然后，对原始数据进行包络谱分析，得到包络谱主频；根据包络谱主频和列车速度确定车轮周长计算值；根据车轮周长计算值和车轮周长理论值，确定车轮圆或不圆。本发明可以将车轮多边形磨损与轨道波磨相区分，提升车轮多边形磨损检测精度。技术研发人员：刘泽洲,刘金朝,毛学耕,黄哲昊,秦航远,夏承亮,张二永,张茂轩受保护的技术使用者：中国铁道科学研究院集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18