[發明專利]一種因輪軌沖擊作用導致輪軌瞬間失去接觸的動態識別方法

有效

• 申請號: 201210399620.8
• 申請日: 2012-10-19
• 公開（公告）號: CN102914364A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 林建輝;丁建明;伍川輝;劉璐;易彩;陳春俊;張兵;蘇燕辰
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00
• 代理公司: 成都頂峰專利事務所(普通合伙) 51224
• 代理人: 成實

技術領域

本發明屬于交通運輸領域，具體地講，涉及一種因輪軌沖擊作用導致輪軌瞬間失去接觸的動態識別方法。?

背景技術

機車車輛在服役過程中，車輪緊急制動抱死時，若車輪在鋼軌表面存在冰雪、樹葉等松軟物體上運行時，車輪旋轉運動由滾動變成滑動或滑轉運動，輪軌必將產生滑動摩擦。相對于相對滾動摩擦而言，滑動摩擦劇烈，劇烈的滑動摩擦產生高溫使得車輪踏面出現擦傷、剝離、裂損和掉塊等車輪缺陷，這些缺陷對輪軌系統帶來間隙性的打擊和傷害。已有的理論計算和試驗測試表明，存在缺陷的車輪產生的輪軌沖擊力是輪軌靜載的數倍，其中高頻部分直接對軌道和車輪產生不利影響，從而降低車輛和線路的使用壽命、增加能耗和提高維護成本，嚴重的是導致軸溫升高出現車軸熱切；另一方面加速車軸、踏面裂紋擴展導致車軸冷切。同時需要特別注意的是，當機車車輛運行速度達到一定值，缺陷尺寸達到一定值時，輪軌沖擊過后會引起輪軌瞬間失去接觸，有的會使輪軌多次間隙性失去接觸，輪軌失去接觸意味著輪軌垂向作用力為零，瞬間脫軌系數為無窮大，如快速行駛在彎道線路、軌道超高線路等存在大橫向力的路段，車輛發生的脫軌的可能十分大。?

發明內容

本發明的目的在于因輪軌沖擊導致輪軌瞬間失去接觸的特大隱患，提供一種因輪軌沖擊作用導致輪軌瞬間失去接觸的動態識別方法，避免車輛發生脫軌的可能性出現。?

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：?

一種因輪軌沖擊作用導致輪軌瞬間失去接觸的動態識別方法，通過以下方法實現：

（1）將振動加速度傳感器安裝于車輪軸箱上方，并通過后臺的采集器采集振動加速度傳感器測量到的軸箱振動加速度信息；

（2）對軸箱振動加速度信息進行時頻特征提取，得到時頻分布特征；

（3）繪制時頻分布特征的等高線圖，判斷輪軌是否瞬間失去接觸。

為了保證振動加速度傳感器的精確測量，所述步驟（1）中振動加速度傳感器的量程為±50g，頻率響應不低于2kHz，且采集器的采樣頻率不低于10kHz。?

進一步的得到視頻分布特征，所述步驟（2）的具體實現步驟如下：?

（2a）選擇頻率切片函數，其中頻率坐標?，表示變換的中心頻率，表示頻率分辨率，表示偏離中心頻率的分辨率的個數，因此頻率選擇函數的基函數為：

，

根據的大小，頻率選擇函數計算包括如下三種情況：

情況一：當且時，頻率選擇函數為：

且；

情況二：當且時，頻率選擇函數為：

且；

情況三：當且時，頻率選擇函數為：

且；

其中，為頻率分辨因子，為中心頻率對應的坐標，滿足；

（2b）對軸箱振動加速度進行傅立葉變換，變換公式如下：

（2c）頻率切片函數對傅立葉的頻率選擇，選擇公式如下：

（2d）針對各種中心頻率進行反傅立葉變換得到振動加速度的時頻分布特征：

。

為了更好的實現本發明，所述步驟（3）的具體實現方法如下：?

（3a）繪制振動加速度的時頻分布特征的等高線圖；

（3b）尋找該等高線圖最大能量峰值對應的時間段；

（3c）在最大能量時間段內依次尋找第二大能量峰值，若在同一時間段內出現局部能量隨頻率增加的衰減，則存在輪軌發生脫離的現象。

本發明較現有技術相比，具有以下優點及有益效果：?

（1）本發明解決了現階段最重要的一個問題，即如何判斷因輪軌沖擊作用導致其瞬間失去接觸，避免了因車輪缺陷帶來的一種危害車輛運行安全的最惡劣因素，由于目前并沒有能夠解決上述缺陷的方法，因此本發明作為本領域內一項重大突破，徹底改變了這一空窗，由于輪軌突然與車輪失去接觸，帶來的危害是不可估量的，因此本發明是一項新的技術，徹底解決了這一危害。

（2）本發明識別方法十分簡單，只需要一個通道的振動加速度傳感器和采集器即采集到所需信息，并通過計算、特征提取、比較即可立即識別到這一瞬間車輪與輪軌脫離的現象，具有實時性，且過程十分簡單；同時本發明不需要改造線路，即可進行全路覆蓋檢測，可靠性高、易裝易維護，完全能夠滿足車輪瞬間失去接觸的動態識別的需要。?

（3）本發明由于是一項全新的技術，具有先進性和優越性，技術成熟、可靠性高，有著良好的前景和應用市場。?

附圖說明

圖1為本發明實現流程圖。?