[發明專利]一種基于多級融合的軌道高低不平順故障報警方法

有效

• 申請號: 201810330291.9
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108528475B
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 徐曉濱;康保衛;翁旭;李建寧;侯平智;韓德強;黃大榮
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: B61K9/08
• 分類號: B61K9/08;B61D15/08;G06F17/50
• 代理公司: 杭州奧創知識產權代理有限公司 33272
• 代理人: 王佳健

本發明涉及一種基于多級融合的軌道高低不平順故障報警方法。本發明從安裝在軌檢車的車軸和車體的加速度計獲得振動數據作為初始數據，從中利用傅里葉變換獲取振動特征作為樣本數據，構建相應的證據表。對于一個在線獲得的振動數據樣本其激活證據表中對應的證據，計算該振動數據樣本對與已知樣本的歐氏距離，選出距離值最小的五個對應的已知樣本，用該五個樣本再次激活證據表中對應的證據，利用證據距離計算臨近樣本的可靠性指標，最后利用ER融合規則，將證據進行多級融合，利用該融合結果估計出不平順幅值，根據幅值高低進行報警決策。本發明無需對系統的輸入和輸出之間的可能的復雜關系作任何假定且具有精度高的特點。

技術領域

本發明涉及一種基于多級融合的軌道高低不平順故障報警方法，屬于軌道交通安全運行維護領域。

背景技術

隨著科學技術的快速發展和國家現代化進程的不斷向前推進，高速鐵路在現代鐵路交通系統中所占的比重不斷增加，軌道作為承載列車運行的鐵路系統基礎設施，其出現的任何損傷及故障都會對行車效率及安全帶來重要的影響，而早在十幾年前，輪軌的相互作用等相關理論研究早就已明確表明，列車運行時產生振動的主要誘因是軌道的不平順。在低速條件下能被大量接受的小的不平順會給高速運行的列車帶來持續的振動，引起輪軌作用力增大，嚴重時會使列車離開既定的運行軌道從而造成重大安全事故，軌道的不平順會極大影響高速列車運行速度的提升，所以高速鐵路線路一定要滿足高平順性的條件。因此，有效的軌道不平順故障檢測技術的使用，能夠使鐵路維修工程師及時發現軌道的異常狀態的報警，并根據異常發生的程度對軌道進行針對性的維護檢修。

在檢測軌道的平順性，及時發現問題軌道等方面發揮了重要作用的是軌道檢測車。歐美等國家在軌道檢查車研制方面走在了世界的前列，他們的軌道檢測車檢測功能十分豐富而且檢測速度也有了極大的提升，同時保證了軌檢車的檢測精度和準度。當前，我國鐵路廣泛使用的軌檢車是GJ-4型軌檢車，該型軌檢車采用光電伺服結構，依據慣性檢測原理，檢測精度較高。但由于軌檢車造價高昂而且需要專門設計的測量裝置，維護成本高，并且GJ-4型軌檢車由于采用了光電伺服結構在低溫時構件容易結冰從而無法正常工作且故障率較高，嚴重制約了GJ-4型軌檢車在我國高寒地區的使用。GJ-4型車存在的問題已經不能適應我國高速鐵路的發展需求，為此我國本世紀初從美國引進GJ-5型軌檢車。該型軌檢車采用最新的非接觸測量的技術，從而棄用了制約GJ-4型車的光電伺服結構，將傳感器直接安裝在檢測梁上從而實現對軌距軌向的測量，因此較好地解決了由于光電伺服機構帶來的問題，但是GJ-5型軌檢車造價同樣很高，結構復雜。由于軌檢車需要專門的檢測車廂，獨立作業，并且國內鐵路網絡行車十分密集，軌檢車檢測周期間隔過長，難以滿足鐵路部門要求的全天候監測路線的需求，也不能實現實時監控的需求。

發明內容

本發明的目的是提出一種基于多級融合的軌道高低不平順故障報警方法，首先從安裝在軌檢車的車軸和車體的加速度計獲得實驗最初數據，進行處理，給出輸入參考值的證據表，在線獲取一個樣本對，用其激活證據表中對應的證據，并且計算該樣本對與已知樣本的歐氏距離，選出距離值最小的五個對應的已知樣本，用該五個樣本再次激活證據表中對應的證據，利用證據距離計算臨近樣本的可靠性指標，最后利用ER公式，將證據進行多級融合，具體為：首先把前兩個融合，得到的結果再與第三個融合，依次類推得到最后結果，將i＝1,2級的最終結果進行融合，利用該融合結果估計不平順幅值，根據幅值高低進行報警決策。

本發明提出的基于多級融合的軌道高低不平順故障報警方法，包括以下各步驟：

(1)設定安裝在軌檢車的車軸和車體的加速度計獲得車軸和車廂位置的時域加速度信號記為a₁(t)和a₂(t),(單位是重力加速度，9.8m/s²)，軌檢車以100-120km/h的時速，每隔0.15-0.3m采樣一次加速度振動信號，共采集T次，一般T>1000，采樣時刻t＝1,2,…,T；設定軌檢車在每一個采樣時刻t利用慣性測量方法測得垂直位移為d_v(t)(單位為mm)。