[發明專利]基于振動噪聲頻譜特征匹配的軌道結構力學性能評價方法

有效

• 申請號: 201810660732.1
• 申請日: 2018-06-25
• 公開（公告）號: CN109030628B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 高亮;侯博文;崔日新;鐘陽龍;曾欽娥;張獻恒;劉心成;王藝臻;張濤
• 申請（專利權）人: 北京交通大學;中國鐵路總公司
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 付生輝

本發明公開一種基于振動噪聲頻譜特征匹配的軌道結構力學性能評價方法，通過對列車通過時正常及病害狀態下軌道結構振動加速度、噪聲輻射進行測試，建立各類傷損病害對應的加速度及聲壓數據的頻譜曲線特征數據庫。利用所建立的數據庫與處理后的待檢測軌道結構振動及噪聲測試數據進行對比，實現基于振動噪聲聯合測試的軌道交通軌道結構力學狀態評估及各類傷損病害的識別與評判，彌補了以往單一振動或噪聲測試數據無法系統評估軌道結構力學狀態的不足，為軌道交通的安全平穩運行提供保障。

技術領域

本發明涉及鐵路軌道結構力學性能評價，特別是涉及基于振動噪聲頻譜特征匹配的軌道結構力學性能評價方法。

背景技術

軌道交通在滿足我國客運需求、推動經濟發展中發揮著巨大作用。軌道交通軌道結構的平順性及穩定性與高速列車運行狀態直接相關，在復雜車輛荷載及環境荷載的共同作用下，軌道結構服役狀態不斷退化，導致線路逐漸出現不同程度的傷損，降低了軌道交通車輛的運行品質。因此，必須對軌道交通軌道結構服役狀態進行科學、及時的檢測與評估，盡早發現容易導致軌道結構出現損傷的誘因或加速結構狀態劣化的初始病害，保障軌道交通線路的服役狀態及運營安全。

既有研究中對于軌道交通線路狀態主要通過輪軌作用力、車體振動等動力學指標進行評價，但某些軌道結構狀態不良條件下(如鋼軌擦傷問題)，其振動特性變化不明顯而噪聲特性表征顯著，僅依靠既有的振動評價指標無法反映出軌道結構狀態不良問題。目前，國內外鐵路環境噪聲評價指標及方法主要用于評估人體對環境噪聲的敏感程度，其測試方法及評判標準均不能反映軌道結構服役狀態與其噪聲響應特征間的關系，無法直接用于評判線路結構的服役狀態。由此可見，單一的振動或噪聲指標均無法全面描述軌道結構的服役狀態。

線路結構的振動與噪聲本是同源波動在不同介質中傳播的兩種形式，而目前振動與噪聲的研究相對獨立，因此，必須針對基于振動噪聲聯合的線路服役狀態的評估方法展開進一步研究，從振動與噪聲的關聯性出發，建立線路狀態振動噪聲聯合評價方法，提出合理、有效的評價指標，對軌道結構服役狀態進行科學、及時的檢測與評估，盡早發現容易導致軌道結構出現損傷的誘因或加速結構狀態劣化的初始病害，保障線路的服役狀態及運營安全。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于軌道結構病害識別與評價的基于振動噪聲頻譜特征匹配的軌道結構力學性能評價方法，以解決傳統由于單獨振動或者噪聲測試而無法全面、科學的評估軌道結構力學狀態的問題。

為達到上述目的，本發明采用下述技術方案：

本發明公開了一種基于振動噪聲頻譜特征匹配的軌道結構力學性能評價方法，包括步驟：

S1、在軌道無缺陷病害路段布置振動加速度計和聲壓傳感器，采集軌道無缺陷病害的區段的振動數據和聲壓數據；

S2、分別提取S1中采集的振動數據和聲壓數據的頻譜曲線特征，建立無缺陷病害鋼軌數據庫；

S3、針對不同類型的軌道結構病害，選取存在單一缺陷病害的區段布置振動加速度計和聲壓傳感器，分別采集每類缺陷病害對應區段內軌道的振動數據和聲壓數據；

S4、提取S3中采集的每個區段數據的頻譜曲線特征，建立用于判斷是否存在該類缺陷病害的鋼軌數據庫；

S5、基于相似理論提取S4頻譜曲線特征中與S2頻譜曲線特征中能量分布接近的頻帶作為歸一化特征頻帶，分別建立各單一缺陷病害的振動及噪聲聲壓歸一化特征頻帶庫；

S6、利用S5中得到的歸一化特征頻帶對S4中的頻譜曲線特征進行歸一化處理，得到歸一化后的頻譜曲線的數據；

S7、將S6中得到的歸一化后的頻譜曲線的數據與無缺陷病害鋼軌數據庫中的各相應頻譜曲線處的峰值做差，提取差值超過閾值I的對應頻帶作為病害識別特征頻帶，分別建立各單一缺陷病害的病害識別特征頻帶；