[發(fā)明專利]一種基于模態(tài)識(shí)別的軌道結(jié)構(gòu)扣件松脫檢測方法

有效

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• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號(hào): CN110901689B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮青松;楊舟;張運(yùn)來;郭文杰;廖寶亮
• 申請（專利權(quán)）人: 華東交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B61K9/08
• 分類號(hào): B61K9/08
• 代理公司: 北京中創(chuàng)云知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11837
• 代理人: 肖佳

本發(fā)明涉及一種基于模態(tài)識(shí)別的軌道結(jié)構(gòu)扣件松脫檢測方法，所述方法包括如下步驟：1)在無縫線路一側(cè)的鋼軌上安裝若干加速度傳感器，傳感器選擇安裝在相鄰扣件的中間位置的鋼軌頂部；2)利用激勵(lì)源施加振動(dòng)到布置有加速度傳感器位置附近的鋼軌軌頂，產(chǎn)生豎向振動(dòng)加速度信號(hào)；3)通過對(duì)采集得到的力信號(hào)及加速度信號(hào)進(jìn)行處理得到鋼軌豎向振動(dòng)頻響函數(shù)，基于Polymax算法識(shí)別得到鋼軌豎向振動(dòng)的一系列模態(tài)；4)將所述一系列模態(tài)與參考模態(tài)進(jìn)行比較，找到與參考模態(tài)一致的模態(tài)位置，從而確定測試段鋼軌扣件松脫的數(shù)目。通過本發(fā)明的測試方法，可以快速準(zhǔn)確判斷出無砟軌道扣件是否有松脫以及松脫數(shù)量，提高了檢測效率，降低了成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于交通技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于模態(tài)識(shí)別的軌道結(jié)構(gòu)扣件松脫檢測方法。

背景技術(shù)

扣件松脫是鐵路扣件系統(tǒng)的常見病害，如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，極易發(fā)展為扣件彈條脫落，導(dǎo)致扣件無法正常工作。此外扣件松脫后會(huì)在一定范圍內(nèi)產(chǎn)生較大輪軌沖擊荷載，進(jìn)而導(dǎo)致相鄰扣件系統(tǒng)受力條件惡化，引發(fā)一系列扣件螺栓及彈條病害的出現(xiàn)，在此過程中軌道結(jié)構(gòu)橫向阻力出現(xiàn)降低，并加劇脹軌跑道的風(fēng)險(xiǎn)。

當(dāng)前的扣件松脫檢測方法主要有人工巡檢、基于應(yīng)變及基于計(jì)算機(jī)視覺的檢測方法。人工巡檢法主要是通過經(jīng)驗(yàn)豐富的人員通過肉眼判斷扣件的松脫狀態(tài)，該方法檢測效率低下、檢測精度低下，且檢測的效果受到人主觀影響較大，時(shí)間成本高，在檢測過程中較易出現(xiàn)漏檢錯(cuò)檢，此外，基于人工巡檢的方法僅能對(duì)松脫較為明顯的扣件進(jìn)行識(shí)別，而難以對(duì)一般扣件松脫程度進(jìn)行判斷，因此該方法并不適用于實(shí)際鐵路線路的扣件松脫狀態(tài)檢測?；趹?yīng)變的檢測方法為將應(yīng)變傳感器布置于扣件下的彈性墊板，通過采集扣件墊板不同松緊程度時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)來反映扣件的松脫程度。此方法操作較為復(fù)雜，考慮到鐵路線路扣件數(shù)量極多，因此該方法在檢測操作上存在難度。基于計(jì)算機(jī)視覺的扣件狀態(tài)檢測技術(shù)，則主要是通過采集扣件圖像，對(duì)扣件圖像中的特征信息進(jìn)行提取，根據(jù)特征信息實(shí)現(xiàn)扣件狀態(tài)的識(shí)別?；谠摲椒ㄑ邪l(fā)的車載裝置可實(shí)現(xiàn)對(duì)扣件狀態(tài)的快速檢測，且具有較高的準(zhǔn)確性，尤其是對(duì)于扣件缺失的情況，該方法檢測效果顯著，但該方法對(duì)于尚未引起扣件圖像明顯改變的扣件松脫情況，則難以有效識(shí)別并給出預(yù)警。因而，研究一種操作簡單、檢測精度較高且不受鋼軌自身影響的無損檢測方式極為重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種無砟軌道結(jié)構(gòu)扣件松脫的檢測方法。具體而言，本發(fā)明提供一種基于模態(tài)識(shí)別的軌道結(jié)構(gòu)扣件松脫檢測方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

1)在無縫線路一側(cè)的鋼軌上安裝若干加速度傳感器，傳感器選擇安裝在相鄰扣件的中間位置的鋼軌頂部；

2)利用激勵(lì)源施加振動(dòng)到布置有加速度傳感器位置附近的鋼軌軌頂，產(chǎn)生豎向振動(dòng)加速度信號(hào)；

3)通過對(duì)采集得到的力信號(hào)及加速度信號(hào)進(jìn)行處理得到鋼軌豎向振動(dòng)頻響函數(shù)，基于Polymax算法識(shí)別得到鋼軌豎向振動(dòng)的一系列模態(tài)；

4)將所述一系列模態(tài)與參考模態(tài)進(jìn)行比較，找到與參考模態(tài)一致的模態(tài)位置，再統(tǒng)計(jì)參考模態(tài)之前鋼軌豎向振動(dòng)一共產(chǎn)生幾個(gè)振動(dòng)模態(tài)，從而進(jìn)一步確定測試段鋼軌扣件松脫的數(shù)目。

進(jìn)一步地，其特征在于，所述參考模態(tài)由仿真軟件得到。

進(jìn)一步地，其特征在于，所述參考模態(tài)通過對(duì)實(shí)際鋼軌扣件測試得到。

進(jìn)一步地，其特征在于，首先提取鋼軌豎向振動(dòng)一階振動(dòng)模態(tài)，并與參考模態(tài)進(jìn)行比較，觀察是否一致；若一致，則說明測試鋼軌段并未出現(xiàn)扣件松脫，若不一致則說明測試鋼軌段出現(xiàn)扣件松脫，然后再提取出其它豎向振動(dòng)模態(tài)。

進(jìn)一步地，其特征在于，所述再提取出其它豎向振動(dòng)模態(tài)步驟為每次提取十個(gè)模態(tài)，若發(fā)現(xiàn)與參考模態(tài)對(duì)應(yīng)的模態(tài)則終止提取，否則，繼續(xù)提取下十個(gè)模態(tài)。

通過本發(fā)明的測試方法，可以快速準(zhǔn)確判斷出無砟軌道扣件是否有松脫以及松脫數(shù)量，提高了檢測效率，降低了成本。