[發明專利]無砟軌道隱蔽病害的檢測方法、系統與裝置

有效

• 申請號: 202110472953.8
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113281401B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 楊新文;馬骙骙;錢鼎瑋;胡耀華;張昭;趙治均
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01N27/85
• 分類號: G01N27/85;G06K9/62;G06N3/04
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松

1.一種無砟軌道隱蔽病害檢測方法,其特征在于,包括以下步驟：

步驟一：建立預設病害類型無砟軌道與所對應的預設特征參數點的關系集合；其中，所述預設病害類型無砟軌道為含有不同形狀的空腔的病害軌道，所述預設特征參數點為地磁信號的特征表現；

步驟二：通過信號采集裝置采集待測無砟軌道的地磁場信號，并進行特征提取，獲得待測特征參數點；

步驟三：采用預設的識別模型確定待測特征參數點與關系集合中的預設特征參數點的關系，從而判斷待測無砟軌道的病害類型與相應位置；以健康軌道的平均磁感應強度作為參考強度，為了便于檢測微弱的磁場變化，將信號采集裝置運動路線各點的磁感應強度數據與預設的參考強度比較，磁感應強度高于參考強度的記為1，低于參考強度的記為0，將0-1突變記為一次磁脈沖，繪制磁脈沖密度-坐標散點圖，比較信號采集裝置運動路線上各點的磁脈沖密度；根據一段健康的軌道的磁脈沖密度圖是均勻分布或者周期性分布的，若某點磁脈沖密度出現明顯的波峰或波谷的非周期性異常，對于電子裝置的干擾則可結合軌道電子設備的安裝位置或相應算法予以排除，若排除，則判定該點附近存在隱蔽病害；

步驟四：結合被測軌道的結構特點與維修規程，診斷無砟軌道隱蔽病害維修級別；根據待測特征參數點和待測無砟軌道病害類型的對應關系集合進行成像處理，并做病害特征進行標簽。

2.根據權利要求1所述的無砟軌道隱蔽病害檢測方法，其特征在于，在步驟二中，信號采集裝置采集的數據需經過濾波，濾除高頻與低頻處理，以消除噪聲的干擾。

3.根據權利要求1所述的無砟軌道隱蔽病害檢測方法，其特征在于，在步驟三中，采用預設的識別模型將待測特征參數點與預設特征參數點的數據庫進行比較，根據最佳匹配以確定病害類型與相應位置；特征參數點為磁感應強度。

4.根據權利要求1所述的無砟軌道隱蔽病害檢測方法，其特征在于，所述識別模型為基于深度學習算法的神經網絡模型或機器學習模型，

所述識別模型為用卷積神經網絡CNN來訓練網絡處理無砟軌道地磁場強度數據，然后再對比實地測得的有病害軌道的數據，訓練出正確性高、魯棒性好的模型。

5.一種無砟軌道隱蔽病害的檢測系統，其特征在于，包括：

病害數據庫模塊，用于建立預設病害類型無砟軌道與所對應的預設特征參數點的關系集合；其中，所述預設病害類型無砟軌道為含有不同形狀的空腔的病害軌道，所述預設特征參數點為地磁信號的特征表現；

至少一個地磁信號采集及提取模塊，用于采集待測無砟軌道的地球磁場信號并進行特征提取，獲得待測特征參數點；

病害診斷模塊，用于采用預設的識別模型確定待測特征參數點與預設對應關系集合中預設特征參數點的關系，從而判斷待測無砟軌道的病害類型與相應位置；

磁脈沖密度病害判斷模塊，包括繪制磁脈沖密度子模塊和信號分析子模塊， 繪制磁脈沖密度子模塊用于以健康軌道的平均磁感應強度作為參考強度，將所述地磁信號采集及提取模塊的運動路線的各點磁感應強度數據與預設的參考強度比較，磁感應強度高于參考強度的記為1，低于參考強度的記為0，將0-1突變記為一次磁脈沖，繪制磁脈沖密度-坐標散點圖；信號分析子模塊用于根據一段健康的軌道的磁脈沖密度圖是均勻分布或者周期性分布的，若某點磁脈沖密度出現明顯的波峰或波谷的非周期性異常，則結合軌道電子設備的安裝位置或相應算法予以排除電子裝置的干擾，若排除，則判定該點附近存在隱蔽病害；

病害成像模塊，用于結合被測軌道的結構特點與維修規程，診斷無砟軌道隱蔽病害的維修級別；根據待測特征參數點和待測無砟軌道病害類型的對應關系集合進行成像處理，顯示病害狀態并做病害特征進行標簽。

6.根據權利要求5所述的無砟軌道隱蔽病害的檢測系統，其特征在于，地磁信號采集及提取模塊還包括信號調理子模塊，信號調理子模塊用于將采集的地磁場信號經過濾波，濾除高頻與低頻處理，以消除噪聲的干擾。