[發明專利]鋼軌波磨檢測方法及裝置

有效

• 申請號: 202110660598.7
• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113415308B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 孫憲夫;魏子龍;楊飛;柯在田;支洋;邢夢婷;高雅;劉貴憲
• 申請（專利權）人: 中國鐵道科學研究院集團有限公司;中國鐵道科學研究院集團有限公司基礎設施檢測研究所;北京鐵科英邁技術有限公司
• 主分類號: B61K9/08
• 分類號: B61K9/08
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 侯天印;郝博

本發明提供了一種鋼軌波磨檢測方法及裝置，該方法包括：對初始車速集合進行積分計算，獲得第一里程集合；基于三維坐標集合，對第一里程集合和初始車速集合進行修正，獲得第三里程集合和第一車速集合；根據第一車速集合和車體搖頭角速度集合，對初始車體垂向加速度集合、初始車體橫向加速度集合和初始噪聲集合進行數據融合，計算鋼軌波磨評價指數；根據第三里程集合和鋼軌波磨評價指數，計算鋼軌波磨特征系數，判斷疑似鋼軌波磨的區段；根據第三里程集合和初始車體垂向加速度集合計算周期性特征系數，從疑似鋼軌波磨的區段中篩選出確定存在鋼軌波磨的區段。本發明可在鐵路線路運營期間實時檢測出鋼軌波磨的分布和特征，可搭載于運營列車車廂內部。

技術領域

本發明屬于鐵路軌道檢測技術領域，涉及一種鋼軌波磨檢測方法和裝置。

背景技術

鋼軌波浪型磨耗，簡稱鋼軌波磨，是鋼軌頂面沿線路縱向周期性分布的類似波浪形狀的不平順。鋼軌波磨的波長范圍一般為30～300mm，它是加劇輪軌振動和噪聲水平，引起車輛-軌道系統結構部件疲勞傷損的重要原因，嚴重危害行車安全。因此，科學高效的鋼軌波磨檢測是準確掌握線路服役狀態，進而保障列車持續安全、平穩運行的關鍵技術之一。

目前，鋼軌波磨的檢測方法根據測量原理可分為間接測量法和直接測量法。間接測量法通過采集列車行車過程中輪軌噪聲、輪軌力、軸箱振動加速度等指標，間接方法測量效率高，但由于鋼軌波磨的波深在微米級別，采集到的信號受外界因素干擾較大，因此檢測精度較低，多用于定性評判鋼軌波磨對行車品質的影響。此外，此類檢測設備往往要安裝在軸箱上或采用測力輪對，其研制、保養維修成本很高；并且有嚴格的設備安裝要求，測試環境較為惡劣。直接測量法可以分為兩種，一是采用人工在線路上使用電子平直尺、波磨小車直接測量軌面不平順。它的優點是直觀且精度較高；但需要人工在線路維修的“天窗”期到線上操作，人力成本高昂；并且只能測量一個較短的區間，無法對全線進行測量，檢測的覆蓋面和效率都很低。另一種是依靠專用檢測列車基于慣性基準法、軸箱加速度積分法、弦測法或機器視覺法來檢測鋼軌波磨特征參數。慣性基準法是將車廂底板處加速度計采集到的信號經過二次積分獲取慣性基準的位置，再疊加上位移計測得的車廂底板相對列車軸箱的位移，從而獲取鋼軌波磨測量值。軸箱加速度積分法直接將列車軸箱處加速度計采集到的信號經過二次積分得到鋼軌波磨測量值。弦測法在鋼軌表面構造一個測量弦，并測得弦線與鋼軌表面的距離。機器視覺法結合了激光攝像和機器學習來測量波磨特征，但易受圖像質量、外界光照條件、鋼軌表面臟污等因素的影響，測量不穩定且精度較差。

更為重要的是，上述各類車載檢測設備需要要安裝在專用檢測列車的軸箱、轉向架等車廂以外部件，安裝要求高且存在一定的安全風險，對維修保養的要求也較為苛刻，且需要經常性的更換傳感器；此外，專用檢測車需要占用運營列車的運行時間，造成線路運輸能力的下降，導致每季度才進行一次檢查，難以及時地掌握鋼軌波磨發展狀態。

發明內容

本發明實施例提出一種鋼軌波磨檢測方法，用以在鐵路線路運營期間實時地掌握鋼軌波磨，可搭載于運營列車車廂內部，該方法包括：

實時獲取運營列車的三維坐標集合、初始車速集合、初始車體垂向加速度集合、初始車體橫向加速度集合、初始噪聲集合和車體搖頭角速度集合；

對初始車速集合進行積分計算，獲得第一里程集合；

基于三維坐標集合，對第一里程集合和初始車速集合進行修正，獲得第三里程集合和第一車速集合；

根據第一車速集合和車體搖頭角速度集合，對初始車體垂向加速度集合、初始車體橫向加速度集合和初始噪聲集合進行數據融合，計算鋼軌波磨評價指數；

根據第三里程集合和鋼軌波磨評價指數，計算鋼軌波磨特征系數，判斷疑似鋼軌波磨的區段；

根據第三里程集合和初始車體垂向加速度集合計算周期性特征系數，根據所述周期性特征系數，從疑似鋼軌波磨的區段中篩選出確定存在鋼軌波磨的區段。