[發明專利]一種軌道交通機車車輛輪對多邊形故障檢測方法及裝置

有效

• 申請號: 202210068236.3
• 申請日: 2022-01-20
• 公開（公告）號: CN114544206B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 李彥夫;門天立
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01M17/10
• 分類號: G01M17/10;G01H17/00;G06F17/14;G06F17/15
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 杜月

1.一種軌道交通機車車輛輪對多邊形故障檢測方法，其特征在于，在車廂內距車廂底部不超過50cm處固定安裝噪聲傳感器，所述噪聲傳感器的采樣頻率大于2000Hz，所述軌道交通機車車輛輪對多邊形故障檢測方法包括以下步驟：

初始化噪音監測模型的輸入變量，所述輸入變量包括輪對的輪徑、車輛行駛速度和監測噪音；

采集噪音數據，包括：采集車輛在車輪正常狀態和異常狀態時的噪音數據，并對所述噪音數據進行預處理，對所述噪音數據進行預處理，包括：利用聲壓級閾值的方式提取出車輛平穩運行時的噪音數據；利用短時傅里葉變換提取出預處理后的噪音數據的頻譜特征，對所述頻譜特征進行分析，得出不同頻率噪音的聲壓級密度閾值；其中，利用短時傅里葉變換提取出預處理后的噪音數據的頻譜特征，對所述頻譜特征進行分析，得出不同頻率噪音的聲壓級密度閾值，包括：對所述噪音數據選取矩形窗函數ω（n），利用選取的所述矩形窗函數ω（n），對噪音信號進行時頻分析，所述短時傅里葉變換的公式為：

；

其中，x（n）為輸入數據，ω（n）為窗函數，X（n，ω）為時間n和頻率ω的二維函數，

利用下述公式計算出車輪多邊形磨損不同階次對應的頻率：

；

其中，f是噪音主頻，v是車速，是車輪多邊形磨損階次，d是車輪輪徑，

通過希爾伯特-黃變換獲取車輪磨耗歷史數據，將不同頻率的噪音聲壓級密度與對應的車輪多邊形磨損階次的磨損程度進行比較，得出不同頻率噪音的聲壓級密度閾值；

讀取待監測的輪對噪音數據、輪徑和車輛行駛速度，根據所述待監測的輪對噪音數據、輪徑和車輛行駛速度得到車輛穩定運行狀態下的頻域數據；

根據所述頻域數據和所述不同頻率噪音的聲壓級密度閾值，計算頻段對應的車輪多邊形階次，根據所述車輪多邊形階次判斷車輪是否異常，其中，在所述頻域數據的一個頻段的聲壓級密度高于所述聲壓級密度閾值時，計算出所述頻段對應的車輪多邊形階次；

在判斷車輪異常時，根據車輪的異常信息生成故障檢測結果，并上報所述故障檢測結果。

2.一種軌道交通機車車輛輪對多邊形故障檢測裝置，其特征在于，在車廂內距車廂底部不超過50cm處固定安裝噪聲傳感器，所述噪聲傳感器的采樣頻率大于2000Hz，所述軌道交通機車車輛輪對多邊形故障檢測裝置包括：

初始化模塊，用于初始化噪音監測模型的輸入變量，所述輸入變量包括輪對的輪徑、車輛行駛速度和監測噪音；

采集模塊，用于采集噪音數據，包括：采集車輛在車輪正常狀態和異常狀態時的噪音數據，并對所述噪音數據進行預處理，對所述噪音數據進行預處理，包括：利用聲壓級閾值的方式提取出車輛平穩運行時的噪音數據；利用短時傅里葉變換提取出預處理后的噪音數據的頻譜特征，對所述頻譜特征進行分析，得出不同頻率噪音的聲壓級密度閾值；其中利用短時傅里葉變換提取出預處理后的噪音數據的頻譜特征，對所述頻譜特征進行分析，得出不同頻率噪音的聲壓級密度閾值，包括：對所述噪音數據選取矩形窗函數ω（n），利用選取的所述矩形窗函數ω（n），對噪音信號進行時頻分析，所述短時傅里葉變換的公式為：

；

其中，x（n）為輸入數據，ω（n）為窗函數，X（n，ω）為時間n和頻率ω的二維函數，

利用下述公式計算出車輪多邊形磨損不同階次對應的頻率：

；

其中，f是噪音主頻，v是車速，是車輪多邊形磨損階次，d是車輪輪徑，

通過希爾伯特-黃變換獲取車輪磨耗歷史數據，將不同頻率的噪音聲壓級密度與對應的車輪多邊形磨損階次的磨損程度進行比較，得出不同頻率噪音的聲壓級密度閾值；

讀取模塊，用于讀取待監測的輪對噪音數據、輪徑和車輛行駛速度，根據所述待監測的輪對噪音數據、輪徑和車輛行駛速度得到車輛穩定運行狀態下的頻域數據；

計算模塊，用于根據所述頻域數據和所述不同頻率噪音的聲壓級密度閾值，計算頻段對應的車輪多邊形階次，根據所述車輪多邊形階次判斷車輪是否異常，其中，在所述頻域數據的一個頻段的聲壓級密度高于所述聲壓級密度閾值時，計算出所述頻段對應的車輪多邊形階次；

上報模塊，在判斷車輪異常時，根據車輪的異常信息生成故障檢測結果，并上報所述故障檢測結果。

3.一種計算機設備，其特征在于，包括存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器執行所述計算機程序時，實現如權利要求1所述的方法。

4.一種非臨時性計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執行時實現如權利要求1所述的方法。