[发明专利]基于运营车辆的钢轨核伤检测系统及方法

权利要求书

1.一种基于运营车辆的钢轨核伤检测系统，其特征在于，该系统包 括：

加速度传感器，根据车辆运行过程中的振动产生转向架的横向、垂向加 速度信号；

信号采集及预处理单元，以固定的采样频率采集横向、垂向加速度信号 并进行预处理，产生各采样时刻的待检测信号；

信号处理单元，对各采样时刻的待检测信号依次进行时域特征值分析识 别钢轨核伤、连续小波分析识别钢轨核伤和经验模态分解识别钢轨核伤，得 到最终判定存在钢轨核伤的待检测信号。

2.根据权利要求1所述的基于运营车辆的钢轨核伤检测系统，其特征在 于，所述信号采集及预处理单元对采集到的横向、垂向加速度信号进行预处 理包括：对采集到的横向、垂向加速度信号进行隔离处理、模数转换和数字 滤波。

3.根据权利要求1所述的基于运营车辆的钢轨核伤检测系统，其特征在 于，所述信号处理单元包括：

信号时域特征值分析模块，对各采样时刻的待检测信号进行时域特征值 分析识别钢轨核伤，得到初步判定存在钢轨核伤的待检测信号；

信号连续小波分析模块，对初步判定存在钢轨核伤的待检测信号进行连 续小波分析识别钢轨核伤，得到第二步判定存在钢轨核伤的待检测信号；

信号经验模态分解模块，对第二步判定存在钢轨核伤的待检测信号进行 信号经验模态分解，得到最终判定存在钢轨核伤的待检测信号。

4.一种基于运营车辆的钢轨核伤检测方法，其特征在于，该方法包括如 下步骤：

S1、利用加速度传感器根据车辆运行过程中的振动产生转向架的横向、 垂向加速度信号；

S2、以固定的采样频率采集横向、垂向加速度信号并进行预处理，产生 各采样时刻的待检测信号；

S3、对各采样时刻的待检测信号依次进行时域特征值分析识别钢轨核伤、 连续小波分析识别钢轨核伤和经验模态分解识别钢轨核伤，得到最终判定存 在钢轨核伤的待检测信号。

5.根据权利要求4所述的基于运营车辆的钢轨核伤检测方法，其特征在 于，步骤S2中的预处理进一步包括：对采集到的横向、垂向加速度信号进行 隔离处理、模数转换和数字滤波。

6.根据权利要求4所述的基于运营车辆的钢轨核伤检测方法，其特征在 于，步骤S3进一步包括如下子步骤：

S3.1、对各采样时刻的待检测信号进行时域特征值分析识别钢轨核伤，得 到初步判定存在钢轨核伤的待检测信号；

S3.2、对初步判定存在钢轨核伤的待检测信号进行连续小波分析识别钢轨 核伤，得到第二步判定存在钢轨核伤的待检测信号；

S3.3、对第二步判定存在钢轨核伤的待检测信号进行信号经验模态分解， 得到最终判定存在钢轨核伤的待检测信号。

7.根据权利要求6所述的基于运营车辆的钢轨核伤检测方法，其特征在 于，步骤S3.1进一步包括如下子步骤：

S3.1.1、计算待检测信号的时域特征值，所述时域特征值包括平均值、峰 值和有效值；

S3.1.2、将待检测信号的时域特征值与时域特征值阈值比较，若待检测信 号的时域特征值中至少有一项数值超过该数值的阈值，则判定待检测信号存 在钢轨核伤，得到初步判定存在钢轨核伤的待检测信号。

8.根据权利要求6所述的基于运营车辆的钢轨核伤检测方法，其特征在 于，步骤S3.2进一步包括如下子步骤：

S3.2.1、对数据库中已知存在核伤故障的转向架的横向、垂向加速度信号 和正常钢轨的转向架的横向、垂向加速度信号同时进行连续小波分析，通过 对比，获得核伤故障信号的故障特征频带；

S3.2.2、将初步判定存在钢轨核伤的待检测信号的故障特征频带内的信号 幅值与正常钢轨在该频带内的阈值比较，若初步判定存在钢轨核伤的待检测 信号的在故障特征频带内的幅值超过正常钢轨在该频带内的阈值，则判定初 步判定存在钢轨核伤的待检测信号存在钢轨核伤，得到第二步判定存在钢轨 核伤的待检测信号。

9.根据权利要求6所述的基于运营车辆的钢轨核伤检测方法，其特征在 于，步骤S3.3进一步包括如下子步骤：

S3.3.1、对第二步判定存在钢轨核伤的待检测信号进行信号经验模态分 解，得到第二步判定存在钢轨核伤的待检测信号的各级模态分量；

S3.3.2、若第二步判定存在钢轨核伤的待检测信号的高频第一级模态分量 中存在W型波动信号，则判定第二步判定存在钢轨核伤的待检测信号存在钢 轨核伤，得到最终判定存在钢轨核伤的待检测信号。