[发明专利]一种轨道交通工具零部件检测系统

权利要求书

1.一种轨道交通工具零部件检测系统，其特征在于，包括采集模块、处理模块、对比模块和预警模块；

所述采集模块用于采集轨道交通工具在行驶过程中零部件发出的声信号；

所述处理模块用于对待测零部件发出的声信号进行处理和分析，得到待测零部件的声音特征参数；

所述对比模块设有数据库，所述数据库用于存储已训练好的无故障零部件的标准声音特征参数，所述对比模块用于将待测零部件的声音特征参数与数据库中的待测零部件的标准声音特征参数进行比对，若发现待测零部件工作异常，则将工作异常这个诊断结果通过无线网络传输到所述预警模块；

所述预警模块用于发布预警信息，提醒维修人员对异常零部件进行维修或更换；

所述处理模块包括去噪单元、有效声音段提取单元和特征参数提取单元；

所述去噪单元，用于对待测零部件发出的声信号进行降噪处理；

所述有效声音段提取单元，用于从去噪后的声信号中提取有效声音段；

所述特征参数提取单元，用于从所述有效声音段中提取待测零部件的声音特征参数；

所述的从去噪后的声信号中提取有效声音段，具体为：

(1)对去噪后的声信号进行预处理，具体是对去噪后的声信号进行分帧加窗和快速傅里叶变换；

(2)基于预处理后的声信号，根据自定义的算式计算预处理后的声信号的各个帧的端点检测评判值，其中，第n帧的端点检测评判值的计算式为：

式中，γ(n)为第n帧的端点检测评判值，B为第n帧的频点个数，b表示第b个频点，ε(n,b)为预处理后的声信号中第n帧的先验信噪比，β(n,b)为预处理后的声信号中第n帧的后验信噪比；

后验信噪比β(n,b)公式为：

式中，|X|²为预处理的声信号的功率谱，χ(n-1,b)为预处理后的声信号中第n-1帧中噪声信号对应的噪声功率谱；

先验信噪比ε(n,b)公式为：

式中，ζ为权重系数，ε_min为预设的最小先验信噪比；

(3)基于得到的端点检测评判值确定预处理后的声信号中有效声音段的起始帧和终止帧，得到有效声音段，具体地，若从第i帧开始，连续Q帧的端点检测评判值均大于设定的阈值，则第i帧就是有效声音段的起始帧；若从第g帧开始，连续Q帧的端点检测评判值均小于设定的阈值，则第g帧就是有效声音段的终止帧，其中g≥i+5N，N为预设的帧数；有效声音段指的是第i帧到第g帧之间的预处理后的声信号；

所述的将待测零部件的声音特征参数与数据库中的待测零部件的标准声音特征参数进行比对，若发现待测零部件工作异常，则将工作异常这个诊断结果通过无线网络传输到预警模块，具体为：利用下式计算待测零部件的声音特征参数与数据库中的待测零部件的标准声音特征参数的相似度值，若相似度值小于设定的阈值，则待测零部件工作异常，并将工作异常这个诊断结果通过无线网络传输到预警模块，其中，待测零部件的声音特征参数与数据库中的待测零部件的标准声音特征参数的相似度值的计算式子为：

式中，Acc为待测零部件的声音特征参数与数据库中的待测零部件的标准声音特征参数的相似度值，x_a为待测零部件的声音特征参数的第a个特征参数值，A为特征参数值个数，y_a为待测零部件的标准声音特征参数的第a个特征参数值。

2.根据权利要求1所述的轨道交通工具零部件检测系统，其特征在于，所述采集模块是由一个或者多个声学传感器构成。

3.根据权利要求2所述的轨道交通工具零部件检测系统,其特征在于,所述声学传感器安装在轨道交通工具上。

4.根据权利要求1所述的轨道交通工具零部件检测系统，其特征在于，所述预警模块通过无线网络连接移动客户端。

5.根据权利要求1所述的轨道交通工具零部件检测系统，其特征在于，所述对待测零部件发出的声信号进行降噪处理，具体为：

(1)对待测零部件发出的声信号进行K层小波分解，得到各个分解层的小波系数；

(2)利用下列的阈值函数对得到的小波系数进行阈值处理，得到相应小波系数的估计值：

式中，为阈值处理后的第k层第p个小波系数的估计值，z_kp为第k层第p个小波系数，T_k为第k层小波系数的阈值，且σ为噪声标准方差，为第k层小波系数的方差，t为预设的参数因子，其满足t1，M为待测零部件发出的声信号的长度，D_k为第k层小波系数的个数，α为形状系数，其满足0＜α＜1；m为一比例系数，其满足m≥1；sgn(f)为符号函数，当f为正数时，取1，为负数时，取-1；

(3)对各个分解层的小波系数的估计值进行小波重构，得到阈值处理后的待测零部件发出的声信号，即为降噪后的待测零部件发出的声信号。