[发明专利]一种适用于岔区的钢轨断裂检测方法、装置及系统

说明书

本发明公开了一种适用于岔区的钢轨断裂检测方法、装置及系统，所述检测方法包括，在检测装置中构建振动信号初始模型；对所述初始模型进行推导得到振动信号展开模型；基于所述展开模型，采用最小二乘法对检测装置接收到的振动信号进行拟合，分别获取任意时间T内初始状态下与任意时间t内被测钢轨中的各阶谐波幅值信号与各阶谐波相位信号；求取幅值差Δ_α以及相位差Δ_β；判断所述幅值差Δ_α、相位差Δ_β是否超过门限值，对钢轨进行检查和预警。该检测方法能够实时在线监测轨道钢轨的健康状况，能够准确且快速定位故障并予以报警，避免了道岔区域复杂电气回路及轨道电路信号干扰。

技术领域

本发明属于轨道交通领域，特别涉及一种适用于岔区的钢轨断裂检测方法、装置及系统。

背景技术

当前钢轨的主要检测方式分为周期性探伤检测和实时断轨监测。周期性钢轨探伤检测包括人工巡轨检测、大型钢轨探伤车、漏磁信号、涡流探伤、激光超声、图像处理等；实时断轨监测技术包括轨道电路实时断轨检测技术、牵引回流实时断轨检测技术、光纤实时断轨检测技术和超声波实时断轨监测技术等。周期性探测方式难以保证实时性，且受探测手段的限制，在一些特殊区域例如道岔尖轨等位置无法有效的检查，实时监测方法能满足实时动态轨道工况监测要求，但不能有效监测早期钢轨裂纹。

发明内容

针对上述问题，本发明公开了一种适用于岔区的钢轨断裂检测方法、装置及系统，能够准确且快速定位故障并予以报警，避免了道岔区域复杂电气回路及轨道电路信号干扰。

一种适用于岔区的钢轨断裂检测方法，包括，

步骤一：在检测装置中构建振动信号初始模型；

步骤二：对所述初始模型进行推导得到振动信号展开模型；

步骤三：基于所述展开模型，采用最小二乘法对检测装置接收到的振动信号进行拟合，分别获取初始状态下与任意时间t内被测钢轨中的各阶谐波幅值信号与各阶谐波相位信号；

步骤四：求取任意时间T内初始状态下被测钢轨中的各阶谐波幅值信号与任意时间t内被测钢轨中的各阶谐波幅值信号的幅值差以及初始状态下被测钢轨中的各阶谐波相位信号与任意时间t内被测钢轨中的各阶谐波相位信号的相位差；

步骤五：判断所述幅值差、相位差是否超过门限值，对钢轨进行检查和预警。

进一步，还包括所述检测装置对接收到振动信号进行预处理，具体包括，

所述检测装置采用时域平均方法将接收到的振动信号按时间平均分成n段，并将n段振动信号求和取平均值，其中，每一段振动信号的时间长度为T，且n为整数，n＞0。

进一步，所述振动信号为不同权重基频及各阶谐波的叠加，则所述振动信号初始模型满足：

其中，N为检测装置接收到的振动信号所包含的基频的谐波个数；f_n为n阶谐波的频率；α_n为各阶谐波幅值，β_n为各阶谐波相位，α_n(t)为各阶谐波的幅值信号，β_n(t)为各阶谐波的相位信号，n为整数，n＞0。

进一步，所述α_n(t)、β_n(t)中还包括钢轨缺陷引入的干扰信号，所述α_n(t)、β_n(t)满足：

α_n(t)＝A_n+C_nsin(2πδt)+D_ncos(2πδt) (2)