[发明专利]基于弹性虚拟尺的钢轨垂向波磨提取方法

说明书

本发明提供了一种基于弹性虚拟尺的钢轨垂向波磨提取方法，包括：在室内还原真实波磨环境，模拟不同长度弹性虚拟尺；使用弹性VR模型提取的真实波磨符合铁路波磨的传统定义；测量长途铁路波磨数据，从远距离铁路波磨数据中截取短途铁路波磨数据，再分别测量距离，并将其与先前截取的短途铁路波磨数据进行比较。本发明将钢轨波磨测量分为采样和提取两个步骤，以帮助用户更清楚地理解钢轨波磨，使钢轨波磨线提取过程成为机器计算的可执行操作，采用弹性虚拟尺的新概念，对整个钢轨进行滑动滤波，根据用户要求和国家标准提取钢轨的瞬时波磨，为铁路维护提供了一个完整的数学描述，具有更多的自由度。

技术领域

本发明涉及钢轨波磨测量技术领域，特别涉及一种基于弹性虚拟尺的钢轨垂向波磨提取方法。

背景技术

纵向波磨即轨道高低不平顺，是指轨道沿钢轨纵向在垂直方向的凹凸不平。它是由线路施工和大修作业的高程偏差，桥梁挠曲变形，道床和路基残余变形沉降不均匀，轨道各部件间的间隙不相等，吊板以及轨道垂向弹性不一致等造成，轨道波磨作为城市轨道交通最常见的破坏之一，不仅会引起噪声和振动，而且还存在脱轨的潜在风险。因此，铁路波磨当然被认为是铁路维护部门定期测量和监控的最重要指标之一。

钢轨波磨测量方法按采样方式可分为静态测量和动态测量。静态测量，通常是用尺子手工测量钢轨表面的不平度。主要特点测量范围小、精度相对较高、测量方便等。动态测量方法通常是安装在汽车或火车上进行自动测量，分为惯性基准法和弦测法。两种方法的区别在于测量钢轨表面几何数据的手段，而不在于钢轨波磨数据的计算。相反，它们对钢轨波磨的提取方法是相同的，通常包括滤波和时频变换。

本质上，轨道波磨是由分布在不同波段的谐波叠加而成，钢轨波磨度定义为不规则钢轨表面与不同标准测量尺之间的区域极值。评价钢轨质量的重要的统计指标，如峰间平均(PPR)和均方根(RMS)，也可以参考钢轨表面的几何特征。然而，钢轨波磨并没有一个通用的数学模型。

基于官方手动测量过程的虚拟标尺(VR)模型可用于官方的欧洲标准EN-13674-1-2011。它最初旨在检测具有严重垂直波磨的不合格铁路。为避免人工错误，VR模型通过将一组固定长度的标尺与钢轨一起沿水平延伸方向放置，来模拟钢轨平整度的手动测量过程。轨道波磨看起来像一系列在轨道顶部具有不同垂直深度的谷，可以记录为波形序列。将虚拟标尺滑过一段铁路，可以逐点检测和测量每个凹谷。检测并测量每个山谷的深度，然后发现最深的一个是提取的铁路段波磨。在钢轨顶部表面上的几何结构采样后，从原始数据中提取钢轨波磨。除非确定标尺在任何时候都是“无效”的，否则铁路波磨的提取过程将继续进行。VR模型设计了一些过滤器，以去除那些无效的标尺，并突出显示铁路波磨的深度。然而过滤后的数据失去了原始性，从而导致更多的测量误差。在过滤了许多标尺之后，铁路波磨也变得不连续，几乎无法代表整个铁路磨损情况。同时，过滤器的数值设置缺乏理论推导和实验测试。存在以下问题：1)其应用领域局限于欧洲，缺乏对其他地区s标准的通用性；2)对钢轨表面整体磨损情况描述不完整，无法根据用户要求灵活提取不同弦长下的钢轨波磨；3)基于虚拟标尺的提取模式数学定义不明确，缺乏完整的推导过程，不利于仿真和实验。基于虚拟标尺的钢轨波磨的提取方法还需要更多的细节来帮助用户进行数学定义的模拟和评价。

发明内容

本发明提供了一种基于弹性虚拟尺的钢轨垂向波磨提取方法，其目的是为了对传统以及目前最新的检测技术方法的不足进行改进，通过实验论证具有通用性，适用性等特点。

为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种基于弹性虚拟尺的钢轨垂向波磨提取方法，包括：

在室内还原真实波磨环境，模拟不同长度弹性虚拟尺；

使用弹性VR模型提取的真实波磨符合铁路波磨的传统定义；

测量长途铁路波磨数据，从远距离铁路波磨数据中截取短途铁路波磨数据，再分别测量距离，并将其与先前截取的短途铁路波磨数据进行比较。

其中，所述方法具体包括：