[发明专利]列车车室振动监测方法、振动信号特征库建立及应用方法

说明书

本发明公开了一种列车车室振动监测方法、振动信号特征库建立及应用方法，采用非侵入式列车车室振动监测方法，实际监测时仅需获取列车车室内总测点的振动信号，避免传感器冗余，节省成本，有利于列车轻量化，准确真实地反映出振源位置与相位偏移、幅值衰减之间的关系，能够监测未知振源的振动情况，能够识别振源的异常振动，从而为异常振动处理提供依据；能够在仅测量总测点振动信号的基础上实现振源信号的重建，从而实现其多元振动信号特征库的实时更新，且多元振动信号特征库能够为振动信号优化分解、振动信号图像辨识、异常振动信号辨识等提供数据基础。

技术领域

本发明属于列车车室振动识别技术领域，特别涉及一种列车车室振动监测方法、振动信号特征库建立及应用方法。

背景技术

近年来，我国高速列车不断发展，在列车高速运行过程中，列车车室内部会受到来自外部振源的影响，产生振动，车室振动一方面能够反映与车室接触的列车部件的运行情况，另一方面会影响旅客舒适性和乘车体验。

现有的列车车室振动实时监测方法具有下述缺点：

第一，仅在关键部位安装传感器，不能够实现未知振源的监测。如，公开号为CN111044303A的专利提出了一种磁悬浮列车客室异常振动诊断方法，该方法在列车客室安装大量传感器，实现了对列车客室的异常振动监测，但该专利未涉及到对未知振源的监测。

第二，目前的监测方式主要为对列车侵入式安装大量传感器进行直接监测，虽然准确性高，但不可避免地会产生传感器冗余浪费的情况。如，公开号为 CN110879102A的专利提出了一种轨道列车振动监控系统，该系统在每节车厢内设置多个振动监控端，并实时向总控制中心传输数据，能够判断车厢振动是否异常，但该方法没有涉及到对列车振源的监控，且所需传感器等监控设备较多，成本较高。

基于上述理由，针对列车车室进行非侵入式振动监测，并确定异常振动来源，对降低列车使用维护成本，保障列车运行安全和提高旅客舒适性具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种列车车室非侵入式振动监测方法、振动信号特征库建立及应用方法，无需大量传感器，能够实现列车已知振源和未知振源的异常振动监测。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种列车车室非侵入式振动监测方法，其特点是包括以下步骤：

步骤1，在列车车室外已知振源正常振动和异常振动条件下，分别预采集列车车室内多个分测点在横向、纵向、垂向的振动数据M，预采集列车车室内总测点在横向、纵向、垂向的振动数据C，预采集列车车室外各已知振源在横向、纵向、垂向的振动数据S；

步骤2，提取各分测点的振动数据M的前1～J次谐波信号的相位信息和幅值信息，提取总测点的振动数据C的前1～J次谐波信号的相位信息和幅值信息，提取各已知振源的前1～J次谐波信号的相位信息和幅值信息；

步骤3，以各非总测点的振动数据与总测点的振动数据之间的前1～J次谐波相位差和谐波幅值比作为输入，以各非总测点相对于总测点在横向、纵向、垂向的位置信息作为输出，运用深度回声状态网络训练，采用所述深度回声状态网络对各非总测点信号相对总测点信号谐波相位差、谐波幅值比与各非总测点相对总测点位置信息进行建构模型，所述模型为模型一，

其中，所述深度回声状态网络的参数设置如下，储蓄池节点数设置为10，采用10折交叉验证对储蓄池的层数和矩阵谱半径进行自适应确定，选择范围为 [1，2，3，...，10]和[0.1，0.2，...，0.9]，选择能够准确反映上述关系的参数，构建出各非总测点谐波相位差和谐波幅值比与各非总测点相对总测点位置信息的非线性关系模型f_1z(I)，f_1h(I)，f_1c(I)，分别代表纵向、横向、垂向振动信号关系模型；