[发明专利]一种基于智能手机的轨道交通运营期车载添乘仪及方法

说明书

本发明涉及一种基于智能手机的轨道交通运营期车载添乘仪及方法。针对轨道交通传统养护维修方法数据覆盖面局限、数据关联程度差、时空信息利用率低、定位标尺不统一等缺陷，提出了一种基于智能手机的运营期车载添乘仪，及其软硬件协同、数据采集、数据预处理、特征工程、数据挖掘、数据可视化、数据治理方法。获得轨道交通全线经纬度、时间、速度、加速度、倾角、声学、光学、卫星、电磁、气压、气象、啸叫噪声、Sperling平稳性指标、ISO2631舒适度指标等数据。对全线、上下行、多特征等关键信息进行细粒度交互式地图可视化。针对啸叫噪声进行了多变量对照分析。为线路评价、乘客舒适度评价、病害治理提供快速、高精度、多维度、细粒度的数据支撑与辅助决策。

技术领域

本发明涉及城市轨道交通技术领域，尤其是涉及一种基于智能手机的轨道交通运营期车载添乘仪及方法。

背景技术

随着城市轨道交通运行车次的增加，轮轨损伤、车体振动与噪声问题日益突出，影响乘坐舒适度。

铁路工务部门通常在线路指定位置布设加速度光纤传感器，测量轨道加速度和线路沉降。使用声阵列、麦克风阵列等测量车内外噪声。使用CAT波磨小车测量轨道几何不平顺。近年来5G、雷达、激光、北斗导航、三维扫描等技术也出现在加速度和沉降的测量中，如图1所示。

以上测量方法，聚焦局部线路区段，精度高，方案成熟，但不能获得全线数据，也很难进行多维度数据耦合对照研究。

因此，传统的线下养护维修方法，如测量沉降、轨道加速度、轨道不平顺、环境噪声的测量，精度高，方案成熟，但仅聚焦局部线路区段，采集特定样本的特定特征。既无法纵览全线数据分布，也不能对多个特征耦合对照分析。特别的，不同测量方案各自有台账里程、经纬度、仪器行进距离、测点位置等多套定位体系，位置信息缺乏统一，制约了数据驱动的分析方法。

智能手机及内置的多种传感器为解决上述问题提供了新的思路，随着移动互联网、物联网、云计算、5G通信、北斗导航、嵌入式智能硬件等新基建数字网络不断完善，调用智能手机中的定位模块、加速度计、陀螺仪、麦克风等传感器，即可对列车行驶全线的经纬度、时间、速度、加速度、倾角、声学、光学、电磁、气压、气象、啸叫噪声、卫星等数据进行便携、高频、高精度采集。充分展现了全线采集、数据多维、便携易用、实时通信、车载线上、弹性扩展、众创集智的优势。

当前，智能手机测得的加速度数据与高精度加速度计相比误差在1％左右。加速度数据一方面可以反映轨道病害，如三角坑等轨道水平不平顺、波浪形磨耗，一方面可以计算Sperling指标、ISO2631指标，反映列车平稳性，还可以用于隧道内和地下的惯性导航，获取乘客交通方式、到站状态、轨迹信息、行走姿态与健康信息等。

以上工作，虽然初步验证了智能手机采集轨道交通客室车厢加速度加速度、陀螺仪等数据的可行性和准确性，并表明智能手机采集的数据可以用来评估线路、车辆运行状态和乘客舒适度，但大都局限于局部线路区段的局部特征，既缺乏贯穿全线的综合实际案例，也缺乏对加速度、声学、啸叫噪声、陀螺仪、电磁、气象等特征的耦合分析。特别的，以上工作几乎没有挖掘细粒度的定位和时间信息。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于智能手机的轨道交通运营期车载添乘仪及方法，随着我国高铁和城轨的运营里程、车速、载重增加，养护维修与乘客舒适度优化问题日益突出。本发明提出了一种基于智能手机的轨道交通客室全线数据采集、特征工程、数据预处理、机器学习、数据挖掘、数据可视化方法，获得轨道交通全线客室车厢经纬度、时间、速度、加速度、倾角、声学、光学、卫星、电磁、气压、气象、啸叫噪声、Sperling平稳性指标、ISO2631舒适度指标等数据。综合分析了磁悬浮、地铁、高铁全线的客室定位信息、振动加速度、啸叫噪声、平稳性指标并进行交互式地图数据可视化。为线路评价、乘客舒适度评价、病害治理提供低成本、快速、高精度、多维度、细粒度的辅助决策手段。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：