[发明专利]一种车载式的轨道高低不平顺峰值区间检测方法

说明书

本发明公开了一种车载式的轨道高低不平顺峰值区间检测方法，包括数据采集、数据预处理、模型建立及训练、预测评价得到最佳置信区间宽度，仅需要采集车体的三轴振动加速度，角速度及所在位置的地磁强度，不需要在车辆外部安装其余的传感器，且不涉及到车辆各部件的动力学参数，解决了现有存在的检测成本高、检测效率低、检测鲁棒性低的问题，实现长期高频检测，显著的提升了检测效率，本发明方法具有较强适应性和泛化能力，能够适用于桥梁、路基、隧道等各种轨道结构中的高低不平顺峰值区间检测。

技术领域

本发明涉及铁路及轨道交通技术领域，具体涉及一种车载式的轨道高低不平顺峰值区间检测方法。

背景技术

在铁路运输中，轨道不平顺是轨道空间几何形位与设计基准之间的偏差。轨道不平顺沿钢轨纵向的变化具有周期性和随机性，在时间尺度上具有一定的劣化趋势性，是控制行车安全的主要因素之一。目前，国内铁路系统普遍在维修天窗期间通过轨检车对轨道不平顺进行检测，并根据检测结果判断轨道几何的服役状态，从而制定相应的调整和养护维修方案。然而，轨检车是一种昂贵的专业检测设备，路局通常按照一定的检测频率（每月1到2次）对轨道进行周期性检测。因此，仅依靠轨检车数据，在检测周期间隔时间内，路局工作人员难以得知轨道不平顺可能存在的突变情况，而通过日常运营车辆的车体振动加速度预测轨道不平顺将成为更加便捷、高效、廉价的检测方式。

现有技术中CN111979859A公开了一种轨道不平顺检测系统及方法，提供了一种针对包括钢轨断面图像和轨道几何参数的轨道检测系统和方法。具体包括：在车体下方安装检测梁，该检测梁上面集成了图像采集模块，惯性模块和编码器模块，用于采集两侧钢轨全面图像，检测梁相对于钢轨的姿态信息和位移信息，并得到各项轨道不平顺几何参数信息，然而，在轴箱上安装传感器具有一定的运营风险，轴箱产生的高频振动会导致采集设备掉落，危害行车安全。目前国内各大铁路局均不允许直接在运营车辆轴箱处安装采集设备。因此，该方法具有一定的应用局限性，而通过在车体内安装传感器的方法可以避免该问题。由于受到悬挂系统的滤波作用，很难直接通过车体加速度反应轨道不平顺（尤其是短波不平顺）的状态。因此，现有的技术中还没有出现仅通过车体加速度直接预测轨道不平顺的方法。

CN107284473B公开了一种轨道检测系统及方法，在车体下方安装检测梁，该检测梁上面集成了图像采集模块，惯性模块和编码器模块，用于采集两侧钢轨全面图像，检测梁相对于钢轨的姿态信息和位移信息，并得到各项轨道不平顺几何参数信息，该方法需要在车体下方安装检测梁、激光器、摄像机和惯导系统等设备，在实际工程应用中具有一定的风险，难以推广到一般的日常运营车辆。同时，该发明所需激光器、摄像机等设备价格昂贵且属于精密仪器，在复杂、恶劣的车辆运营环境下极易损坏。再者，该发明涉及到光学传感，同时，采集设备暴露在车辆外部，采集精度和稳定性极易受环境影响，在雨天或钢轨表面有脏污的条件下难以获取可靠的数据源，致使检测方法失效。

CN110874450A公开了一种基于车载监测的铁路桥梁轨道不平顺计算方法，该方法基于车桥耦合动力学的物理规律，通过车体竖向位移、转动角度、竖向速度、转动速度、竖向位移加速度及转动加速度建立车桥系统的时变运动方程，实现从车体响应到轨道外部激励的逆动力学预测。该方法的核心在于，需要在车辆上布设包括加速度、速度和位移等多个传感器，获取车辆的运动状态，并且需要提前知道车体与车轮质量、转动惯量、悬挂系统的弹簧刚度、阻尼系数等一系列动力学参数。然而，在实际运营过程中，这些动力学参数往往是变化的，尤其是悬挂系统的弹簧和阻尼器，随着车辆的服役时间增长，与出厂参数具有较大的差异。因此，该方法难以在长期运营条件下实现对轨道不平顺稳定，持续的检测。除此之外，该方法仅针对铁路桥梁，不能用于区间线路中包括隧道、路基等在内的任意轨道下部结构的轨道不平顺检测。