基于振动信号的钢轨伤损检测方法的研究

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随着列车运营速度的提高,人们也越来越关心列车的安全运行问题。很多铁路交通事故都是由于钢轨伤损造成的,因此,钢轨伤损检测方法的研究对列车的安全运行至关重要。目前主要是通过轨道检测车来对钢轨的伤损进行检测,一般是每隔几个月对线路检测一次,并且每次检测都要占用线路,随着铁路的高速化,这种检测方式也有一定的局限性。为了解决这个问题,本文提出了一种基于振动加速度传感器的钢轨伤损检测方法,通过在轨道沿线铺设振动加速度传感器,以无线的方式把数据传输到数据处理中心进行相应的处理,实现实时对钢轨的伤损进行检测。本文分别从理论和实验两个方面对钢轨伤损检测方法进行了研究。理论研究方面:首先通过数学方法建立了车辆-轨道垂向振动系统的模型,向系统中加入不同的钢轨伤损得出相应的伤损振动加速度信号。然后对这些信号进行滤波预处理后,分别从时域和时频域获取相应的特征参数,一起组成钢轨伤损的初始特征参数集。接着运用顺序后向选择法对该特征参数集进行特征选取。最后通过支持向量机对钢轨的伤损进行分类和识别。实验研究方面:设计了轮轨实验平台,包括轮轨接触系统,速度控制系统和数据采集系统。可以在该平台的模拟轨上造出一些典型的钢轨伤损,通过轮轨的接触,从而产生相应的钢轨伤损振动加速度信号。为了获得更多具有代表性的伤损信号,该平台还可以设定不同的模拟车速、不同的模拟车重和不同的测量位置。通过该实验平台获取一些典型的钢轨伤损信号,利用本文的方法对这些信号进行处理,然后进行分类和识别。实验的分类结果达到了预期的效果,说明了本文的钢轨伤损识别方法很有效。
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