振动擦伤检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种检测方法，尤其涉及一种车轮振动擦伤检测方法。
【背景技术】
[0002] 列车运行中车轮踏面常因制动或空转打滑等原因产生局部擦伤，擦伤车轮运行于 轮轨间时产生附加的轮轨冲击力，其大小随擦伤长度及深度以及列车速度不同可达车轮静 载荷的几倍到几十倍，并且随着车轮的滚动周期性地作用于轨道与车辆系统，引起整个车 辆轨道系统的耦合振动，甚至于轮轴断裂、钢轨及轨枕断裂等，严重影响列车与轨道设施的 安全及使用寿命。
[0003] 现有的车轮踏面擦伤检测技术主要为地面检测，地面检测方法中使用得最多的是 测力钢轨，然而在轨道上布置应变片的数量有限，车轮擦伤位置刚好作用于应变片安装处 的概率较小，容易漏检。由于振动传感器的响应范围更大，因此，部分检测系统在轨道上安 装加速度传感器去替代应变片，但是此方法难以避免相邻车轮带来的影响，容易发生误判。
【发明内容】
[0004] 基于此，有必要针对现有技术中的不足，提供一种振动擦伤检测方法。
[0005] -种振动擦伤检测方法，用于检测车轮擦伤，包括如下步骤：
[0006] 步骤(1):检测冲击信号，提供若干传感器，该若干传感器分布于轨道同一侧，列车 车轮上的擦伤会导致车轮在轨道运行过程中有上下颠簸的运动，而这一运动将传递到轨 道，所述若干传感器分别检测到这一上下颠簸的运动并将轨道的振动幅度转化为电信号；
[0007] 步骤(2):滤波处理，所述电信号内包含有高频噪音及擦伤信号，采用FFT变换滤除 所述电信号中的高频噪音，强化擦伤电信号；
[0008] 步骤(3):归一化处理，对所述经滤波处理后的电信号进行归一化处理，将原始数 据的均值和信号的有效值进行数据的标准化，信号数据=(原数据-均值)/信号有效值；
[0009] 步骤(4):峭度统计，通过对所述经归一化处理后的信号数据进行峭度分析，得出 峭度指标值，排除正常峭度下的信号并提取峭度异常的信号，其中峭度较小的信号认为没 有冲击特征，则将信号归零处理；
[0010] 步骤(5):擦伤处理，在最小擦伤长度上平均所述经峭度处理后的信号，所述车轮 半径为R，直径为2R，擦伤深度为d，所述擦伤长度为L，贝
，设定一擦伤 深度界限值dl，当d大于dl时则会触发警报，当d = dl时，所述擦伤长度L为擦伤长度界限值， 也即最小擦伤长度值；
[0011] 步骤(6):极大值处理，保留经擦伤处理后的信号中的较大值，其他的信号则归零；
[0012] 步骤(7):同轨同时处理，统计所述经极大值处理后的信号，若同一轨道上有多个 传感器可以感应得到冲击信号，视为车轮有擦伤存在，则保留其冲击信号，其它信号则归 零；
[0013] 步骤(8):阈值处理及擦伤判断，经过同时同轨处理后的信号的值与设定的阈值比 较，小于阈值的信号值归零处理，大于或等于阈值的才视为擦伤。
[0014] 进一步地，所述步骤（1)中，当所述传感器安装在距离轨缝和道岔不远的地方时， 需去除轨缝和道岔的位置引起的干绕信号;在起始位置有轨缝时，会产生较大的幅值，处理 信号时需去除开始端的大幅度干扰信号；而起始位置有道岔时，将产生上下波动极大的干 扰信号，处理信号时直接去除上下波动极大的干扰信号。
[0015] 进一步地，所述步骤（1)中，所述传感器的数量为八个，传感器分别提取到八组不 同的电信号。
[0016] 进一步地，所述步骤(4)中，取信号置信区间中的下限作为峭度指标来判断冲击特 征。
[0017] 进一步地，所述步骤(7)中，在同一轨道同一侧的四个传感器都检测得到擦伤，才 视为是擦伤。
[0018] 进一步地，所述步骤(8)中阈值取值为4，小于4的信号则归为零。
[0019] 与现有技术相比，本发明振动擦伤检测方法通过采用传感器感应轨道的颠簸幅 度，并形成冲击信号，通过滤波处理所述冲击信号中的高频噪音，再进行归一化处理简化信 号数据，然后进行峭度统计，确定擦伤点的范围，最后确定擦伤位置，以便有经对性的对车 轮进行维修，确保行车安全。整个检测过程，无需人工参与，节省人工，实用性强，而且可以 对列车进行实时监控，为检修提供宝贵的数据，及时了解故障，预防故障的发生，保证行车 安全，对乘客的生命财产提供保障。
【附图说明】
[0020] 图1为本发明振动擦伤检测方法中滤波处理前及处理后的信号对比图。
[0021] 图2为本发明振动擦伤检测方法中峭度值处理前及处理后的信号对比图。
[0022] 图3为本发明振动擦伤检测方法中擦伤处理前及处理后的信号对比图。
[0023]图4为本发明振动擦伤检测方法中极大值处理前及处理后的信号对比图。
[0024]图5为本发明振动擦伤检测方法中同轨同时处理前及处理后的信号对比图。
[0025]图6为本发明振动擦伤检测方法中阈值处理前及处理后的信号对比图。
【具体实施方式】
[0026] 为了使本发明的技术方案能更清晰地表示出来，下面结合附图对本发明作进一步 说明。
[0027] -种振动擦伤检测方法，通过检测车子运行过程中轨道的上下振动幅度来识别车 轮擦伤，包括如下步骤：
[0028] 步骤(1):检测冲击信号，提供若干传感器，该若干传感器分布于轨道同一侧，本实 施例中，所述传感器的数量为八个;列车车轮上的擦伤会导致车轮在轨道运行过程中有上 下颠簸的运动，而这一运动将传递到轨道，所述传感器将检测到这一上下颠簸的运动并将 轨道的振动幅度转化为电信号，传感器分别提取到八组不同的电信号。
[0029]步骤(2):滤波处理，所述电信号内包含有高频噪音及擦伤信号，采用FFT变换滤除 所述八组电信号中的高频噪音，强化擦伤电信号，具体地，根据电信号的频域频率特性，分 别确定有用信号和噪音信号的频率范围，通过频谱分辨率分别确定有用信号和噪声信号的 谱线位置，将噪声信号频谱的幅值置为0,并保留有用信号频谱的幅值，相当于对噪声信号 的幅值乘以0,对有用信号的幅值乘以1。
[0030] 当所述传感器安装在距离轨缝和道岔不远的地方时，轨缝和道岔的位置特殊，会 产生一些干扰信号，故还需去除这些特殊位置引起的干绕信号;在起始位置有轨缝时，会产 生较大的幅值，处理信号时需去除开始端的大幅度干扰信号;而起始位置有道岔时，将产生 上下波动极大的干扰信号，处理信号时直接去除上下波动极大的干扰信号。
[0031] 步骤(3):归一化处理，对所述经滤波处理后的电信号进行归一化处理，当列车通 过检测区域时，由于不同的列车重量不同，且同一列车速度不一定相同，而重量和速度将影 响列车的颠簸幅度，导致采集到的信号幅值有较大差异，为消除这个问题，采用归一化处 理，使采集到的信号幅值相对稳