轨道弹性检测方法及装置与流程
本发明涉及铁路轨道技术领域，尤其涉及一种轨道弹性检测方法及装置。
背景技术：
轨道结构弹性、轨道弹性的变化以及轨道弹性沿延长方向的不均匀性是研究轮轨相互作用的重要指标，其对轨道结构振动和变形、列车运行速度、行车安全性和平稳性以及轨道维修工作均产生重要影响。因此，轨道弹性检测是识别轨道状态不良区段；评估轨道、桥梁和路基等结构在列车荷载条件下的动力性能；保障列车平稳、安全运行的关键技术之一。
目前，国内外对轨道弹性的检测主要采用以下两种方法：一种是地面定点检测技术，通过设置有限个测点来检测指定线路断面的轨道结构动力特性。但该方法仅能获取指定断面的轨道结构动力特性，无法检测出轨枕与道床之间的暗坑空吊；且每次仅能测量一个断面，工作量大，人工和试验成本很高，且效率很低。另一种是采用移动设备来检测轨道弹性，我国研制的移动式线路动态加载试验车(trackloadingvehicle,tlv)由仪器试验车和动力加载车组成，其基于重载和轻载状态下2节试验车检测的加载力之差与对应的轨道垂向位移之差的物理关系连续计算各点的轨道刚度。但刚度检查车的研制和保养维修都需要很大的投入，其自身没有动力需要额外配置单机牵引，费用成本高，且调度运行占用线路的运输能力。此外，受其检测原理的制约，刚度检查车测出的轨道刚度并不能有效的反映出轨枕与道床之间的暗坑空吊。
由此可见，现有的轨道弹性检测方法均不能检测出轨枕与道床之间的暗坑空吊，从而导致轨道状态不良区段识别的准确率低。
技术实现要素：
本发明实施例提供一种轨道弹性检测方法，用以准确检测出轨枕与道床之间的暗坑空吊，提高轨道状态不良区段识别的准确率，该方法包括：
获取待检测轨道的静态轨距不平顺数据和动态轨距不平顺数据；
以静态轨距不平顺数据为基准，校正动态轨距不平顺数据的里程偏差，得到校正后的动态检测里程数据；
根据校正后的动态检测里程数据，确定待检测轨道的动态高低不平顺数据，基于中点弦测模型，将所述动态高低不平顺数据按预定长度的弦重新输出，得到有轮载作用时高低不平顺的弦测值；
获取待检测轨道的静态高低不平顺数据，根据所述静态高低不平顺数据，得到无轮载作用时高低不平顺的弦测值；
根据有轮载作用时高低不平顺的弦测值和无轮载作用时高低不平顺的弦测值，确定待检测轨道的轨道刚度变化和暗坑空吊的检测结果。
具体实施例中，以静态轨距不平顺数据为基准，校正动态轨距不平顺数据的里程偏差，得到校正后的动态检测里程数据，包括：
以静态轨距不平顺数据为基准，基于相关系数最大化原则，校正动态轨距不平顺数据的里程偏差，得到校正后的动态检测里程数据。
具体实施时，包括：
根据预设的固定里程长度，将静态轨距不平顺数据等间隔划分为多个校准单元；
在每个校准单元中，按照预设的采样间隔对静态轨距不平顺数据进行采样，得到每个校准单元的基准数据序列；
根据校准单元，在动态轨距不平顺数据中，确定每个校准单元对应的目标修正数据序列；
根据每个校准单元的基准数据序列和每个校准单元对应的目标修正数据序列，确定每个校准单元对应的目标修正数据序列与基准数据序列之间的相关系数数组；
根据所述相关系数数组，校正动态轨距不平顺数据的里程偏差，得到校正后的动态检测里程数据。
进一步地，在本发明具体实施例中，根据校准单元，在动态轨距不平顺数据中确定每个校准单元对应的目标修正数据序列，包括：
确定动态轨距不平顺数据与每个校准单元的基准数据序列之间的里程误差最大值；
根据所述里程误差最大值和校准单元的里程范围，确定每个校准单元对应的里程校正的动态数据选取范围；
在每个校准单元对应的里程校正的动态数据选取范围中，按照预设的采样间隔对动态轨距不平顺数据进行采样，得到每个校准单元对应的目标修正数据序列。
在本发明具体实施例中，根据所述相关系数数组，校正动态轨距不平顺数据的里程偏差，得到校正后的动态检测里程数据，包括：
在每个校准单元对应的相关系数数组中，确定最大的相关系数；
在每个校准单元中，将所述最大的相关系数对应的目标修正数据中的里程数据修正为所述最大的相关系数对应的基准数据中的里程数据；
所有校准单元对应的目标修正数据中的里程数据修正后，得到校正后的动态检测里程数据。
具体实施例中，基于中点弦测模型，将所述动态高低不平顺数据按预定长度的弦重新输出，得到有轮载作用时高低不平顺的弦测值，包括：
将所述动态高低不平顺数据，输入预定长度的弦对应的中点弦测模型，得到预定长度弦的中点矢距数据；
将所述预定长度弦的中点矢距数据，确定为有轮载作用时高低不平顺的弦测值。
具体实施过程中，根据有轮载作用时高低不平顺的弦测值和无轮载作用时高低不平顺的弦测值，确定待检测轨道的轨道刚度变化和暗坑空吊的检测结果，包括：
利用有轮载作用时高低不平顺的弦测值减去无轮载作用时高低不平顺的弦测值，得到弹性检测特征值；所述弹性检测特征值为轨道弹性下沉量和暗坑空吊之和；
根据所述弹性检测特征值，确定待检测轨道的轨道刚度变化和暗坑空吊的检测结果。
本发明实施例还提供一种轨道弹性检测装置，用以准确检测出轨枕与道床之间的暗坑空吊，提高轨道状态不良区段识别的准确率，该装置包括：
轨距不平顺数据获取模块，用于获取待检测轨道的静态轨距不平顺数据和动态轨距不平顺数据；
动态里程校正模块，用于以静态轨距不平顺数据为基准，校正动态轨距不平顺数据的里程偏差，得到校正后的动态检测里程数据；
动态弦值测量模块，用于根据校正后的动态检测里程数据，确定待检测轨道的动态高低不平顺数据，基于中点弦测模型，将所述动态高低不平顺数据按预定长度的弦重新输出，得到有轮载作用时高低不平顺的弦测值；
静态弦值测量模块，用于获取待检测轨道的静态高低不平顺数据，根据所述静态高低不平顺数据，得到无轮载作用时高低不平顺的弦测值；
轨道弹性检测模块，用于根据有轮载作用时高低不平顺的弦测值和无轮载作用时高低不平顺的弦测值，确定待检测轨道的轨道刚度变化和暗坑空吊的检测结果。
其中，所述动态里程校正模块，具体用于：
以静态轨距不平顺数据为基准，基于相关系数最大化原则，校正动态轨距不平顺数据的里程偏差，得到校正后的动态检测里程数据。
具体地，所述动态里程校正模块，包括：
区段划分单元，用于根据预设的固定里程长度，将静态轨距不平顺数据等间隔划分为多个校准单元；
基准数据序列获取单元，用于在每个校准单元中，按照预设的采样间隔对静态轨距不平顺数据进行采样，得到每个校准单元的基准数据序列；
目标修正数据序列获取单元，用于根据校准单元，在动态轨距不平顺数据中确定每个校准单元对应的目标修正数据序列；
相关系数数组确定单元，用于根据每个校准单元的基准数据序列和每个校准单元对应的目标修正数据序列，确定每个校准单元对应的目标修正数据序列与基准数据序列之间的相关系数数组；
里程偏差校正单元，用于根据所述相关系数数组，校正动态轨距不平顺数据的里程偏差，得到校正后的动态检测里程数据。
本发明具体实施例中，所述目标修正数据序列获取单元，具体用于：
确定动态轨距不平顺数据与每个校准单元的基准数据序列之间的里程误差最大值；
根据所述里程误差最大值和校准单元的里程范围，确定每个校准单元对应的里程校正的动态数据选取范围；
在每个校准单元对应的里程校正的动态数据选取范围中，按照预设的采样间隔对动态轨距不平顺数据进行采样，得到每个校准单元对应的目标修正数据序列。
本发明具体实施例中，所述里程偏差校正单元，具体用于：
在每个校准单元对应的相关系数数组中，确定最大的相关系数；
在每个校准单元中，将所述最大的相关系数对应的目标修正数据中的里程数据修正为所述最大的相关系数对应的基准数据中的里程数据；
所有校准单元对应的目标修正数据中的里程数据修正后，得到校正后的动态检测里程数据。
本发明具体实施例中，所述动态弦值测量模块，具体用于：
将所述动态高低不平顺数据，输入预定长度的弦对应的中点弦测模型，得到预定长度弦的中点矢距数据；
将所述预定长度弦的中点矢距数据，确定为有轮载作用时高低不平顺的弦测值。
本发明具体实施例中，所述轨道弹性检测模块，具体用于：
利用有轮载作用时高低不平顺的弦测值减去无轮载作用时高低不平顺的弦测值，得到弹性检测特征值；所述弹性检测特征值为轨道弹性下沉量和暗坑空吊之和；
根据所述弹性检测特征值，确定待检测轨道的轨道刚度变化和暗坑空吊的检测结果。
本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述轨道弹性检测方法。
本发明实施例也提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述轨道弹性检测方法的计算机程序。
本发明实施例中，通过获取待检测轨道的静态轨距不平顺数据和动态轨距不平顺数据；以静态轨距不平顺数据为基准，校正动态轨距不平顺数据的里程偏差，得到校正后的动态检测里程数据；根据校正后的动态检测里程数据，确定待检测轨道的动态高低不平顺数据，基于中点弦测模型，将动态高低不平顺数据按预定长度的弦重新输出，得到有轮载作用时高低不平顺的弦测值；获取待检测轨道的静态高低不平顺数据，根据静态高低不平顺数据，得到无轮载作用时高低不平顺的弦测值；根据有轮载作用时高低不平顺的弦测值和无轮载作用时高低不平顺的弦测值，确定待检测轨道的轨道刚度变化和暗坑空吊的检测结果。通过确定待检测轨道的轨道刚度变化和暗坑空吊的检测结果，能够准确检测出轨枕与道床之间的暗坑空吊，从而提高轨道状态不良区段识别的准确率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中轨道弹性检测方法的示意图。
图2为本发明具体实施例中步骤102的具体实施方法示意图。
图3为本发明具体实施例中步骤203的具体实施方法示意图。
图4为本发明具体实施例中步骤205的具体实施方法示意图。
图5为本发明具体实施例中第k个目标修正数据序列的示意图。
图6为本发明具体实施例中步骤103的具体实施方法示意图。
图7为本发明具体实施例中惯性检测系统采用的惯性基准法原理图。
图8为本发明具体实施例中动态高低不平顺按10m动态弦输出示意图。
图9为本发明具体实施例中步骤105的具体实施方法示意图。
图10为本发明具体实施例中轨检小车无轮载作用的检测示意图。
图11为本发明具体实施例中轨检车有轮载作用的检测示意图。
图12为本发明一具体应用实施中轨道弹性不良检测流程示意图。
图13为本发明一具体应用实施中第1个校准单元相关系数计算结果示意图。
图14(a)为本发明一具体应用实施中k15+900～k16+200区段的里程校准结果示意图。
图14(b)为本发明一具体应用实施中k16+050附近的波形放大示意图。
图15为本发明一具体应用实施中k17+000～k18+000区段动态高低不平顺检测数据局部示意图。
图16为本发明一具体应用实施中图15对应的动态高低不平顺的10m弦中点矢距图。
图17为本发明一具体应用实施中的病害1特征情况示意图。
图18为本发明一具体应用实施中的病害2特征情况示意图。
图19为本发明实施例中轨道弹性检测装置的示意图。
图20为本发明具体实施例中动态里程校正模块1902的结构示意图。
图21为本发明实施例中用于轨道弹性检测的电子设备的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种轨道弹性检测方法，用以准确检测出轨枕与道床之间的暗坑空吊，提高轨道状态不良区段识别的准确率，如图1所示，该方法包括：
步骤101：获取待检测轨道的静态轨距不平顺数据和动态轨距不平顺数据；
步骤102：以静态轨距不平顺数据为基准，校正动态轨距不平顺数据的里程偏差，得到校正后的动态检测里程数据；
步骤103：根据校正后的动态检测里程数据，确定待检测轨道的动态高低不平顺数据，基于中点弦测模型，将动态高低不平顺数据按预定长度的弦重新输出，得到有轮载作用时高低不平顺的弦测值；
步骤104：获取待检测轨道的静态高低不平顺数据，根据静态高低不平顺数据，得到无轮载作用时高低不平顺的弦测值；
步骤105：根据有轮载作用时高低不平顺的弦测值和无轮载作用时高低不平顺的弦测值，确定待检测轨道的轨道刚度变化和暗坑空吊的检测结果。
由图1所示流程可以得知，本发明实施例中，通过获取待检测轨道的静态轨距不平顺数据和动态轨距不平顺数据；以静态轨距不平顺数据为基准，校正动态轨距不平顺数据的里程偏差，得到校正后的动态检测里程数据；根据校正后的动态检测里程数据，确定待检测轨道的动态高低不平顺数据，基于中点弦测模型，将动态高低不平顺数据按预定长度的弦重新输出，得到有轮载作用时高低不平顺的弦测值；获取待检测轨道的静态高低不平顺数据，根据静态高低不平顺数据，得到无轮载作用时高低不平顺的弦测值；根据有轮载作用时高低不平顺的弦测值和无轮载作用时高低不平顺的弦测值，确定待检测轨道的轨道刚度变化和暗坑空吊的检测结果。通过确定待检测轨道的轨道刚度变化和暗坑空吊的检测结果，能够准确检测出轨枕与道床之间的暗坑空吊，从而提高轨道状态不良区段识别的准确率。
具体实施时，首先获取待检测轨道的静态轨距不平顺数据和动态轨距不平顺数据。铁路轨道几何不平顺检测技术根据有无列车动荷载可分为静态检测和动态检测。静态检测除了采用道尺、弦绳、水准仪等传统手工检测工具外，随着高精度传感器和检测算法的不断进步，轨道检查仪和轨道测量仪等自动化检测设备(简称“轨检小车”)得到了更广泛的应用。以上采用人工或轨检小车测得的不平顺称为轨道静态几何不平顺，它仅能反映轨道不均匀残余变形在长时间累积形成的不平顺。动态检测主要采用轨道检查车(以下简称“轨检车”)，这种在列车以一定速度通过时测得的不平顺称为轨道动态几何不平顺，它能综合反映轨道几何形位和轨下基础结构状态。
具体实施过程中，轨检车检测数据的里程是由轮轴端部的编码器脉冲数量累积计算求得的，每隔一定距离通过里程已知的gps坐标点或射频标签来修正里程。但由于gps定位误差、车轮磨耗导致的轮径变化、车轮横移或摇头运动等因素，均会导致检测数据里程与真实里程产生偏差，使得准确定位数据里程较为困难，必须对动态检测数据的里程偏差进行修正。静态测量中轨道检查仪的里程，是通过小车车轮转速推算，但车速较低并且通过地面标识校准，数据波形能够精确的定位到每一根轨枕上，保证里程精度满足数据分析和现场病害定位的要求。
通过对比分析动、静态轨道几何不平顺数据发现，轨距不平顺的相似程度最大，可以利用相关系数建立动、静态轨距不平顺的相关性来修正动态数据的里程。因此，获取待检测轨道的静态轨距不平顺数据和动态轨距不平顺数据后，以静态轨距不平顺数据为基准，校正动态轨距不平顺数据的里程偏差，得到校正后的动态检测里程数据。具体实施时，以静态轨距不平顺数据为基准，基于相关系数最大化原则，校正动态轨距不平顺数据的里程偏差，得到校正后的动态检测里程数据。
具体实现过程，如图2所示，包括：
步骤201：根据预设的固定里程长度，将静态轨距不平顺数据等间隔划分为多个校准单元；
步骤202：在每个校准单元中，按照预设的采样间隔对静态轨距不平顺数据进行采样，得到每个校准单元的基准数据序列；
步骤203：根据校准单元，在动态轨距不平顺数据中，确定每个校准单元对应的目标修正数据序列；
步骤204：根据每个校准单元的基准数据序列和每个校准单元对应的目标修正数据序列，确定每个校准单元对应的目标修正数据序列与基准数据序列之间的相关系数数组；
步骤205：根据相关系数数组，校正动态轨距不平顺数据的里程偏差，得到校正后的动态检测里程数据。
具体实施过程中，由于轨检车采样间隔为0.25m，轨检小车的采样间隔为0.125m，因此，预设的采样间隔设置为0.25m。
步骤203具体实施过程，如图3所示，包括：
步骤301：确定动态轨距不平顺数据与每个校准单元的基准数据序列之间的里程误差最大值；
步骤302：根据里程误差最大值和校准单元的里程范围，确定每个校准单元对应的里程校正的动态数据选取范围；
步骤303：在每个校准单元对应的里程校正的动态数据选取范围中，按照预设的采样间隔对动态轨距不平顺数据进行采样，得到每个校准单元对应的目标修正数据序列。
步骤205具体实施过程，如图4所示，包括：
步骤401：在每个校准单元对应的相关系数数组中，确定最大的相关系数；
步骤402：在每个校准单元中，将该最大的相关系数对应的目标修正数据中的里程数据修正为该最大的相关系数对应的基准数据中的里程数据；
步骤403：所有校正单元对应的目标修正数据中的里程数据修正后，得到校正后的动态检测里程数据。
具体实施例中，为了减少校正误差，可以对校正单元进行逐个修正，下一个校准单元在前一个校准结果基础上来修正。
为了更好地说明具体的实施过程，给出一个具体例子：
首先以一个固定长度lm，将静态轨距不平顺数据等间隔划分为m个校准单元{y1,y2,…ym}，例如待检测轨道长1000米，预设一个固定长度l为100米，划分出10个校准单元。采样间隔为0.25m，每个校准单元所包含的数据点数为n＝l/0.25。其中，第m个校准单元的静态轨距不平顺数据序列为ym＝{ym(i)|i＝1,2,…,n}，m＝1,2,…,m，称为基准数据序列。
以第1个校准单元为例子，在第1个校准单元中，确定动态轨距不平顺数据与基准数据序列之间的里程误差最大值为lm，选取比第1个校准单元的基准数据里程范围前后各多出lm的动态轨距不平顺数据作为目标修正数据序列，记为q1＝{q1(i)|i＝1,2,…,n+2l/0.25}。
按公式(1)从前向后逐点计算与校准单元等长的动态轨距不平顺数据序列q1与基准数据序列y1之间的相关系数ρ1(k)，k＝1,2,…,2l/0.25，第k次计算所用的动态轨距不平顺数据序列为
找到目标修正数据序列q1中与基准数据序列y1之间的相关性系数ρ1(k)最大的值对应的k值，将基准数据y1的里程数据赋予此k值对应的目标修正数据序列
下一个校准单元在前一个校准结果基础上来修正，从而减小搜索范围，提高计算效率。从理论上讲，这一方法可以将里程误差修正到一个采样间隔内，即±0.25m。待完成全部动态数据的里程校准后，可能存在前后两个校准单元中间有校正数据缺失的情况或两个校准单元对应的校正数据段存在重合的情况，基于校正后的动态检测里程数据对全线进行重采样(重采样是指根据一类象元的信息内插出另一类象元信息的过程)，以确保动态检测里程数据与静态检测里程数据一一对应。
得到校正后的动态检测里程数据后，根据校正后的动态检测里程数据，确定待检测轨道的动态高低不平顺数据，基于校正后的动态检测里程数据，能够得到更准确的待检测轨道的动态高低不平顺数据。基于中点弦测模型，将动态高低不平顺数据按预定长度的弦重新输出，得到有轮载作用时高低不平顺的弦测值；获取待检测轨道的静态高低不平顺数据，根据静态高低不平顺数据，得到无轮载作用时高低不平顺的弦测值。
具体实施例中，基于中点弦测模型，将动态高低不平顺数据按预定长度的弦重新输出，得到有轮载作用时高低不平顺的弦测值，如图6所示，包括：
步骤601：将动态高低不平顺数据，输入预定长度的弦对应的中点弦测模型，得到预定长度弦的中点矢距数据；
步骤602：将预定长度弦的中点矢距数据，确定为有轮载作用时高低不平顺的弦测值。
尽管轨道几何的动态检测和静态检测是采用不同系统对同一对象的测量过程，但2种检测方法在原理上存在差别，动态高低不平顺的检测基于惯性基准法，静态高低不平顺的检测基于弦测法，测量结果存在显著差异。因此，需要将动态高低不平顺转换成与静态检测结果形式一致的弦测值。
具体实施例中，轨道静态几何不平顺采用轨检小车来测量，以0.125m采样间隔按10m弦输出。轨检小车检测速度小于8km/h，重量约40kg，它在线路上行走时对线路的施加的荷载可以忽略不计，因此，可直接将静态高低不平顺数据，作为无轮载作用时高低不平顺的弦测值。
接着分析轨道静态高低不平顺的测量原理：
轨道静态高低不平顺定义为一定弦长下轨道高低偏差的矢距，实际操作中，采用中点弦测模型(mid-chordoffset,mco)定义静态检测的高低不平顺，记作v。当弦长为l、步距为a，则中点矢距的采样间隔为r＝l/(2a)。相应中点矢距vi如式(2)。
式中，fi为第i个点的轨道高低偏差，fi-r和fi+r分别为第i个点所在10m弦起点和终点处的轨道高低偏差。
在上述轨道静态高低不平顺的测量原理的基础上，将弦的预定长度设置为10m，基于式(2)所示的中点弦测模型，即可将动态高低不平顺数据重新按10m弦输出，从而作为有轮载作用时高低不平顺的弦测值。
具体实施时，轨检车主要搭载了gj-5型或gj-6型惯性检测系统来检测轨道动态几何不平顺，2个系统均基于惯性基准原理。轨检系统所搭载的车型为25t型，轴重约17t，最高运营时速为160km/h。
以gj-6型惯性检测系统为例，其高低不平顺检测原理如图7所示。m为车体，k、c代表等效的刚度和阻尼。位移计测量车体与轮轴的相对位移w，加速度计a输出值a的二次积分为车体相对惯性基准的位移z。轨道高低不平顺值f的计算式为：
f＝z-w-r(3)
列车在运营一定里程后，会镟修轮对，车轮不圆顺幅值很小，因此车轮半径r可视为常量，实际测量时，式(3)可简化为：
f＝z-w＝∫∫adtdt-w(4)
其中，车体与轮轴的相对位移w和车体相对惯性基准的位移z，通过一个数字高通滤波器提取指定波长范围内的轨道动态高低不平顺，记为
采用式(2)定义的中点弦测模型，其中，轨道高低偏差采用轨检车采集的轨道动态高低不平顺
得到有轮载作用时高低不平顺的弦测值和无轮载作用时高低不平顺的弦测值后，根据有轮载作用时高低不平顺的弦测值和无轮载作用时高低不平顺的弦测值，确定待检测轨道的轨道刚度变化和暗坑空吊的检测结果。具体实施过程，如图9所示，包括：
步骤901：利用有轮载作用时高低不平顺的弦测值减去无轮载作用时高低不平顺的弦测值，得到弹性检测特征值；其中，该弹性检测特征值为轨道弹性下沉量和暗坑空吊之和；
步骤902：根据弹性检测特征值，确定待检测轨道的轨道刚度变化和暗坑空吊的检测结果。
具体实施例中，由于轨检小车的重量很小，其在线路上检测时可以视为无轮载作用。检测原理如图10所示，δ为测量弦的基线误差，y0为轨面静态不平顺，y1为轨枕与道床之间的暗坑空吊，y2表示前3者之和。即无轮载作用时高低不平顺的弦测值为yl＝δ+y0。
采用10m动态弦重新输出动态高低不平顺的检测原理，如图11所示。y2与图10中含义相同，表示基线误差δ、轨面静态不平顺y0和暗坑空吊y1之和，ykh为列车动荷载下的轨道弹性下沉量。有轮载作用时高低不平顺的弦测值为yh＝y2+ykh。
则弹性检测特征值δy表示为：
轨道垂向刚度k定义为轨道承受的垂直力p与轨道弹性下沉量ykh之比，即k＝p/ykh。由于列车动荷载相对固定，轨道弹性下沉量ykh就可以反映轨道刚度变化情况。而弹性检测特征值δy包含暗坑空吊y1和轨道弹性下沉量ykh两项，因此，δy能够综合反映轨道刚度变化和暗坑空吊的情况。
因此，找到弹性检测特征值δy较大的轨道处，即可检测到因道床板结、路基翻浆冒泥等引起的有砟轨道线路的刚度变化，以及轨枕与道床之间的暗坑空吊。
由此可见，本具体实施例中提供的弹性检测方法，可以准确检测到有砟轨道由于道床板结、路基翻浆冒泥等引起的刚度变化，与现有技术相比，无需要额外开展轨道刚度的现场测试或车载试验，还能够检测轨枕与道床之间的暗坑空吊，不仅减少了检测成本，还提高了检测的准确率。
另一方面，本发明具体实施例所提供的弹性检测方法，直接采用轨检小车测得的静态检测数据和轨检车测得的动态检测数据，即可直接判断有砟轨道的轨道弹性状态，相较于专门安排刚度车来检测的现有技术，本发明所提供的方法检测周期更短，成本低，提高了弹性检测的工作效率。而且地面检测的现有技术，只能检测一个位置的轨道弹性，本发明具体实施例所提供的弹性检测方法能够检测有砟轨道全线的弹性状态，应用范围更广，使用更加便利。
下面给出一具体实例说明本发明实施例如何进行弹性检测。本例应用于某有砟轨道线路的弹性检测过程中。
具体检测流程如图12所示，首先以静态轨距不平顺数据为基准，基于相关系数最大化原则将动态检测数据进行里程偏差修正。然后将里程校准后的动态高低不平顺按10m动态弦重新输出，作为有轮载作用时高低不平顺的弦测值。再将静态测得的10m弦测高低作为无轮载作用时高低不平顺的弦测值。最后，计算两种轮载状态的高低不平顺10m弦测正矢值之差。而动态检测过程中施加在轨道上的轮对动荷载相对固定，因此，动、静态高低不平顺峰值差就可以反映轨道弹性状态。解决现有技术无法检测轨枕与道床之间的暗坑空吊，检测成本高的问题。
执行步骤一：基于相关系数最大化原则修正动态检测数据的里程偏差
校准单元长度取为50m，根据经验，指定该区段里程误差最大值为20m，基于相关系数最大化原则，逐个单元对动态数据进行里程修正。第1个待校单元相关系数随动、静态数据里程差的变化关系如图13所示，相关性最强出现在-7.75m处，相关系数为0.94，因此，需要将该相关系数对应的动态数据的里程统一增大7.75m。
按照上述方法，k15+900～k16+200区段的里程校准结果如图14(a)和图14(b)所示。从图14(a)可以看出，里程校准后动态与静态轨距不平顺波形实现了自动对齐。将k16+050附近的波形放大如图14(b)所示，该区段原始里程最大偏差约为3m，修正后动态数据精确匹配到每个轨枕上。
执行步骤二：将动态检测数据的动态高低不平顺按10m弦测重新输出
该线路k17+000～k18+000区段的动态高低不平顺检测数据部分示意如图15所示，最大峰值为29.0mm。采用式(2)将动态高低不平顺重新输出为10m弦中点矢距，如图16(部分示意图)所示，最大峰值为21.0mm。
执行步骤三：通过动、静态高低不平顺峰值差评判轨道弹性状态
将2mm作为动、静态高低不平顺差的评判标准，超过2mm的区段可以认为存在轨道弹性不良病害。筛选出该条线路可能存在弹性不良的区段共2处，分为位于k16+563和k17+667附近。
位于k16+563附近病害1处的动、静态高低不平顺特征如图17所示，该处动静态高低不平顺峰值差为3.3mm，超过2mm限值。经现场复核确认该处位于涵洞的正上方，道砟泛白，轨枕之间的道砟表面能够明显看到有泥土渗出，存在翻浆冒泥病害。
位于k17+667附近病害2处的动、静态高低不平顺特征如图18所示，该处动、静态高低不平顺峰值差远远超过2mm，达到15.8mm。经现场复核确认该处也存在翻浆冒泥，泛白明显，峰值差最大值处于在钢轨接头位置，并且还存在轨枕空吊。以上可以说明本发明具体应用实施能够准确检测出轨道弹性不良病害处所。
本具体实施可以准确检测到有砟轨道由于道床板结、路基翻浆冒泥等引起的刚度变化，与既有技术相比，无需要额外开展轨道刚度的现场测试或车载试验，还能够检测轨枕与道床之间的暗坑空吊，不仅提高了检测的准确率，还降低了检测的成本。
上述具体应用的实施仅为举例，其余实施方式不再一一赘述。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种轨道弹性检测装置，由于轨道弹性检测装置所解决问题的原理与轨道弹性检测方法相似，因此轨道弹性检测装置的实施可以参见轨道弹性检测方法的实施，重复之处不再赘述，具体结构如图19所示：
轨距不平顺数据获取模块1901，用于获取待检测轨道的静态轨距不平顺数据和动态轨距不平顺数据；
动态里程校正模块1902，用于以静态轨距不平顺数据为基准，校正动态轨距不平顺数据的里程偏差，得到校正后的动态检测里程数据；
动态弦值测量模块1903，用于根据校正后的动态检测里程数据，确定待检测轨道的动态高低不平顺数据，基于中点弦测模型，将动态高低不平顺数据按预定长度的弦重新输出，得到有轮载作用时高低不平顺的弦测值；
静态弦值测量模块1904，用于获取待检测轨道的静态高低不平顺数据，根据静态高低不平顺数据，得到无轮载作用时高低不平顺的弦测值；
轨道弹性检测模块1905，用于根据有轮载作用时高低不平顺的弦测值和无轮载作用时高低不平顺的弦测值，确定待检测轨道的轨道刚度变化和暗坑空吊的检测结果。
具体实施例中，动态里程校正模块1902，具体用于：
以静态轨距不平顺数据为基准，基于相关系数最大化原则，校正动态轨距不平顺数据的里程偏差，得到校正后的动态检测里程数据。
具体地，动态里程校正模块1902的结构，如图20所示，包括：
区段划分单元2001，用于根据预设的固定里程长度，将静态轨距不平顺数据等间隔划分为多个校准单元；
基准数据序列获取单元2002，用于在每个校准单元中，按照预设的采样间隔对静态轨距不平顺数据进行采样，得到每个校准单元的基准数据序列；
目标修正数据序列获取单元2003，用于根据校准单元，在动态轨距不平顺数据中确定每个校准单元对应的目标修正数据序列；
相关系数数组确定单元2004，用于根据每个校准单元的基准数据序列和每个校准单元对应的目标修正数据序列，确定每个校准单元对应的目标修正数据序列与基准数据序列之间的相关系数数组；
里程偏差校正单元2005，用于根据上述相关系数数组，校正动态轨距不平顺数据的里程偏差，得到校正后的动态检测里程数据。
在本发明具体实施例中，目标修正数据序列获取单元2003，具体用于：
确定动态轨距不平顺数据与每个校准单元的基准数据序列之间的里程误差最大值；
根据该里程误差最大值和校准单元的里程范围，确定每个校准单元对应的里程校正的动态数据选取范围；
在每个校准单元对应的里程校正的动态数据选取范围中，按照预设的采样间隔对动态轨距不平顺数据进行采样，得到每个校准单元对应的目标修正数据序列。
在本发明具体实施例中，里程偏差校正单元2005，具体用于：
在每个校准单元对应的相关系数数组中，确定最大的相关系数；
在每个校准单元中，将最大的相关系数对应的目标修正数据中的里程数据修正为该最大的相关系数对应的基准数据中的里程数据；
所有校准单元对应的目标修正数据中的里程数据修正后，得到校正后的动态检测里程数据。
本发明具体实施例中，动态弦值测量模块1903，具体用于：
将动态高低不平顺数据，输入预定长度的弦对应的中点弦测模型，得到预定长度弦的中点矢距数据；
将预定长度弦的中点矢距数据，确定为有轮载作用时高低不平顺的弦测值。
本发明具体实施例中，轨道弹性检测模块1905，具体用于：
利用有轮载作用时高低不平顺的弦测值减去无轮载作用时高低不平顺的弦测值，得到弹性检测特征值；其中，弹性检测特征值为轨道弹性下沉量和暗坑空吊之和；
根据该弹性检测特征值，确定待检测轨道的轨道刚度变化和暗坑空吊的检测结果。
图21为本申请实施例的电子设备2100的系统构成的示意框图。如图21所示，该电子设备2100可以包括中央处理器2101和存储器2102；存储器2102耦合到中央处理器2101。值得注意的是，该图21是示例性的；还可以使用其他类型的结构，来补充或代替该结构，以实现电信功能或其他功能。
一实施例中，轨道弹性检测的功能可以被集成到中央处理器2101中。其中，中央处理器2101可以被配置为进行如下控制：
获取待检测轨道的静态轨距不平顺数据和动态轨距不平顺数据；
以静态轨距不平顺数据为基准，校正动态轨距不平顺数据的里程偏差，得到校正后的动态检测里程数据；
根据校正后的动态检测里程数据，确定待检测轨道的动态高低不平顺数据，基于中点弦测模型，将动态高低不平顺数据按预定长度的弦重新输出，得到有轮载作用时高低不平顺的弦测值；
获取待检测轨道的静态高低不平顺数据，根据静态高低不平顺数据，得到无轮载作用时高低不平顺的弦测值；
根据有轮载作用时高低不平顺的弦测值和无轮载作用时高低不平顺的弦测值，确定待检测轨道的轨道刚度变化和暗坑空吊的检测结果。
从上述描述可知，本申请的实施例提供的电子设备，通过获取待检测轨道的静态轨距不平顺数据和动态轨距不平顺数据；以静态轨距不平顺数据为基准，校正动态轨距不平顺数据的里程偏差，得到校正后的动态检测里程数据；根据校正后的动态检测里程数据，确定待检测轨道的动态高低不平顺数据，基于中点弦测模型，将动态高低不平顺数据按预定长度的弦重新输出，得到有轮载作用时高低不平顺的弦测值；获取待检测轨道的静态高低不平顺数据，根据静态高低不平顺数据，得到无轮载作用时高低不平顺的弦测值；根据有轮载作用时高低不平顺的弦测值和无轮载作用时高低不平顺的弦测值，确定待检测轨道的轨道刚度变化和暗坑空吊的检测结果。通过确定待检测轨道的轨道刚度变化和暗坑空吊的检测结果，能够准确检测出轨枕与道床之间的暗坑空吊，从而提高轨道状态不良区段识别的准确率。
在另一个实施方式中，轨道弹性检测装置可以与中央处理器2101分开配置，例如可以将轨道弹性检测装置配置为与中央处理器2101连接的芯片，通过中央处理器的控制来实现轨道弹性检测功能。
如图21所示，该电子设备2100还可以包括：通信模块2103、输入单元2104、音频处理器2105、显示器2106、电源2107。值得注意的是，电子设备2100也并不是必须要包括图21中所示的所有部件；此外，电子设备2100还可以包括图21中没有示出的部件，可以参考现有技术。
如图21所示，中央处理器2101有时也称为控制器或操作控件，可以包括微处理器或其他处理器装置和/或逻辑装置，该中央处理器2101接收输入并控制电子设备2100的各个部件的操作。
其中，存储器2102，例如可以是缓存器、闪存、硬驱、可移动介质、易失性存储器、非易失性存储器或其它合适装置中的一种或更多种。可储存上述与失败有关的信息，此外还可存储执行有关信息的程序。并且中央处理器2101可执行该存储器2102存储的该程序，以实现信息存储或处理等。
输入单元2104向中央处理器2101提供输入。该输入单元2104例如为按键或触摸输入装置。电源2107用于向电子设备2100提供电力。显示器2106用于进行图像和文字等显示对象的显示。该显示器例如可为lcd显示器，但并不限于此。
该存储器2102可以是固态存储器，例如，只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、sim卡等。还可以是这样的存储器，其即使在断电时也保存信息，可被选择性地擦除且设有更多数据，该存储器的示例有时被称为eprom等。存储器2102还可以是某种其它类型的装置。存储器2102包括缓冲存储器2121(有时被称为缓冲器)。存储器2102可以包括应用/功能存储部2122，该应用/功能存储部2122用于存储应用程序和功能程序或用于通过中央处理器2101执行电子设备2100的操作的流程。
存储器2102还可以包括数据存储部2123，该数据存储部2123用于存储数据，例如联系人、数字数据、图片、声音和/或任何其他由电子设备使用的数据。存储器2102的驱动程序存储部2124可以包括电子设备的用于通信功能和/或用于执行电子设备的其他功能(如消息传送应用、通讯录应用等)的各种驱动程序。
通信模块2103即为经由天线2108发送和接收信号的发送机/接收机2103。通信模块(发送机/接收机)2103耦合到中央处理器2101，以提供输入信号和接收输出信号，这可以和常规移动通信终端的情况相同。
基于不同的通信技术，在同一电子设备中，可以设置有多个通信模块2103，如蜂窝网络模块、蓝牙模块和/或无线局域网模块等。通信模块(发送机/接收机)2103还经由音频处理器2105耦合到扬声器2109和麦克风2110，以经由扬声器2109提供音频输出，并接收来自麦克风2110的音频输入，从而实现通常的电信功能。音频处理器2105可以包括任何合适的缓冲器、解码器、放大器等。另外，音频处理器2105还耦合到中央处理器2101，从而使得可以通过麦克风2110能够在本机上录音，且使得可以通过扬声器2109来播放本机上存储的声音。
本发明的实施例还提供能够实现上述实施例中的轨道弹性检测方法中全部步骤的一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的轨道弹性检测的全部步骤，例如，所述处理器执行所述计算机程序时实现下述步骤：
获取待检测轨道的静态轨距不平顺数据和动态轨距不平顺数据；
以静态轨距不平顺数据为基准，校正动态轨距不平顺数据的里程偏差，得到校正后的动态检测里程数据；
根据校正后的动态检测里程数据，确定待检测轨道的动态高低不平顺数据，基于中点弦测模型，将动态高低不平顺数据按预定长度的弦重新输出，得到有轮载作用时高低不平顺的弦测值；
获取待检测轨道的静态高低不平顺数据，根据静态高低不平顺数据，得到无轮载作用时高低不平顺的弦测值；
根据有轮载作用时高低不平顺的弦测值和无轮载作用时高低不平顺的弦测值，确定待检测轨道的轨道刚度变化和暗坑空吊的检测结果。
从上述的描述可知，本发明实施例提供的计算机可读存储介质，通过获取待检测轨道的静态轨距不平顺数据和动态轨距不平顺数据；以静态轨距不平顺数据为基准，校正动态轨距不平顺数据的里程偏差，得到校正后的动态检测里程数据；根据校正后的动态检测里程数据，确定待检测轨道的动态高低不平顺数据，基于中点弦测模型，将动态高低不平顺数据按预定长度的弦重新输出，得到有轮载作用时高低不平顺的弦测值；获取待检测轨道的静态高低不平顺数据，根据静态高低不平顺数据，得到无轮载作用时高低不平顺的弦测值；根据有轮载作用时高低不平顺的弦测值和无轮载作用时高低不平顺的弦测值，确定待检测轨道的轨道刚度变化和暗坑空吊的检测结果。通过确定待检测轨道的轨道刚度变化和暗坑空吊的检测结果，能够准确检测出轨枕与道床之间的暗坑空吊，从而提高轨道状态不良区段识别的准确率。
综上所述，本发明实施例提供的轨道弹性检测方法及装置具有如下优点：
通过获取待检测轨道的静态轨距不平顺数据和动态轨距不平顺数据；以静态轨距不平顺数据为基准，校正动态轨距不平顺数据的里程偏差，得到校正后的动态检测里程数据；根据校正后的动态检测里程数据，确定待检测轨道的动态高低不平顺数据，基于中点弦测模型，将动态高低不平顺数据按预定长度的弦重新输出，得到有轮载作用时高低不平顺的弦测值；获取待检测轨道的静态高低不平顺数据，根据静态高低不平顺数据，得到无轮载作用时高低不平顺的弦测值；根据有轮载作用时高低不平顺的弦测值和无轮载作用时高低不平顺的弦测值，确定待检测轨道的轨道刚度变化和暗坑空吊的检测结果。通过确定待检测轨道的轨道刚度变化和暗坑空吊的检测结果，能够准确检测出轨枕与道床之间的暗坑空吊，从而提高轨道状态不良区段识别的准确率。
通过直接采用轨检小车测得的静态检测数据和轨检车测得的动态检测数据，即可直接判断有砟轨道的轨道弹性状态，相较于专门安排刚度车来检测的现有技术，检测周期更短，成本低，提高了弹性检测的工作效率。而且相较于只能检测一个位置的轨道弹性状态的地面检测现有技术，本发明具体实施例所提供的弹性检测方法，能够检测有砟轨道全线的弹性状态，应用范围更广，使用更加便利。
虽然本发明提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或客户端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。
本领域技术人员应明白，本说明书的实施例可提供为方法、装置(系统)或计算机程序产品。因此，本说明书实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明并不局限于任何单一的方面，也不局限于任何单一的实施例，也不局限于这些方面和/或实施例的任意组合和/或置换。而且，可以单独使用本发明的每个方面和/或实施例或者与一个或更多其他方面和/或其实施例结合使用。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
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