一种基于噪音检测的列车及钢轨状态监测装置及方法与流程

本发明涉及列车噪音检测领域，具体涉及一种基于噪音检测的列车及钢轨状态监测装置及方法。

背景技术：

目前有人驾驶的列车运行系统中，有经验的司机可判断出列车运行过程中的异响，以及时发现车辆可能存在的安装装置松脱、部分设备工作不正常、列车碰到异物或钢轨存在裂缝等问题，但这一能力并不是每个司机都具备的，人为判断存在很大的主观性和偶然性，并且对于无人值守的全自动驾驶列车而言就更加不具备司机人工判断的条件。

经过检索，中国专利公开号为cn206523226u公开了一种道路噪音监控设备，包括蓄电池、信息处理器和声纹处理器，所述蓄电池安装在装配底座上方，所述装配底座的侧壁上设置有充电桩，所述充电桩上方设置有启动按钮，所述信息处理器安装在所述装配底座的上方，所述信息处理器上设置有散热孔，所述信息处理器上安装有取景拍摄头，所述信息处理器通过信息储存器与所述声纹处理器相连接，所述声纹处理器的另一侧安装有录音筒。该实用新型可以针对性的对噪音过大的汽车的牌号、颜色、车型信息进行拍照记录，并且进行储存，方便日后复核，从而对噪音监测提供依据。但该发明针对的是汽车噪音进行拍照记录，不适用于列车及钢轨状态监测。

技术实现要素：

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噪音检测的列车及钢轨状态监测装置及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于噪音检测的列车及钢轨状态监测装置，包括车载部分、轨旁部分和车地无线部分，所述的车载部分通过车地无线部分与轨旁部分连接，所述的车载部分设有用于噪声采集的音频采集器，所述的音频采集器采用的音频信息通过车地无线部分传输给轨旁部分，所述的轨旁部分设有用于音频比较器，所述的音频比较器对接收的音频信号进行鉴别，并对符合条件的音频信号给出告警。

优选地，所述的车载部分还包括车载控制器、音频梳理器、时钟信息接口单元、位置信息接口单元和音频数字化处理器，所述的音频采集器通过音频梳理器连接音频数字化处理器，所述的时钟信息接口单元和位置信息接口单元一端分别连接车载控制器，另一端连接音频数字化处理器。

优选地，所述的音频采集器和音频梳理器通过射频信号连接。

优选地，所述的音频采集器安装于列车车体外。

优选地，所述的车地无线部分包括无线发送装置、无线网络和无线接收装置，所述的无线发送装置安装于列车上，所述的无线接收装置安装于轨旁，所述的无线发送装置一端连接音频数字化处理器，另一端通过无线网络连接无线接收装置的一端，所述的无线接收装置的另一端连接轨旁部分。

优选地，所述的轨旁部分还包括实时音频数据库、特征音频数据库、车辆专家工作站和特征音频编辑工作站，所述的车地无线部分通过实时音频数据库连接音频比较器，所述的特征音频编辑工作站通过特征音频数据库连接音频比较器，所述的音频比较器连接车辆专家工作站。

优选地，所述的特征音频数据库为前期建立，后期可通过特征音频编辑工作站对特征音频数据库进行特征音频的录入、编辑及维护。

一种基于噪音检测的列车及钢轨状态监测装置的方法，包括以下步骤：

(1)列车上电，所述的监测装置自检并初始化，转入(2)；

(2)音频采集器分别采集关键设备安装位置、车轮及障碍物处的噪音信号，转入(3)；

(3)采集到的噪音信号经音频滤波和梳理后开始数模转换，转入(4)；

(4)转换后的数字音频信号进行分段，同时，音频数字化处理器从车载控制器处获得列车的位置信息及时钟信息，转入(5)；

(5)将位置信息和时钟信息标记进入对应分段的数字音频信号，转入(6)；

(6)带有标记的数字音频信号通过车地无线部分传送至轨旁部分，转入(7)；

(7)所述的轨旁部分接收到数字音频信号后，将其存入实时音频数据库，转入(8)；

(8)音频比较器将实时音频数据库中的音频与特征音频数据库中的音频进行比较，如果系统自动比较到相同，转入(9)；否则，转入(13)；

(9)车辆专家工作站进行报警，给出异响可能，转入(10)；

(10)车辆专家工作站确认是否设备异常，如果是，转入(11)，如果否，转入(12)

(11)车辆专家工作站确认后安排相关人员处置；

(12)若车辆专家工作站并非设备异常则对特征音频数据库中的特征音频进行修正更新；

(13)车辆专家工作站对实时音频数据库中的音频抽查获取到异常音频，转入(14)；

(14)通知相关人员处置，同时将相应音频纳入特征音频数据库。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、系统漏检率低，通过对列车全过程噪音的检测并与特征音频数据库进行比对，防止人为主观因素导致的异响未被发现。

2、系统自学习能力强，通过运行过程中不断增添特征音频，而进一步减少漏检的可能性，提高正确识别车辆及钢轨异常的能力。

3、对于无人值守的全自动驾驶系统而言，在没有司机和多职能队伍上车的情况下，有效解决了对车辆及钢轨状态的辅助监测问题。

4、优异的性能表现，相对于之前的模拟技术及纯音频信号处理，目前成熟音频数字化处理、高带宽的数据网络和大容量数据存储计算技术，可取得优异的性能表现。

附图说明

图1为本发明的车载部分流程图；

图2为本发明中的轨旁部分流程图；

图3为本发明的系统结构示意图。

其中1为音频采集器，2为音频梳理器，3为时钟信息接口单元，4为位置信息接口单元，5为特定信息接口单元，6为音频数字化处理器，7为实时音频数据库，8为特征音频数据库，9为音频比较器，10为车辆专家工作站，11为特征音频编辑工作站，12为车载控制器，13为无线发送装置，14为无线接收装置。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

如图3所示，一种基于噪音检测的列车及钢轨状态监测装置，包括：车载部分、轨旁部分和车地无线部分；所述的车载部分用于音频信号的采集、梳理、数字化和标记；所述的车地无线部分用于数字化音频信号的传输；所述的轨旁部分用于音频信号的鉴别，对符合条件的音频信号给出告警。

优选的，所述的车载部分包括车载控制器12、音频采集器1、音频梳理器2、时钟信息接口单元3、位置信息接口单元4、特定信息接口单元5和音频数字化处理器6，所述的音频采集器1安装于列车车体外，所述的音频采集器1通过音频梳理器2连接音频数字化处理器6、所述的时钟信息接口单元3和位置信息接口单元4一端分别连接车载控制器12，另一端连接音频数字化处理器6。其中特定信息接口单元5为行车过程中采集到的车厢内乘客触发紧急手柄、紧急对讲、逃生门及灭火器等设备时采集到的信息。

所述的车载部分中，除所述的音频采集器1和音频梳理器2通过射频连接，其余的连接均为网络连接。

所述的音频采集器1根据需要安装于车体外若干个关键设备部分及车轮附近。

所述的车地无线部分包括无线发送装置13、无线接收装置14和无线网络，所述的无线发送装置13安装于列车上，所述的无线接收装置14安装于轨旁，所述的无线发送装置13一端连接音频数字化处理器6，另一端通过无线网络连接无线接收装置14的一端，所述的无线接收装置14的另一端连接轨旁部分。

所述的轨旁部分包括实时音频数据库7、特征音频数据库8、音频比较器9、车辆专家工作站10和特征音频编辑工作站11，所述的车地无线部分通过实时音频数据库7连接音频比较器9，所述的特征音频编辑工作站11通过特征音频数据库8连接音频比较器9，所述的音频比较器9连接车辆专家工作站10。

所述的特征音频数据库8为前期建立，后期可通过特征音频编辑工作站11对特征音频数据库8进行特征音频的录入、编辑及维护。

如图1和图2所示，一种使用基于噪音检测的列车及钢轨状态监测装置的方法，包括以下步骤：

(1)列车上电，所述的车载噪音监测装置自检并初始化，转入(2)；

(2)音频采集器1分别采集关键设备安装位置、车轮及障碍物检测装置处的噪音信号,转入(3)；

(3)采集到的噪音信号经音频滤波和梳理后开始数模转换,转入(4)；

(4)转换后的数字音频信号进行分段，同时，音频数字化处理器6从车载控制器12处获得列车的位置信息及时钟信息，从车辆处获得特定信息,转入(5)；

(5)所述的位置信息、钟信息和特定信息标记进对应分段的数字音频信号,转入(6)；

(6)带有标记的数字音频信号通过车地无线部分传送至轨旁部分,转入(7)。

(7)所述的轨旁部分接收到数字音频信号后，将其存入实时音频数据库7,转入(8)；

(8)音频比较器9将实时音频数据库7中的音频与特征音频数据库8中的音频进行比较，如果系统自动比较到相同，转入(9)；否则，转入(13)；

(9)车辆专家工作站10向车辆专家报警，给出异响可能，转入(10)；

(10)车辆专家工作站10确认是否设备异常，如果是，转入(11)，如果否，转入(12)；

(11)车辆专家工作站10确认后安排相关人员处置；

(12)若车辆专家工作站10确认并非设备异常则对特征音频数据库8中的特征音频进行修正更新；

(13)车辆专家工作站10对实时音频数据库7中的音频抽查或通过其它手段部分获取到异常音频，转入(14)；

(14)通知相关人员处置，同时将相应音频纳入特征音频数据库8。

针对项目实例，该装置需要配置至少1套特征音频数据库8、1套实时音频数据库7、2套音频比较器9、至少1套车辆专家工作站10和1套特征音频编辑工作站11，每列车需要配置1套音频采集器1(至少包括10个采集点)、1套音频梳理器2、1套音频数字化处理器6，并与车载控制器12和车辆tims增加相应接口，车地之间可复用已有无线系统或配置一套无线系统。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。