一种确定铁路轨道健康状态的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种确定铁路轨道健康状态的方法及系统。所述方法包括：对铁路轨道按预设长度进行划分，得到轨道网格；获取每个轨道网格中的轨道设备；获取轨道网格中轨道设备的健康状况影响指标，影响指标包括使用性能类评价指标、结构完整性类评价指标、安全性类评价指标和外观类评价指标；对影响指标进行模糊化处理；建立铁路轨道健康状态综合评定模糊规则库；获取综合评价指标；判断综合评价指标所属的阈值范围；根据综合评价指标所属的阈值范围确定铁路轨道的健康状态。本发明专利技术能够全面地对铁路轨道状态进行评价，提高铁路轨道健康状态评定的可靠性，进而更好地组织安排维修。

【技术实现步骤摘要】
一种确定铁路轨道健康状态的方法及系统
本专利技术涉及铁路运输
，特别是涉及一种确定铁路轨道健康状态的方法及系统。
技术介绍
铁路轨道是一种典型的线性资产，是多种设备的集合体，包括钢轨、轨枕、道床、联结零件和防爬设备等。铁路轨道由于在空间上呈线性连续分布特点，其状态劣化、病害发生受到多种因素影响。而铁路状态评定指标不仅能够描述铁路轨道设备的运行状态，同样指导着铁路生产部门维修决策的目标与方向，不合理的状态评定指标体系将会导致不恰当的维修活动。因此，如何利用合理的状态评定指标体系对铁路轨道进行可靠的维修至关重要。依据铁路总公司现行的《铁路线路修理规则》(铁运[2006]146号)、《高速铁路无砟轨道线路维修规则(试行)》(铁运[2012]83号)、《高速铁路有砟轨道线路维修规则(试行)》(铁运[2013]29号)等，铁路现场目前主要采用病害类型、病害等级、病害数量、病害扣分，及评定轨道区段整体不平顺性的轨道质量指数TQI等指标对铁路轨道设备状态进行度量。这些状态评定指标主要反映铁路轨道内某一类设备在某一时间断面的病害信息。这种传统的状态评定方法主要适用于故障修、周期修的维修模式。但目前我国铁路，尤其是对于要求保证“高可靠性、高稳定性、高平顺性”的高速铁路的维修模式正逐步向基于状态的预防修转变。目前，对铁路的健康状况进行评价，一是单独评定轨道内的某一类设备的状态，忽略了铁路轨道内各设备状态劣化的联动性，评定对象不能反映铁路轨道是多种设备的集合体；二是对于铁路轨道这种典型的线性资产，一般按照整条线、区间、里程位置点评定轨道内某一类设备状态，存在轨道健康状态的评定对象不一致、评定对象的长度不一致等问题；三是现行的铁路轨道状态评定指标，只反映了铁路轨道在某一时间断面的病害信息，缺少反映轨道状态变化趋势的评定指标。因此，铁路现行的轨道健康状态评定指标体系，不能全面地评定铁路轨道状态，导致对于铁路轨道健康状态的确定的可靠性低，难以支撑轨道维修模式向预防修、精细修、集中修的转变。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种确定铁路轨道健康状态的方法及系统，以全面地评定铁路轨道状态，进而提高铁路轨道健康状态确定的可靠性。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种确定铁路轨道健康状态的方法，包括：对铁路轨道按预设长度进行划分，得到轨道网格；获取每个所述轨道网格中的轨道设备，所述轨道设备包括钢轨、轨枕、道床、联结零件及防爬设备；获取所述轨道网格中所述轨道设备的健康状况影响指标，所述影响指标包括使用性能类评价指标、结构完整性类评价指标、安全性类评价指标和外观类评价指标；对所述影响指标进行模糊化处理；依据模糊化处理后的所述影响指标，建立铁路轨道健康状态综合评定模糊规则库；依据所述规则库，获取综合评价指标；判断所述综合评价指标所属的阈值范围；根据所述综合评价指标所属的阈值范围确定所述铁路轨道的健康状态。可选的，所述轨道网格的长度为200米。可选的，所述使用性能类评价指标，具体包括：轨道质量等级、轨道局部不平顺指标、轨道质量指数、轨道质量指数变化率、轨道几何局部超限个数、轨道几何局部超限扣分、脱轨系数、轮重减载率以及轮轴横向力；所述轨道质量等级是依据轨道质量指数、轨检仪检测超限病害个数、车载式添乘仪检测超限病害个数以及便携式添乘仪检测超限病害个数确定的。可选的，所述结构完整性类评价指标，具体包括：轨道结构指数、钢轨伤损数、道床病害数以及轨道结构性病害数，所述轨道结构指数是依据钢轨病害数、联结零件病害数、轨枕病害数以及道床病害数确定的，所述轨道结构性病害数是依据轨枕病害数、联结零件病害数以及防爬设备病害数确定的。可选的，所述安全性类评价指标，具体包括：平均病害率、平均病害时间间隔、病害重复度、病害集中度、平均维修时间、失效率和使用寿命；所述平均病害率的计算如下：其中i表示轨道网格的第i个轨道设备，I表示轨道网格内设备总数，j表示轨道网格的第j类病害，J表示病害类型的总数，ωi表示第i个设备的权重，θj表示第j类病害的权重，Mij(t)表示第i个设备的第j类病害在时间跨度t内的发生次数；所述平均病害时间间隔的计算如下：其中，M(t)表示轨道网格内各设备病害在时间跨度t内的发生次数；所述病害重复度的计算如下：其中，K表示重复病害类型的总个数，表示预设时间范围内第i个设备的第k类病害的重复发生次数，表示第i个设备的第k类重复病害的权重，Δi表示第i个设备的病害的重复度，βi表示第i个设备的病害重复度的权重，Δ表示轨道网格的病害重复度；所述病害集中度的计算如下：其中，表示第i个设备的第j类病害权重，表示预设时间范围内第i个设备的第j类病害的个数，l表示轨道网格的区段长度，θi表示第i个设备的病害集中度，βi表示第i个设备的权重，θ表示轨道网格的病害集中度；所述平均维修时间计算如下：其中，M表示轨道网格在预设时间范围内发生的病害总数，表示第n个设备病害的发现时间，表示第n个设备病害的的整治时间。可选的，所述外观类评价指标，具体包括：钢轨表面清洁度、道床脏污率、轨道结构表面脏污程度，所述轨道结构表面脏污程度是依据轨枕的脏污程度、联结零件的脏污程度以及防爬设备的脏污程度确定的。一种确定铁路轨道健康状态的系统，包括：网格划分模块，用于对铁路轨道按预设长度进行划分，得到轨道网格；轨道设备获取模块，用于获取每个所述轨道网格中的轨道设备，所述轨道设备包括钢轨、轨枕、道床、联结零件及防爬设备；影响指标获取模块，用于获取所述轨道网格中所述轨道设备的健康状况影响指标，所述影响指标包括使用性能类评价指标、结构完整性类评价指标、安全性类评价指标和外观类评价指标；模糊化处理模块，用于对所述影响指标进行模糊化处理；规则库建立模块，用于依据模糊化处理后的所述影响指标，建立铁路轨道健康状态综合评定模糊规则库；综合评价指标获取模块，用于依据所述规则库，获取综合评价指标；判断模块，用于判断所述综合评价指标所属的阈值范围；健康状态确定模块，用于根据所述综合评价指标所属的阈值范围确定所述铁路轨道的健康状态。可选的，所述影响指标获取模块，具体包括：平均病害率获取单元，用于获取平均病害率，所述平均病害率的计算如下：其中i表示轨道网格的第i个轨道设备，I表示轨道网格内设备总数，j表示轨道网格的第j类病害，J表示病害类型的总数，ωi表示第i个设备的权重，θj表示第j类病害的权重，表示第i个设备的第j类病害在时间跨度t内的发生次数；平均病害时间间隔获取单元，用于获取平均病害时间间隔，所述平均病害时间间隔的计算如下：其中，M(t)表示轨道网格内各设备病害在时间跨度t内的发生次数；病害重复度获取单元，用于获取病害重复度，所述病害重复度的计算如下：其中，K表示重复病害类型的总个数，表示预设时间范围内第i个设备的第k类病害的重复发生次数，表示第i个设备的第k类重复病害的权重，Δi表示第i个设备的病害的重复度，βi表示第i个设备的病害重复度的权重，Δ表示轨道网格的病害重复度；病害集中度获取单元，用于获取病害集中度，所述病害集中度的计算如下：其中，表示第i个设备的第j类病害权重，表示预设时间范围内第i个设备的第j类病害的个数，l表示轨道网格的区段长度，θi表示第i个设备的病害集中度，βi表示第i个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定铁路轨道健康状态的方法，其特征在于，包括：对铁路轨道按预设长度进行划分，得到轨道网格；获取每个所述轨道网格中的轨道设备，所述轨道设备包括钢轨、轨枕、道床、联结零件及防爬设备；获取所述轨道网格中所述轨道设备的健康状况影响指标，所述影响指标包括使用性能类评价指标、结构完整性类评价指标、安全性类评价指标和外观类评价指标；对所述影响指标进行模糊化处理；依据模糊化处理后的所述影响指标，建立铁路轨道健康状态综合评定模糊规则库；依据所述规则库，获取综合评价指标；判断所述综合评价指标所属的阈值范围；根据所述综合评价指标所属的阈值范围确定所述铁路轨道的健康状态。

【技术特征摘要】
1.一种确定铁路轨道健康状态的方法，其特征在于，包括：对铁路轨道按预设长度进行划分，得到轨道网格；获取每个所述轨道网格中的轨道设备，所述轨道设备包括钢轨、轨枕、道床、联结零件及防爬设备；获取所述轨道网格中所述轨道设备的健康状况影响指标，所述影响指标包括使用性能类评价指标、结构完整性类评价指标、安全性类评价指标和外观类评价指标；对所述影响指标进行模糊化处理；依据模糊化处理后的所述影响指标，建立铁路轨道健康状态综合评定模糊规则库；依据所述规则库，获取综合评价指标；判断所述综合评价指标所属的阈值范围；根据所述综合评价指标所属的阈值范围确定所述铁路轨道的健康状态。2.根据权利要求1所述的一种确定铁路轨道健康状态的方法，其特征在于，所述轨道网格的长度为200米。3.根据权利要求1所述的一种确定铁路轨道健康状态的方法，其特征在于，所述使用性能类评价指标，具体包括：轨道质量等级、轨道局部不平顺指标、轨道质量指数、轨道质量指数变化率、轨道几何局部超限个数、轨道几何局部超限扣分、脱轨系数、轮重减载率以及轮轴横向力；所述轨道质量等级是依据轨道质量指数、轨检仪检测超限病害个数、车载式添乘仪检测超限病害个数以及便携式添乘仪检测超限病害个数确定的。4.根据权利要求1所述的一种确定铁路轨道健康状态的方法，其特征在于，所述结构完整性类评价指标，具体包括：轨道结构指数、钢轨伤损数、道床病害数以及轨道结构性病害数，所述轨道结构指数是依据钢轨病害数、联结零件病害数、轨枕病害数以及道床病害数确定的，所述轨道结构性病害数是依据轨枕病害数、联结零件病害数以及防爬设备病害数确定的。5.根据权利要求1所述的一种确定铁路轨道健康状态的方法，其特征在于，所述安全性类评价指标，具体包括：平均病害率、平均病害时间间隔、病害重复度、病害集中度、平均维修时间、失效率和使用寿命；所述平均病害率的计算如下：其中i表示轨道网格的第i个轨道设备，I表示轨道网格内设备总数，j表示轨道网格的第j类病害，J表示病害类型的总数，ωi表示第i个设备的权重，θj表示第j类病害的权重，表示第i个设备的第j类病害在时间跨度t内的发生次数；所述平均病害时间间隔的计算如下：其中，M(t)表示轨道网格内各设备病害在时间跨度t内的发生次数；所述病害重复度的计算如下：其中，K表示重复病害类型的总个数，表示预设时间范围内第i个设备的第k类病害的重复发生次数，表示第i个设备的第k类重复病害的权重，Δi表示第i个设备的病害的重复度，βi表示第i个设备的病害重复度的权重，Δ表示轨道网格的病害重复度；所述病害集中度的计算如下：其中，表示第i个设备的第j类病害权重，表示预设时间范围内第i个设备的第j类病害的个数，l表示轨道网格的区段长度，θi表示第i个设备的病害集中度，βi表示第i个设备的权重，θ表示轨道网格的病害集中度；所述平均维修时间计算如下：

【专利技术属性】
技术研发人员：刘仍奎，王福田，邵凯，王妍，白磊，李擎，
申请(专利权)人：北京交通大学，北京易华录信息技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11