一种机车车轮失圆检测方法、装置、设备及系统制造方法及图纸

本申请公开了机车车轮失圆检测方法，包括获取待测车轮的多个轴箱垂向振动加速度和多个轮轨噪声信号；分别对多个轴箱垂向振动加速度和多个轮轨噪声信号进行特征提取，并将对应提取到的振动特征参数和噪声信号特征参数融合为待测车轮的待测特征参数点；确定待测特征参数点与预设对应关系集合中预设特征参数点的距离，其中，预设对应关系集合为预设特征参数点和车轮状态的对应关系集合，车轮状态包括单一状态和组合状态；根据与距离对应的预设特征参数点的状态，确定待测车轮的状态，待测特征参数点融合轴箱垂向振动加速度和轮轨噪声信号的特征参数，提高检测准确性，且检测不局限于车轮的某一种状态。本申请还提供具有上述优点的装置、设备和系统。

A detection method, device, equipment and system of locomotive wheel out of round

【技术实现步骤摘要】
一种机车车轮失圆检测方法、装置、设备及系统
本申请涉及轨道交通
，特别是涉及一种机车车轮失圆检测方法、装置、设备及系统。
技术介绍
车轮失圆是指车轮踏面型面发生变化，可以分为局部失圆，如车轮扁疤、踏面擦伤、踏面剥离、踏面凸起等，以及以车轮多边形化为主的全周失圆。车轮失圆会引起机车-轨道系统发生一系列的动力响应变化，对行车稳定性、舒适性、安全性以及车辆-轨道系统中各个部件的使用寿命产生重要影响，车轮的外形对机车的平稳、安全运行起着非常重要的作用。因此，对车轮进行失圆检测具有重要意义。车轮失圆动态检测对列车的正常运营不会造成影响，并且具有自动化程度高、检测速度快的优点，成为近年来研究热点。目前，对车轮失圆进行检测的方式主要是将采集机车轴箱加速度的传感器安装在机车上，通过采集轴箱加速度检测车轮故障引起的振动信号变化，不仅可以对车轮全周状态进行检测，还可以较为准确地定位故障车轮，但振动信号可能会因为受到轨面缺陷、轨缝、曲线等干扰因素的影响，引起对车轮状态的误判，检测精度低，并且目前通过加速度只能对局部失圆中的一种缺陷情况进行检测，而车轮实际情况往往是多种失圆缺陷交织杂合，单一缺陷的检测往往会受到其他缺陷的干扰，缺陷检测种类单一并且检测结果不准确。因此，如何提高车轮失圆检测精度以及如何对车轮状态进行综合性检测是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本申请的目的是提供一种机车车轮失圆检测方法、装置、设备及系统，以对车轮状态进行检测且提高车轮失圆检测的准确度。为解决上述技术问题，本申请提供一种机车车轮失圆检测方法，包括：获取待测车轮的多个轴箱垂向振动加速度和多个轮轨噪声信号；分别对多个所述轴箱垂向振动加速度和多个所述轮轨噪声信号进行特征提取，并将对应提取到的振动特征参数和噪声信号特征参数融合为所述待测车轮的待测特征参数点；确定所述待测特征参数点与预设对应关系集合中预设特征参数点的距离，其中，所述预设对应关系集合为预设特征参数点和车轮状态的对应关系集合，所述车轮状态包括单一状态和组合状态；根据与所述距离对应的所述预设特征参数点的状态，确定所述待测车轮的状态。可选的，所述确定所述待测特征参数点与预设对应关系集合中预设特征参数点的距离包括：根据高维欧氏距离公式，确定所述待测特征参数点与预设对应关系集合中每一个预设特征参数点的距离。可选的，根据与所述距离对应的所述预设特征参数点的状态，确定所述待测车轮的状态包括：从所述距离中提取预设数量个距离作为选定距离，且所述选定距离为当所述距离按由小到大顺序排列时前预设数量个距离；获取与所述选定距离对应的预设特征参数点的状态以及所有预设特征参数点的各个状态的比例；确定所述各个状态的比例中最高的比例对应的状态为所述待测车轮的状态。可选的，所述分别对多个所述轴箱垂向振动加速度和多个所述轮轨噪声信号进行特征提取包括：提取多个所述轴箱垂向振动加速度的波形指标、峰值指标、脉冲指标、裕度指标、峭度指标；提取多个所述轮轨噪声信号的时域平均值、时域中值、时域标准差、主频率、梅尔频率倒谱系数。可选的，提取所述梅尔频率倒谱系数的过程包括：对多个所述轮轨噪声信号依次进行预加重、分帧、加窗，得到多个短时分析窗；采用快速傅里叶变换对每一个所述短时分析窗进行变换，得到预处理频谱；利用梅尔滤波器组将所述预处理频谱转换为梅尔频谱；对所述梅尔频谱进行倒谱分析，得到所述梅尔频率倒谱系数。可选的，在所述提取多个所述轴箱垂向振动加速度的波形指标、峰值指标、脉冲指标、裕度指标、峭度指标之前，还包括：对多个所述轴箱垂向振动加速度进行消噪滤波处理。可选的，在所述确定所述待测车轮的状态之后，还包括：发送所述待测车轮的状态至预设终端。本申请还提供一种机车车轮失圆检测装置，包括：获取模块，用于获取待测车轮的多个轴箱垂向振动加速度和多个轮轨噪声信号；特征提取与融合模块，用于分别对多个所述轴箱垂向振动加速度和多个所述轮轨噪声信号进行特征提取，并将对应提取到的振动特征参数和噪声信号特征参数融合为所述待测车轮的待测特征参数点；第一确定模块，用于确定所述待测特征参数点与预设对应关系集合中预设特征参数点的距离，其中，所述预设对应关系集合为预设特征参数点和车轮状态的对应关系集合，所述车轮状态包括单一状态和组合状态；第二确定模块，用于根据与所述距离对应的所述预设特征参数点的状态，确定所述待测车轮的状态。本申请还提供一种机车车轮失圆检测设备，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述任一种所述机车车轮失圆检测方法的步骤。本申请还提供一种机车车轮失圆检测系统，包括用于采集轴箱垂向振动加速度和轮轨噪声信号的数据采集设备以及上述的机车车轮失圆检测设备。本申请所提供的机车车轮失圆检测方法，包括获取待测车轮的多个轴箱垂向振动加速度和多个轮轨噪声信号；分别对多个所述轴箱垂向振动加速度和多个所述轮轨噪声信号进行特征提取，并将对应提取到的振动特征参数和噪声信号特征参数融合为所述待测车轮的待测特征参数点；确定所述待测特征参数点与预设对应关系集合中预设特征参数点的距离，其中，所述预设对应关系集合为预设特征参数点和车轮状态的对应关系集合，所述车轮状态包括单一状态和组合状态；根据与所述距离对应的所述预设特征参数点的状态，确定所述待测车轮的状态标签。可见，本申请中的车轮失圆检测方法通过获取待测车轮的多个轴箱垂向振动加速度和轮轨噪声信号，进而分别从轴箱垂向振动加速度和轮轨噪声信号中提取特征参数，并将提取到的特征参数融合为待测车轮的待测特征参数点，再计算待测特征参数点与预设对应关系集合中预设特征参数点的距离，其中，特征参数点都已知其是否为失圆及其失圆类型等状态，从而根据距离对应的预设特征参数点的状态，确定所述待测车轮的状态类型，待测车轮的待测特征参数点中融合了轴箱垂向振动加速度和轮轨噪声信号的特征参数，避免采用单一的轴箱垂向振动加速度的特征参数，拓展反映车轮状态的特征参数空间，抗干扰性增强，使得通过已知车轮状态的待测特征参数点确定待测车轮是否处于失圆状态的检测结果更加准确，并且，不局限于检测失圆状态下的某种缺陷类型，而是对车轮状态进行综合检测，提高检测准确性的同时，检测结果更具有实际意义，有利于对轨道交通部门对车轮进行科学维养，提升轨道交通的服务水平。此外，本申请还提供一种具有上述优点的检测装置、设备和系统。附图说明为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请实施例所提供的一种机车车轮失圆检测方法的流程图；图2为本申请实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机车车轮失圆检测方法，其特征在于，包括：/n获取待测车轮的多个轴箱垂向振动加速度和多个轮轨噪声信号；/n分别对多个所述轴箱垂向振动加速度和多个所述轮轨噪声信号进行特征提取，并将对应提取到的振动特征参数和噪声信号特征参数融合为所述待测车轮的待测特征参数点；/n确定所述待测特征参数点与预设对应关系集合中预设特征参数点的距离，其中，所述预设对应关系集合为预设特征参数点和车轮状态的对应关系集合，所述车轮状态包括单一状态和组合状态；/n根据与所述距离对应的所述预设特征参数点的状态，确定所述待测车轮的状态。/n

【技术特征摘要】
1.一种机车车轮失圆检测方法，其特征在于，包括：
获取待测车轮的多个轴箱垂向振动加速度和多个轮轨噪声信号；
分别对多个所述轴箱垂向振动加速度和多个所述轮轨噪声信号进行特征提取，并将对应提取到的振动特征参数和噪声信号特征参数融合为所述待测车轮的待测特征参数点；
确定所述待测特征参数点与预设对应关系集合中预设特征参数点的距离，其中，所述预设对应关系集合为预设特征参数点和车轮状态的对应关系集合，所述车轮状态包括单一状态和组合状态；
根据与所述距离对应的所述预设特征参数点的状态，确定所述待测车轮的状态。


2.如权利要求1所述的机车车轮失圆检测方法，其特征在于，所述确定所述待测特征参数点与预设对应关系集合中预设特征参数点的距离包括：
根据高维欧氏距离公式，确定所述待测特征参数点与预设对应关系集合中每一个预设特征参数点的距离。


3.如权利要求2所述的机车车轮失圆检测方法，其特征在于，根据与所述距离对应的所述预设特征参数点的状态，确定所述待测车轮的状态包括：
从所述距离中提取预设数量个距离作为选定距离，且所述选定距离为当所述距离按由小到大顺序排列时前预设数量个距离；
获取与所述选定距离对应的预设特征参数点的状态以及所有预设特征参数点的状态中各个状态的比例；
确定所述各个状态比例中最高的比例对应的状态为所述待测车轮的状态。


4.如权利要求1所述的机车车轮失圆检测方法，其特征在于，所述分别对多个所述轴箱垂向振动加速度和多个所述轮轨噪声信号进行特征提取包括：
提取多个所述轴箱垂向振动加速度的波形指标、峰值指标、脉冲指标、裕度指标、峭度指标；
提取多个所述轮轨噪声信号的时域平均值、时域中值、时域标准差、主频率、梅尔频率倒谱系数。


5.如权利要求4所述的机车车轮失圆检测方法，其特征在于，提取所述梅尔频率倒谱系数的过程包括：<...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒瑶，蒋忠城，叶彪，张波，刘国云，张俊，陈晶晶，郭冰彬，李登科，刘晓波，李中意，何辉永，
申请(专利权)人：中车株洲电力机车有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43