一种基于振动信号端点检测的高速道岔伤损识别方法

摘要

一种基于振动信号端点检测的高速道岔伤损识别方法，先对采集到的振动信号进行端点检测得到有效振动信号，再提取道岔振动信号特征、分类识别道岔伤损，其中端点检测方法包括如下步骤：将列车经过高速道岔时采集的道岔振动信号进行分帧处理，并对单帧信号进行快速傅里叶变换得到频域功率谱；将单帧信号的功率谱划分为若干子带，计算各子带功率合值并进行顺序统计滤波；计算滤波后的单帧信号的子带对数功率标准差，并与阈值T比较进行端点判决，提取出轮对过测点时的有效振动信号。本发明方法能能有效地提高道岔伤损识别系统的识别率和实时性，在客运专线和高速铁路的道岔故障监测系统中具有广泛的应用前景。

主权项

1.一种基于振动信号端点检测的高速道岔伤损识别方法，包括的步骤有，采集道岔振动信号、提取道岔振动信号特征、分类识别道岔伤损，其特征在于：所述的采集道岔振动信号后，先对采集到的振动信号进行端点检测得到有效振动信号，再提取道岔振动信号特征；所述的端点检测的具体做法是：(1)对采集到的道岔振动时域信号按帧长K＝2560点，相邻帧重叠1280点进行分帧，若最后一帧不足2560点则抛弃该帧，得到单帧时域信号x_n，n为帧的序号；然后对单帧时域信号x_n进行快速傅里叶变换得到该帧时域信号x_n的功率谱|X_n(k)|²，其中|X_n(k)|为第k个频点的频谱幅度，k＝1，2，...，K/2；(2)将单帧时域信号x_n的功率谱|X_n(k)|²划为长度为40个频点的等长无重叠的32个频域子带，计算每一频域子带的功率合值其中i为频域子带的序号、i＝1，2，...，32；(3)对单帧时域信号x_n的频域子带的功率合值P_n(i)进行顺序统计滤波，即：令最前面2帧和最后面2帧的单帧的子带功率合值P_n(i)的滤波值对其余帧，则取其前后各2帧及本帧的第i个子带功率合值P_n-2(i)，P_n-1(i)，P_n(i)，P_n+1(i)，P_n+2(i)，将这5个子带的功率合值中的最大值乘以0.9、次大值乘以0.1后，相加即得该第n帧第i个子带的功率合值P_n(i)的滤波值(4)计算各单帧时域信号x_n的子带对数功率标准差${\bar{P}}_n=\log \left(\sqrt{\underset{i=1}{\overset{32}{\Sigma }}{({\hat{P}}_n\left(i\right)-E_n)}^2/32}\right),$其中$E_n=\frac{1}{32}\underset{i=1}{\overset{32}{\Sigma }}{\hat{P}}_n\left(i\right);$(5)将各帧的子带对数功率标准差与判决阈值T比较，若则判定该单帧时域信号x_n属于轮对过测点时的振动信号，否则属于噪声；将属于噪声的单帧时域信号x_n去掉，剩余的所有单帧时域信号x_n构成轮对过测点时的有效道岔振动信号，再进行后续的提取道岔振动信号特征的操作。