[发明专利]一种城轨车辆车轮不圆顺检测方法

权利要求书

1.一种城轨车辆车轮不圆顺检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，布设传感器：在轨道外侧低于轨道平面位置，紧贴轨道安装振动加速度传感器，采集车辆车轮的振动信号，利用车轮轴位传感器进行分轮处理，得到单个车轮对应的振动信号；

步骤2，粒子群优化：选择包络熵作为适应度函数，利用粒子群算法进行多次迭代，得到参数K和α的最优值，其中K为分量个数，α为惩罚参数；

步骤3，振动信号分解：将最优的K和α代入VMD算法中，对单个车轮对应的振动信号进行分解，得到IMF分量；

步骤4，提取特征量：如果最终分解得到的IMF分量的数量大于等于3个，选取包络熵最小的3个IMF分量，如果最终分解得到的IMF分量的数量少于3个，则选取全部IMF分量，分别计算IMF分量的峭度、均方根值、能量、能量矩、信息熵5个特征量；

步骤5，构建LS-SVM模型：选择高斯核函数和有向无环图分类法，利用核极化求取高斯核函数的权系数，构建多核LS-SVM模型；

步骤6，检测车轮不圆顺：利用多核LS-SVM模型，根据振动信号的特征量进行车轮样本分类，得到车辆车轮的不圆顺结果。

2.根据权利要求1所述的城轨车辆车轮不圆顺检测方法，其特征在于，步骤2中所述的选择包络熵E_p作为适应度函数，其公式如下：

其中，i＝1,2,…,n，a(i)是x(i)经Hilbert解调获得的包络信号，归一化得到p_i。

3.根据权利要求1所述的城轨车辆车轮不圆顺检测方法，其特征在于，步骤2中所述的利用粒子群算法进行多次迭代，得到参数K和α的最优值，具体如下：

将参数组合K和α整体作为粒子，当第i个粒子在位置x_i时，计算由VMD算法分解获得的全部IMF分量的E_p，通过比较得到其中最小的E_p，称其为局部极小熵值，记为minE_p，与minE_p对应的IMF分量即本组中含有特征信息最多的分量，称为局部最优分量；把minE_p作为算法搜寻中的适应度值，以最小的minE_p为最终目标，得到全局最优分量。

4.根据权利要求1所述的城轨车辆车轮不圆顺检测方法，其特征在于，步骤3所述的振动信号分解，具体如下：

步骤3.1、对振动信号瞬时频率拉格朗日惩罚算子λ¹以及循环次数n进行初始化，令n为0，设置循环次数阈值K；

步骤3.2、n＝n+1；

步骤3.3、进行内层第一个循环，根据下式更新信号u_k；

其中，代表n＝n+1时振动信号的值、ω为瞬时频率、表示对ω进行傅里叶变换、α为惩罚参数、ω_k为k时刻的瞬时功率、为第i个振动信号值、为引入的拉格朗日函数、k为离散信号的序列值；

步骤3.4、k＝k+1，判断k＝K是否成立：如果否返回步骤3.3，如果是进入步骤3.5；

步骤3.5、根据下式更新ω_k；

步骤3.6、根据下式更新λ；

其中，τ表示噪声容限参数；

步骤3.7、判断迭代停止条件是否成立：

如果否，则返回步骤3.2；如果是，则循环结束，获得K个IMF分量。