[发明专利]一种城轨车辆车轮不圆顺检测方法

说明书

本发明公开了一种城轨车辆车轮不圆顺检测方法。该方法步骤为：在轨道外侧低于轨道平面安装振动加速度传感器，采集车辆车轮的振动信号；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，得到分量个数K和惩罚参数α的最优值；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；选取包络熵最小的3个IMF分量，分别计算峭度、均方根值、能量、能量矩、信息熵5个特征量；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；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。本发明为在线非接触式检测，具有速度快、准确度高、抗干扰强的优点。

技术领域

本发明涉及城轨车辆车轮检测领域，特别是一种城轨车辆车轮不圆顺检测方法。

背景技术

车轮作为城轨车辆运行的重要部件，承载着列车的全部重量，传递着轮轨间的作用力，是影响列车运行安全的重要因素。在列车行进过程中，由于车轮与轨道之间不断的冲击和碰撞，以及列车自身制动等因素，会导致车轮出现不圆现象，引起列车的强烈振动，影响乘坐列车的舒适度，严重时甚至引发列车脱轨事故。

目前，针对车轮不圆的检测和镟修是检修部门日常维护的主要工作之一，但国内针对车轮不圆的检测基本还停留在人工检测阶段，依靠手持式轮径尺进行测量，通过多次测量和现场观察分析车轮的不圆情况。车轮不圆主要分为局部不圆和全周不圆两大类，车轮不圆顺是车轮全周不圆的主要表现形式。由于车轮不圆顺故障一般是毫米级，肉眼不易观测，依靠人工检测不仅耗时较长，而且准确性不高。因此，通过分析车轮不圆顺的特征来研究检测车轮不圆顺故障的方法，对城市轨道交通的发展具有重要意义。

目前车轮不圆顺的检测主要采用接触式测量法和激光法，在接触式测量方法中，较为经典的是平行四边形法，专利1(升降式车轮踏面插伤及不圆顺在线动态检测装置，申请号：200720082608.9，申请日：2007-12-20)和专利2(一种车轮踏面插伤和不圆顺在线检测装置，申请号：201210307496.8，申请日：2012-08-27)均公开了平行四边形结构的测量方法及其改进方法。该方法中位移传感器与固定在构成平行四边形机构一边的钢轨上的支座相连，传感器可直接测量出车轮踏面与轮缘的相对高度的变化量，通过传感器输出的曲线可得出车轮的不圆顺情况。但是该方法采用了接触式测量，不适合于列车高速通过的情况，精确度低，响应速度慢。专利3(基于激光传感器的城轨车辆车轮不圆顺检测装置及方法，申请号：201310556634.0，申请日：2013.11.11)公开了一种将一维激光位移传感器设置在钢轨偏移所空出的区域与护轨之间，非接触检测地铁车轮不圆顺的方法，该方法采用一维激光位移传感器，检测点数较少，很难完整反映车轮整体圆周，同时该方法由于设置护轨，若在稳定运营路线上使用该方法，需要重新设置轨道布局，实现难度大，不适用于城轨车辆的车轮不圆顺测量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种速度快、准确度高、抗干扰强的在线非接触式城轨车辆车轮不圆顺检测方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种城轨车辆车轮不圆顺检测方法，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；