[发明专利]基于声成像技术的轨道车辆故障监测方法

说明书

本发明涉及一种基于声成像技术的轨道车辆故障监测方法。该监测方法为利用架设在轨道两侧的阵列式声音采集器和多通道采集模块，高速同步采集声音信号，获得声场空间分布的特征，对异常声音事件进行位置定位，并同步触发视觉图像传感器，采集车辆光学影像，通过声成像技术对车辆故障位置精确判断。本发明运用声学诊断技术，具有非接触测量的特点，不影响设备运行；且采集器为阵列式布置，能克服传统声像学中局部诊断的缺陷，抗干扰性更强，获取多个测量面处的声信号并进行声源反演，也可避免测点选择难的问题；异常发声定位后，与图像采集叠加，更直观的诊断车辆故障。

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，具体涉及轨道车辆的风机、气路、轴承等部件的故障监测，特别是一种基于声成像技术的轨道车辆故障监测方法。

背景技术

轨道车辆状态模式中的改变常常伴随着独特的可听改变，这样的声音可以指示出正常状态和异常状态。

现阶段的故障监测主要采用三种方法：

第一种是以作业人员听部件声音为依据来判断是否存在故障，然而，对未经训练的/无经验的耳朵而言，听起来“正常”的事物可能对专家的耳朵而言听起来是“异常”的，不幸地，获得这样的专家知识是昂贵的，并且这样的专家知识是要求时间、投资和训练的技能。另外，即使人们被以该方式训练，鉴于许多检修环境是特别嘈杂的地方，也会难以精确定位声音的源和清楚地听该声音。

第二种是基于震动信号的测试与分析，但震动传感器必须以有线连接、紧密贴合的方式安装在设备上，无法应用于旋转机构的在线监测，使得震动故障诊断方法的应用也受到了限制。

第三种是基于单通道测试的声学诊断技术，声学故障诊断技术虽具有很大发展潜力，但单通道的声学诊断只能得到机械局部的声学特征随时间或频率的变化规律，也不易选择测点位置，当测点位置选择不当，声信号易受干扰和污染，局部的声学特征对故障不敏感时诊断效果就会受到影响，特别是在相干工况下，故障源的声信号如果被干扰源的声信号淹没，则传统单通道声学诊断方法将不再适用，基于单通道声信号所提取的故障特征不能稳定地反映机械本身的运行状态，很大程度上影响了诊断效果。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，从而提供一种基于声成像技术的轨道车辆故障监测方法，将声音可视化来监测轨道车辆故障，相比以往的监测方法来说，本发明采用了以多点声学传感器阵列式布置的方式，更加高效，抗干扰性更强，也避免测点选择难的问题，比传统方法能更有效可靠的诊断车辆故障。

本发明解决所述问题，采用的技术方案是：

一种基于声成像技术的轨道车辆故障监测方法，与轨道车辆现有检修过程衔接，包括以下步骤：

S1、高速同步采集多通道声音信号过程：高速采集轨道车辆不同时刻，各个通道的声音信息；

S2、声相诊断分析过程：将不同时刻取得的声音信号进行波束形成，生成声音数据，对声音数据进行存储分析，然后根据声波传播理论和构造车身骨架结构模型，通过仿真计算得到轨道车辆车身结构的模态及其声压分布；

S3、初步定位异常声音事件过程：根据步骤S2中声相诊断分析结果，初步确定异常声源部位；

S4、采集异常声音位置图像并叠加声音信息过程：针对步骤S3中初步确定的异常声源部位，采用声学相机成像技术进行声音信息和位置图像的叠加；

S5、精确判断故障位置过程：根据监测到的声音特征，对声音事件进行分类，排除干扰声音信号，精确定位故障位置。

采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，其突出的特点是：