[发明专利]一种城市地铁轨道螺栓压力信号检测系统及方法

权利要求书

1.一种城市地铁轨道螺栓压力信号检测系统，其特征在于，包括：

压力传感器，所述压力传感器设置在固定轨道的螺栓垫片内，采集螺栓挤压螺栓垫片时压力传感器产生的压力；

无线传输模块：所述无线传输模块与压力传感器电连接，将压力信号发送给列车上的上位机；

上位机：所述上位机收集若干个压力传感器采集的电信号，进行轨道螺栓的故障诊断，并将诊断结果反馈给列车员；

稳压电路：所述稳压电路与无线传输模块和压力传感器电连接，所述稳压电路从轨道上接触网取电。

2.一种采用权利要求1所述的城市地铁轨道螺栓压力信号检测系统检测螺栓故障的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：压力传感器采集螺栓对螺栓垫片的压力，发送给上位机，并且螺栓压力值中标记此螺栓的位置标签；

S2：上位机收集列车前方轨道上若干螺栓垫片的螺栓压力及对应的位置标签，每一个螺栓压力值对应一个位置标签；

S3：建立螺栓数据库，并将收集的若干螺栓压力和位置标签输入螺栓数据库中；

S4：训练判断螺栓状态的支持向量分类器，将每个螺栓压力分别输入训练好的支持向量分类器中，标记出每个螺栓压力值对应的螺栓状态；螺栓状态包括松动螺栓、正常螺栓和过紧螺栓；

S5：将松动螺栓和过紧螺栓标记为列车不可行区域，并根据对应松动螺栓和过紧螺栓的位置标签标记出列车不可行区域在前方轨道的位置，通过上位机反馈给列车员。

3.根据权利要求2所述的城市地铁轨道螺栓压力信号检测系统检测螺栓故障的方法，其特征在于，所述步骤S4包括：

S41：收集关于轨道螺栓压力的样本集D＝{(x₁，y₁)，(x₂，y₂)，···，(x_n，y_N)}，其中x_n为螺栓压力值，n∈R，y_N为螺栓状态，y_N∈(松动，正常，过紧)；

S42：利用样本集D中所有螺栓状态为正常的点计算样本集D特征空间中的螺栓状态为正常的分类线，得到若干根正常状态的分类线，分类线计算公式为：ω^*·x+b*＝y，其中ω^*、b^*为参数变量，x为螺栓状态正常时承受的螺栓压力值，y为螺栓状态；

S43：若干根分类线在特征空间中构成正常状态区域，所有螺栓状态为正常的点均落入该正常状态区域；

S44：提取正常状态区域两端边沿的分类线，构建分类函数

S45：将螺栓数据库中采集的螺栓压力值分别输入分类函数中，判断螺栓状态；

S46：若f(x_n)1，则螺栓过紧；若f(x_n)-1，则螺栓松动；否则，则螺栓状态正常。