[发明专利]一种轨道交通机车车辆轮对多边形故障检测方法及装置

权利要求书

1.一种轨道交通机车车辆轮对多边形故障检测方法，其特征在于，在车厢内距车厢底部不超过50cm处固定安装噪声传感器，所述噪声传感器的采样频率大于2000Hz，所述轨道交通机车车辆轮对多边形故障检测方法包括以下步骤：

初始化噪音监测模型的输入变量，所述输入变量包括轮对的轮径、车辆行驶速度和监测噪音；

采集噪音数据，包括：采集车辆在车轮正常状态和异常状态时的噪音数据，并对所述噪音数据进行预处理，对所述噪音数据进行预处理，包括：利用声压级阈值的方式提取出车辆平稳运行时的噪音数据；利用短时傅里叶变换提取出预处理后的噪音数据的频谱特征，对所述频谱特征进行分析，得出不同频率噪音的声压级密度阈值；其中，利用短时傅里叶变换提取出预处理后的噪音数据的频谱特征，对所述频谱特征进行分析，得出不同频率噪音的声压级密度阈值，包括：对所述噪音数据选取矩形窗函数ω（n），利用选取的所述矩形窗函数ω（n），对噪音信号进行时频分析，所述短时傅里叶变换的公式为：

；

其中，x（n）为输入数据，ω（n）为窗函数，X（n，ω）为时间n和频率ω的二维函数，

利用下述公式计算出车轮多边形磨损不同阶次对应的频率：

；

其中，f是噪音主频，v是车速，是车轮多边形磨损阶次，d是车轮轮径，

通过希尔伯特-黄变换获取车轮磨耗历史数据，将不同频率的噪音声压级密度与对应的车轮多边形磨损阶次的磨损程度进行比较，得出不同频率噪音的声压级密度阈值；

读取待监测的轮对噪音数据、轮径和车辆行驶速度，根据所述待监测的轮对噪音数据、轮径和车辆行驶速度得到车辆稳定运行状态下的频域数据；

根据所述频域数据和所述不同频率噪音的声压级密度阈值，计算频段对应的车轮多边形阶次，根据所述车轮多边形阶次判断车轮是否异常，其中，在所述频域数据的一个频段的声压级密度高于所述声压级密度阈值时，计算出所述频段对应的车轮多边形阶次；

在判断车轮异常时，根据车轮的异常信息生成故障检测结果，并上报所述故障检测结果。

2.一种轨道交通机车车辆轮对多边形故障检测装置，其特征在于，在车厢内距车厢底部不超过50cm处固定安装噪声传感器，所述噪声传感器的采样频率大于2000Hz，所述轨道交通机车车辆轮对多边形故障检测装置包括：

初始化模块，用于初始化噪音监测模型的输入变量，所述输入变量包括轮对的轮径、车辆行驶速度和监测噪音；

采集模块，用于采集噪音数据，包括：采集车辆在车轮正常状态和异常状态时的噪音数据，并对所述噪音数据进行预处理，对所述噪音数据进行预处理，包括：利用声压级阈值的方式提取出车辆平稳运行时的噪音数据；利用短时傅里叶变换提取出预处理后的噪音数据的频谱特征，对所述频谱特征进行分析，得出不同频率噪音的声压级密度阈值；其中利用短时傅里叶变换提取出预处理后的噪音数据的频谱特征，对所述频谱特征进行分析，得出不同频率噪音的声压级密度阈值，包括：对所述噪音数据选取矩形窗函数ω（n），利用选取的所述矩形窗函数ω（n），对噪音信号进行时频分析，所述短时傅里叶变换的公式为：

；

其中，x（n）为输入数据，ω（n）为窗函数，X（n，ω）为时间n和频率ω的二维函数，

利用下述公式计算出车轮多边形磨损不同阶次对应的频率：

；

其中，f是噪音主频，v是车速，是车轮多边形磨损阶次，d是车轮轮径，

通过希尔伯特-黄变换获取车轮磨耗历史数据，将不同频率的噪音声压级密度与对应的车轮多边形磨损阶次的磨损程度进行比较，得出不同频率噪音的声压级密度阈值；

读取模块，用于读取待监测的轮对噪音数据、轮径和车辆行驶速度，根据所述待监测的轮对噪音数据、轮径和车辆行驶速度得到车辆稳定运行状态下的频域数据；

计算模块，用于根据所述频域数据和所述不同频率噪音的声压级密度阈值，计算频段对应的车轮多边形阶次，根据所述车轮多边形阶次判断车轮是否异常，其中，在所述频域数据的一个频段的声压级密度高于所述声压级密度阈值时，计算出所述频段对应的车轮多边形阶次；

上报模块，在判断车轮异常时，根据车轮的异常信息生成故障检测结果，并上报所述故障检测结果。

3.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1所述的方法。

4.一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1所述的方法。