CN109799098A - 一种转向架横向失稳的检测方法、装置和介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种转向架横向失稳的检测方法、装置和计算机可读存储介质，获取行车过程中的横向加速度信号；为了降低其它非相关信号的干扰，对横向加速度信号进行带通滤波处理，得到横向失稳振动分量；计算横向失稳振动分量的极值；极值反映了转向架振动加速度的最大值和最小值，横向失稳振动分量的变化情况反映了转向架的工作状态的变化趋势，依据各极值的分布特性，可以输出转向架横向失稳结果。在该技术方案中，通过在线实时监测分析横向加速度信号，当列车转向架发生横向失稳时，以便于司机能够及时发现转向架失稳已发生，使得司机可以及时减速以阻止失稳现象继续发生。

Description

一种转向架横向失稳的检测方法、装置和介质

技术领域

本发明涉及轨道交通安全监测技术领域，特别是涉及一种转向架横向失稳的检测方法、装置和计算机可读存储介质。

背景技术

列车转向架的横向稳定性是铁路行车安全保障体系的重要组成部分，是决定列车高速、舒适、安全运行的关键因素。如果列车在运行过程中发生横向失稳，会产生较大的横向轮轨力作用，剧烈时甚至可能造成脱轨事故，严重影响列车运行安全。

传统方式中，通过对列车定期保养维修，及时更换零部件来预防列车横向失稳，确保列车的安全运行。但这仅是针对车辆系统本身稳定性的预防性维修。在列车运行过程中遭遇突发状况、路况因素等引起的横向失稳，则亟需全程监控转向架振动，进行在线实时监测。

可见，如何实现对列车横向失稳的实时监测，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种转向架横向失稳的检测方法、装置和计算机可读存储介质，可以实现对列车横向失稳的实时监测。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种转向架横向失稳的检测方法，包括：

获取行车过程中的横向加速度信号；

对所述横向加速度信号进行带通滤波处理，得到横向失稳振动分量；

计算所述横向失稳振动分量的极值；

依据各所述极值的分布特性，输出横向失稳结果。

可选的，所述依据各所述极值的分布特性，输出横向失稳结果包括：

按照时间顺序对所述横向失稳振动分量的各极值进行排序；

依次判断各所述极值是否为过零点极值；

当目标极值不是过零点极值时，则将过零点极值相对应的计数值清零；其中，目标极值为所有所述极值中的任意一个极值；

当目标极值为过零点极值时，则判断所述目标极值的量值是否大于或等于预设阈值Y1；

若否，则将与所述目标极值相对应的目标计数值清零；

若是，则将与所述目标极值相对应的目标计数值加一；并判断所述目标计数值是否大于或等于上限值Q1；

当所述目标计数值大于或等于上限值Q1时，则判定所述转向架出现横向失稳，进行报警提示，并将所述目标计数值清零。

可选的，所述依据各所述极值的分布特性，输出横向失稳结果包括：

按照时间顺序对所述横向失稳振动分量的各极值进行排序；

依次判断各所述极值是否为过零点极值；

当目标极值不是过零点极值时，则将过零点极值相对应的计数值清零；其中，目标极值为所有所述极值中的任意一个极值；

当目标极值为过零点极值时，则判断所述目标极值的量值是否大于或等于预设阈值Y2；

若否，则将与所述目标极值相对应的目标计数值减一；

若是，则将与所述目标极值相对应的目标计数值加一；并判断所述目标计数值是否大于或等于上限值Q2；

当所述目标计数值大于或等于上限值Q2时，则判定所述转向架出现横向失稳，进行预警提示，并将所述目标计数值清零。

可选的，在将与所述目标极值相对应的目标计数值加一之后还包括：

判断与所述目标极值相邻的前一极值是否为过零点极值；

若否，则将与所述目标极值相对应的目标计数值减一。

可选的，所述依据各所述极值的分布特性，输出横向失稳结果包括：

按照时间顺序对所述横向失稳振动分量的各极值进行排序；

依次判断各所述极值的量值是否大于或等于预设阈值Y3；

当存在量值大于或等于预设阈值Y3的目标极值时，则将与所述目标极值相对应的目标计数值加一；

判断所述目标计数值是否大于或等于上限值Q3，并且当前时刻与所述目标计数值等于1时的时刻的时间差值是否小于或等于预设时间T；

若是，则判定所述转向架出现横向失稳，进行失稳提示，并将所述目标计数值清零。

可选的，所述获取行车过程中的横向加速度信号包括：

实时获取转向架的加速度模拟信号，并按照预设采样频率对所述加速度模拟信号进行采样处理，得到横向加速度信号；

当所述横向加速度信号的累计长度达到预设采样长度时，则执行对所述横向加速度信号进行带通滤波处理，得到横向失稳振动分量的步骤。

可选的，所述实时获取转向架的加速度模拟信号，并按照预设采样频率对所述加速度模拟信号进行采样处理，得到横向加速度信号包括：

初始状态时，实时获取转向架的加速度模拟信号，并按照预设采样频率对所述加速度模拟信号进行采样处理，直至得到的初始加速度数字信号的累计长度达到第一预设长度，则将所述初始加速度数字信号作为首次带通滤波处理的横向加速度信号；

按照信号获取时间从所述加速数字信号中删除长度为第二预设长度的信号，得到历史加速度数字信号；并按照所述采样频率对新获取到的加速度模拟信号进行采样处理，直至得到的新加速度数字信号的累计长度达到第二预设长度，将所述历史加速度数字信号与所述新加速度数字信号作为下一次带通滤波处理的横向加速度信号。

本发明实施例还提供了一种转向架横向失稳的检测装置，包括获取单元、滤波单元、计算单元和输出单元；

所述获取单元，用于获取行车过程中的横向加速度信号；

所述滤波单元，用于对所述横向加速度信号进行带通滤波处理，得到横向失稳振动分量；

所述计算单元，用于计算所述横向失稳振动分量的极值；

所述输出单元，用于依据各所述极值的分布特性，输出横向失稳结果。

可选的，所述输出单元包括排序子单元、第一判断子单元、第一清零子单元、第二判断子单元、第二清零子单元、累加子单元、第三判断子单元和报警子单元；

所述排序子单元，用于按照时间顺序对所述横向失稳振动分量的各极值进行排序；

所述第一判断子单元，用于依次判断各所述极值是否为过零点极值；

所述第一清零子单元，用于当目标极值不是过零点极值时，则将过零点极值相对应的计数值清零；其中，目标极值为所有所述极值中的任意一个极值；

所述第二判断子单元，用于当目标极值为过零点极值时，则判断所述目标极值的量值是否大于或等于预设阈值Y1；

所述第二清零子单元，用于当所述目标极值为过零点极值，并且所述目标极值的量值小于预设阈值Y1时，则将与所述目标极值相对应的目标计数值清零；

所述累加子单元，用于当所述目标极值为过零点极值，并且所述目标极值的量值大于或等于预设阈值Y1时，则将与所述目标极值相对应的目标计数值加一；并触发所述第三判断子单元；

所述第三判断子单元，用于判断所述目标计数值是否大于或等于上限值Q1；

所述报警子单元，用于当所述目标计数值大于或等于上限值Q1时，则判定所述转向架出现横向失稳，进行报警提示，并将所述目标计数值清零。

可选的，所述输出单元包括排序子单元、第四判断子单元、第一削减子单元、第五判断子单元、第二削减子单元、累加子单元、第六判断子单元和预警子单元；

所述排序子单元，用于按照时间顺序对所述横向失稳振动分量的各极值进行排序；

所述第四判断子单元，用于依次判断各所述极值是否为过零点极值；

所述第一削减子单元，用于当目标极值不是过零点极值时，则将过零点极值相对应的计数值清零；其中，目标极值为所有所述极值中的任意一个极值；

所述第五判断子单元，用于当目标极值为过零点极值时，则判断所述目标极值的量值是否大于或等于预设阈值Y2；

所述第二削减子单元，用于当所述目标极值为过零点极值，并且所述目标极值的量值小于预设阈值Y2时，则将与所述目标极值相对应的目标计数值减一；

所述累加子单元，用于当所述目标极值为过零点极值，并且所述目标极值的量值大于或等于预设阈值Y2时，则将与所述目标极值相对应的目标计数值加一；并触发所述第六判断子单元；

所述第六判断子单元，用于判断所述目标计数值是否大于或等于上限值Q2；

所述预警子单元，用于当所述目标计数值大于或等于上限值Q2时，则判定所述转向架出现横向失稳，进行预警提示，并将所述目标计数值清零。

可选的，还包括判断单元和削减单元；

所述判断单元，用于在将与所述目标极值相对应的目标计数值加一之后，判断与所述目标极值相邻的前一极值是否为过零点极值；若否，则触发所述削减单元；

所述削减单元，用于将与所述目标极值相对应的目标计数值减一。

可选的，所述输出单元包括排序子单元、第七判断子单元、累加子单元、第八判断子单元和提示子单元；

所述排序子单元，用于按照时间顺序对所述横向失稳振动分量的各极值进行排序；

所述第七判断子单元，用于依次判断各所述极值的量值是否大于或等于预设阈值Y3；

所述累加子单元，用于当存在量值大于或等于预设阈值Y3的目标极值时，则将与所述目标极值相对应的目标计数值加一；

所述第八判断子单元，用于判断所述目标计数值是否大于或等于上限值Q3，并且当前时刻与所述目标计数值等于1时的时刻的时间差值是否小于或等于预设时间T；若是，则触发所述提示子单元；

所述提示子单元，用于判定所述转向架出现横向失稳，进行失稳提示，并将所述目标计数值清零。

可选的，所述获取单元包括采样子单元和累计子单元；

所述采样子单元，用于实时获取转向架的加速度模拟信号，并按照预设采样频率对所述加速度模拟信号进行采样处理，得到横向加速度信号；

所述累计子单元，用于当所述横向加速度信号的累计长度达到预设采样长度时，则执行对所述横向加速度信号进行带通滤波处理，得到横向失稳振动分量的步骤。

可选的，所述采样子单元具体用于初始状态时，实时获取转向架的加速度模拟信号，并按照预设采样频率对所述加速度模拟信号进行采样处理，直至得到的初始加速度数字信号的累计长度达到第一预设长度，则将所述初始加速度数字信号作为首次带通滤波处理的横向加速度信号；

按照信号获取时间从所述加速数字信号中删除长度为第二预设长度的信号，得到历史加速度数字信号；并按照所述采样频率对新获取到的加速度模拟信号进行采样处理，直至得到的新加速度数字信号的累计长度达到第二预设长度，将所述历史加速度数字信号与所述新加速度数字信号作为下一次带通滤波处理的横向加速度信号。

本发明实施例还提供了一种转向架横向失稳的检测装置，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序以实现如上述转向架横向失稳的检测方法的步骤。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述转向架横向失稳的检测方法的步骤。

由上述技术方案可以看出，获取行车过程中的横向加速度信号；为了降低其它非相关信号的干扰，对横向加速度信号进行带通滤波处理，得到横向失稳振动分量；计算横向失稳振动分量的极值；极值反映了转向架振动加速度的最大值和最小值，横向失稳振动分量的变化情况反映了转向架的工作状态的变化趋势，依据各极值的分布特性，可以输出横向失稳结果。在该技术方案中，通过在线实时监测分析横向加速度信号，当列车转向架发生横向失稳时，以便于司机能够及时发现转向架失稳已发生，使得司机可以及时减速以阻止失稳现象继续发生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种转向架横向失稳的检测方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种转向架横向失稳的报警方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的一种转向架横向失稳的预警方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的一种基于极值累计变化的转向架横向失稳的判定方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的一种转向架横向失稳的检测装置的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种列车转向架工作状态装置的硬件结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

接下来，详细介绍本发明实施例所提供的一种转向架横向失稳的检测方法。图1为本发明实施例提供的一种转向架横向失稳的检测方法的流程图，该方法包括：

S101：获取行车过程中的横向加速度信号。

如果列车在运行过程中发生横向失稳，会产生较大的横向轮轨力作用，转向架的横向振动加速度模拟信号反映了转向架的工作状态。在本发明实施例中，可以通过加速度传感器获取转向架的横向振动加速度模拟信号，简称为加速度模拟信号。

为了便于分析，需要对加速度模拟信号进行采样处理。在具体实现中，可以进行天文时钟采样，采样频率Fc可以设置为2^N，其中，N为大于等于5的正整数。例如，在实际应用中，可以将采样频率设置为512Hz。

在本发明实施例中，可以实时获取转向架的加速度模拟信号，并按照预设采样频率对加速度模拟信号进行采样处理，得到横向加速度信号。

在具体实现中，可以按照采样频率对获取的加速度模拟信号进行周期性分析，除此之外，在本发明实施例中，为保证最低频率2Hz失稳振动能做到连续波峰的监测、信号处理及诊断，进一步，可以设置数据处理的长度。

初始状态时，可以实时获取转向架的加速度模拟信号，并按照预设采样频率对加速度模拟信号进行采样处理，直至得到的初始加速度数字信号的累计长度达到第一预设长度，则将初始加速度数字信号作为首次带通滤波处理的横向加速度信号。

按照信号获取时间从加速数字信号中删除长度为第二预设长度的信号，得到历史加速度数字信号；并按照采样频率对新获取到的加速度模拟信号进行采样处理，直至得到的新加速度数字信号的累计长度达到第二预设长度，将历史加速度数字信号与新加速度数字信号作为下一次带通滤波处理的横向加速度信号。

可以理解的是，在初始状态下，当获得的加速度数字信号的数据长度达到第一预设长度时，则依据获取的加速度数字信号进行转向架工作状态的分析。在后续转向架工作状态的分析过程中，每当新获取到第二预设长度的加速度数字信号时，便可以从上一次进行带通滤波处理的加速度数字信号中删除时间较长的数据，并将剩余的历史加速度数字信号与本次新获取的加速度数字信号作为此次转向架工作状态分析的横向加速度信号。

其中，第一预设长度用于表示每次进行转向架工作状态分析的数据长度，第二预设长度用于表示每次所需分析的数据中新增加的数据长度。第一预设长度可以看作是每次进行工作状态分析的数据最小处理长度；第二预设长度可以看作是每次进行工作状态分析时所需更新的数据最大更新长度。在实际应用中，可以将第一预设长度设置为Fc×(M/2)，M为波峰达到或者超过8m/s²的连续次数。将第二预设长度设置为Fc×(1/2)。

当初始加速度数字信号的累计长度达到预设采样长度时，则说明采样得到的加速度数字信号的数据长度已经满足分析要求，此时则可以将初始加速度数字信号作为横向加速度信号，并执行对横向加速度信号进行带通滤波处理，得到横向失稳振动分量的步骤。

其中，预设采样长度可以是预先设定的第一预设长度。

举例说明，假设M＝6，采样频率为512Hz，则预设采样长度即数据最小处理长度可以为1536，数据最大更新长度可以为256。在首次采样时，当获取到1536个采样点时，便可以依据这些采样点进行转向架工作状态的分析，在后续的采样分析中，每当获取到256个新的采样点时，结合其之前相邻的1280个采样点作为下一次分析的加速度数字信号。

S102：对横向加速度信号进行带通滤波处理，得到横向失稳振动分量。

通过带通滤波处理可以降低其它信号的干扰。结合上述介绍中当横向加速度信号的数据长度为1536个采样点时，相应的，可以采用0.5Hz～20Hz的带通滤波对横向加速度信号进行滤波处理，得到横向失稳振动分量Sw(n)，其中，n为数据点下标1～1536。

S103：计算横向失稳振动分量的极值。

极值反映了转向架振动加速度的最大值和最小值。

S104：依据各极值的分布特性，输出横向失稳结果。

在实际应用中，极值可以包括正波峰值、负波谷值、负波峰值和正波谷值。

在本发明实施例中，可以从极值中判断出过零点极值；其中，过零点极值可以包括正波峰值和负波谷值。

为了判定转向架的工作状态，可以对过零点极值设定预设阈值，当过零点极值的量值超过预设阈值时，则说明转向架可能出现了横向失稳。

在本发明实施例中，对于转向架工作状态的确定方式，具体可以参见图2所示的一种转向架横向失稳的报警方法的流程图，该方法包括：

S201：按照时间顺序对横向失稳振动分量的各极值进行排序。

按照时间顺序排序后的各极值反映了转向架工作状态的变化趋势。

S202：依次判断各极值是否为过零点极值。

其中，过零点极值可以包括正波峰值和负波谷值。

以一个极值为例，当该极值不是过零点极值即非过零点极值时，则可以执行S203；当该极值为过零点极值时，则可以执行S204。

S203：将过零点极值相对应的计数值清零。

在本发明实施例中，是对排序后的各个极值依次进行判断，每个极值的处理方式类似，为了便于介绍，均以所有极值中的任意一个极值即目标极值为例展开说明。

在本发明实施例中，主要是以正波峰值和负波谷值来判定转向架的工作状态，为了提升工作状态分析的准确性，可以采用累积的形式，对于正波峰值可以设置其对应的正波峰计数值，对于负波谷值可以设置其对应的负波谷计数值。初始状态下，正波峰计数值和负波谷计数值均为0。

按照时间顺序，当检测到某个极值不是过零点极值时，即该极值为负波峰值或者是正波谷值时，则说明转向架处于正常工作状态，此时可以将正波峰计数值以及负波谷计数值均清零。

S204：判断目标极值的量值是否大于或等于预设阈值Y1。

其中，预设阈值Y1的取值可以依据实际需求进行设定。

当目标极值为过零点极值，并且目标极值的量值小于预设阈值Y1时，则说明转向架处于正常工作状态，此时可以执行S205。当目标极值为过零点极值，并且目标极值的量值大于或等于预设阈值Y1时，则说明转向架可能处于异常工作状态，此时可以执行S206。

需要说明的是，在本发明实施例中均是极值的量值与预设阈值进行比较，其中，量值均为正数。

S205：将与目标极值相对应的目标计数值清零。

具体的，当目标极值为正波峰值时，则将正波峰计数值清零；当目标极值为负波谷值时，则将负波谷计数值清零。

S206：将与目标极值相对应的目标计数值加一；并判断目标计数值是否大于或等于上限值Q1。

按照时间顺序，当检测到某个目标极值为正波峰值或者负波谷值时，并且该目标极值的量值大于或等于预设阈值Y1时，则说明转向架可能处于异常工作状态，此时可以对相应的计数值加一。

具体的，当目标极值为正波峰值时，则将正波峰计数值加一；当目标极值为负波谷值时，则将负波谷计数值加一。

S207：当目标计数值大于或等于上限值Q1时，则判定转向架出现横向失稳，进行报警提示，并将目标计数值清零。

目标计数值可以是正波峰计数值或者是负波谷计数值。当正波峰计数值大于或等于上限值Q1时或者是当负波谷计数值大于或等于上限值Q1时，则说明转向架出现横向失稳，此时可以进行报警提示。为了便于后续的重新统计，在判定转向架出现横向失稳后，可以将目标计数值清零。

报警提示的方式可以有多种，例如语音播报或者是显示屏展示报警信息等。

其中，上限值Q1的取值可以依据实际需求进行设定，当对转向架工作状态分析精度要求较高时，则可以将上限值设置的大一些；当对转向架工作状态分析精度要求较低时，则可以将上限值设置的小一些。例如，上限值Q1可以设置为6。

图2所示的一种转向架横向失稳的报警方法，是以是否存在连续的过零点极值作为判断转向架是否出现横向失稳的依据。除了图2所示的方式外，在本发明实施例中，也可以按照图3所示的方式对转向架的工作状态进行判断。相比于图2所示的方式，图3所示的方式对过零点极值的要求相对较低，图3所示的方式看作是一种转向架横向失稳的预警方法。

参见图3所示的一种转向架横向失稳的预警方法的流程图，该方法包括：

S301：按照时间顺序对横向失稳振动分量的各极值进行排序。

按照时间顺序排序后的各极值反映了转向架工作状态的变化趋势。

S302：依次判断各极值是否为过零点极值。

其中，过零点极值可以包括正波峰值和负波谷值。

以一个极值为例，当该极值不是过零点极值即非过零点极值时，则可以执行S303；当该极值为过零点极值时，则可以执行S304。

S303：将过零点极值相对应的计数值清零。

在本发明实施例中，是对排序后的各个极值依次进行判断，每个极值的处理方式类似，为了便于介绍，均以所有极值中的任意一个极值即目标极值为例展开说明。

在具体实现中，可以采用对计数值累加和累减的方式判断转向架的工作状态。

在本发明实施例中，主要是以正波峰值和负波谷值来判定转向架的工作状态。对于正波峰值可以设置其对应的正波峰计数值，对于负波谷值可以设置其对应的负波谷计数值。初始状态下，正波峰计数值和负波谷计数值均为0。

需要说明的是当正波峰计数值或负波谷计数值的取值为0时，对其进行减一，此时仍将计数值的取值保持为0。

按照时间顺序，当检测到某个目标极值不是过零点极值时，即该目标极值为负波峰值或者是正波谷值时，此时可以将过零点极值相对应的计数值清零。即将正波峰计数值和负波谷计数值均清零。

S304：判断目标极值的量值是否大于或等于预设阈值Y2。

其中，预设阈值Y2的取值可以依据实际需求进行设定。与图2所示的方式相比，Y2<YI。

当目标极值为过零点极值，并且目标极值的量值小于预设阈值Y2时，则说明转向架处于正常工作状态，此时可以执行S305。当目标极值为过零点极值，并且目标极值的量值大于或等于预设阈值Y2时，则说明转向架可能处于异常工作状态，此时可以执行S306。

需要说明的是，在本发明实施例中均是极值的量值与预设阈值进行比较，其中，量值均为正数。

S305：将与目标极值相对应的目标计数值减一。

具体的，当目标极值为正波峰值时，则将正波峰计数值减一；当目标极值为负波谷值时，则将负波谷计数值减一。

S306：将与目标极值相对应的目标计数值加一；并判断目标计数值是否大于或等于上限值Q2。

按照时间顺序，当检测到某个目标极值为正波峰值或者负波谷值时，并且该目标极值的量值大于或等于预设阈值Y2时，则说明转向架可能处于异常工作状态，此时可以对相应的计数值加一。

具体的，当目标极值为正波峰值时，则将正波峰计数值加一；当目标极值为负波谷值时，则将负波谷计数值加一。

S307：当目标计数值大于或等于上限值Q2时，则判定转向架出现横向失稳，进行预警提示，并将目标计数值清零。

目标计数值可以是正波峰计数值或者是负波谷计数值。当正波峰计数值大于或等于上限值Q2时或者是当负波谷计数值大于或等于上限值Q2时，则说明此时转向架出现横向失稳，此时可以进行预警提示。为了便于后续的重新统计，在判定转向架出现横向失稳后，可以将目标计数值清零。

预警提示的方式可以有多种，例如语音播报或者是显示屏展示报警信息等。

为了便于和图2所示的报警方式相区分，以灯光报警为例，当转向架的工作状态满足预警模式时，则可以亮黄色灯；当转向架的工作状态满足告警模式时，则可以亮红色灯。

通过报警提示可以引起司机的注意，以便于司机可以及时快速的对转向架失稳情况进行处理，降低了转向架失稳造成的影响。

其中，上限值Q2的取值可以依据实际需求进行设定，与图2所示的方式相比，可以令Q2<Q1。当对转向架工作状态分析精度要求较高时，则可以将上限值设置的大一些；当对转向架工作状态分析精度要求较低时，则可以将上限值设置的小一些。例如，上限值Q2可以设置为4。

需要说明的是，图2和图3为两种并行的确定转向架工作状态的方式，在具体实现中，可以将图2和图3所示的两种方式并行运行，或者是选取其中一种方式确定转向架工作状态，在此不做限定。

图2和图3所示的转向架横向失稳的判断方式均是按照极值类型进行分析。除了上述两种分析方式外，在本发明实施例中，也可以根据各极值的量值在周期时间的累计变化，分析转向架的工作状态。

参见图4所示的一种基于极值累计变化的转向架横向失稳的判定方法的流程图，该方法包括：

S401：按照时间顺序对横向失稳振动分量的各极值进行排序。

按照时间顺序排序后的各极值反映了转向架工作状态的变化趋势。

S402：依次判断各极值的量值是否大于或等于预设阈值Y3。

其中，预设阈值Y3的取值可以依据实际需求进行设定。

当一个极值的量值大于或等于预设阈值Y3时，则说明转向架的变化幅度较大，此时可以执行S403。

S403：当存在量值大于或等于预设阈值Y3的目标极值时，则将与目标极值相对应的目标计数值加一。

极值可以划分为波峰值和波谷值，其中，波峰值可以包括正波峰值和负波峰值；波谷值可以包括正波谷值和负波谷值。因此，在本发明实施例中，可以设置与波峰值相对应的波峰计数值，与波谷值相对应的波谷计数值。

当目标极值为波峰值时，则将波峰计数值加一；当目标极值为波谷值时，则将波谷计数值加一。

S404：判断目标计数值是否大于或等于上限值Q3，并且当前时刻与目标计数值等于1时的时刻的时间差值是否小于或等于预设时间T。

其中，预设时间T的取值可以依据实际需求进行设定，在此不做限定。

上限值Q3的取值可以与上限值Q1或者是上限值Q2的取值相同，也可以不同，在此不做限定。

将目标计数值加一时所对应的时刻作为当前时刻，计算当前时刻与该目标计数值等于1时的时刻的时间差值。

当目标计数值大于或等于上限值Q3，并且当前时刻与目标计数值等于1时的时刻的时间差值小于或等于预设时间T时，则说明转向架横向加速度在预设时间T内发生了多次较大幅度的变化，此时转向架的工作状态不稳定，可以执行S405。S405：判定转向架出现横向失稳，进行失稳提示，并将目标计数值清零。

需要说明的是，图4所示的实施例是与图2和图3所示的实施例相并列的一种转向架横向失稳的判断方式，在本发明实施例中，可以将这三种方式并行运行，或者是选取其中一种方式，也可以通过任意组合的方式，确定转向架工作状态，在此不做限定。

失稳提示的方式可以参见报警提示或预警提示的具体实现，在此不做赘述。当然为了便于区分这三种提示方式，可以采用不同的展示方式。以语音播放进行提示为例，报警提示、预警提示和失稳提示可以采用不同的语音铃声作为提示信息。

由上述技术方案可以看出，获取行车过程中的横向加速度信号；为了降低其它非相关信号的干扰，对横向加速度信号进行带通滤波处理，得到横向失稳振动分量；计算横向失稳振动分量的极值；极值反映了转向架振动加速度的最大值和最小值，横向失稳振动分量的变化情况反映了转向架的工作状态的变化趋势，依据各极值的分布特性，可以输出横向失稳结果。在该技术方案中，通过在线实时监测分析横向加速度信号，当列车转向架发生横向失稳时，以便于司机能够及时发现转向架失稳已发生，使得司机可以及时减速以阻止失稳现象继续发生。

为了进一步提升转向架横向失稳判定的准确性，在本发明实施例中，可以依据当前极值相邻的前一极值的极值类型，对计数值进行调整。具体的，在将与目标极值相对应的目标计数值加一之后还可以进一步判断与目标极值相邻的前一极值是否为过零点极值。

当与目标极值相邻的前一极值为过零点极值时，则说明转向架的横向加速度信号变化幅度较大，此时不需要对计数值进行调整。

当与目标极值相邻的前一极值不是过零点极值时，则说明转向架的横向加速度信号变化幅度相对较小，此时需要对计数值进行调整，即将与目标极值相对应的目标计数值减一。

在具体实现中，当目标极值为正波峰值时，则将正波峰计数值减一；当目标极值为负波谷值时，则将负波谷计数值减一

通过对目标极值相邻的前一极值的极值属性进行判断，只有在前一极值为过零点极值时，才保留对相应计数值加一的操作，由此依据计数值对转向架横向失稳进行判断时，进一步提升了转向架横向失稳判定的准确性。

图5为本发明实施例提供的一种转向架横向失稳的检测装置的结构示意图，包括获取单元51、滤波单元52、计算单元53和输出单元54；

获取单元51，用于获取行车过程中的横向加速度信号；

滤波单元52，用于对横向加速度信号进行带通滤波处理，得到横向失稳振动分量；

计算单元53，用于计算横向失稳振动分量的极值；

输出单元54，用于依据各极值的分布特性，输出横向失稳结果。

可选的，输出单元包括排序子单元、第一判断子单元、第一清零子单元、第二判断子单元、第二清零子单元、累加子单元、第三判断子单元和报警子单元；

排序子单元，用于按照时间顺序对横向失稳振动分量的各极值进行排序；

第一判断子单元，用于依次判断各极值是否为过零点极值；

第一清零子单元，用于当目标极值不是过零点极值时，则将过零点极值相对应的计数值清零；其中，目标极值为所有极值中的任意一个极值；

第二判断子单元，用于当目标极值为过零点极值时，则判断目标极值的量值是否大于或等于预设阈值Y1；

第二清零子单元，用于当目标极值为过零点极值，并且目标极值的量值小于预设阈值Y1时，则将与目标极值相对应的目标计数值清零；

累加子单元，用于当目标极值为过零点极值，并且目标极值的量值大于或等于预设阈值Y1时，则将与目标极值相对应的目标计数值加一；并触发第三判断子单元；

第三判断子单元，用于判断目标计数值是否大于或等于上限值Q1；

报警子单元，用于当目标计数值大于或等于上限值Q1时，则判定转向架出现横向失稳，进行报警提示，并将目标计数值清零。

可选的，输出单元包括排序子单元、第四判断子单元、第一削减子单元、第五判断子单元、第二削减子单元、累加子单元、第六判断子单元和预警子单元；

排序子单元，用于按照时间顺序对横向失稳振动分量的各极值进行排序；

第四判断子单元，用于依次判断各极值是否为过零点极值；

第一削减子单元，用于当目标极值不是过零点极值时，则将过零点极值相对应的计数值清零；其中，目标极值为所有极值中的任意一个极值；

第五判断子单元，用于当目标极值为过零点极值时，则判断目标极值的量值是否大于或等于预设阈值Y2；

第二削减子单元，用于当目标极值为过零点极值，并且目标极值的量值小于预设阈值Y2时，则将与目标极值相对应的目标计数值减一；

累加子单元，用于当目标极值为过零点极值，并且目标极值的量值大于或等于预设阈值Y2时，则将与目标极值相对应的目标计数值加一；并触发第六判断子单元；

第六判断子单元，用于判断目标计数值是否大于或等于上限值Q2；

预警子单元，用于当目标计数值大于或等于上限值Q2时，则判定转向架出现横向失稳，进行预警提示，并将目标计数值清零。

可选的，还包括判断单元和削减单元；

判断单元，用于在将与目标极值相对应的目标计数值加一之后，判断与目标极值相邻的前一极值是否为过零点极值；若否，则触发削减单元；

削减单元，用于将与目标极值相对应的目标计数值减一。

可选的，输出单元包括排序子单元、第七判断子单元、累加子单元、第八判断子单元和提示子单元；

排序子单元，用于按照时间顺序对横向失稳振动分量的各极值进行排序；

第七判断子单元，用于依次判断各极值的量值是否大于或等于预设阈值Y3；

累加子单元，用于当存在量值大于或等于预设阈值Y3的目标极值时，则将与目标极值相对应的目标计数值加一；

第八判断子单元，用于判断目标计数值是否大于或等于上限值Q3，并且当前时刻与目标计数值等于1时的时刻的时间差值是否小于或等于预设时间T；若是，则触发提示子单元；

提示子单元，用于判定转向架出现横向失稳，进行失稳提示，并将目标计数值清零。

可选的，获取单元包括采样子单元和累计子单元；

采样子单元，用于实时获取转向架的加速度模拟信号，并按照预设采样频率对加速度模拟信号进行采样处理，得到横向加速度信号；

累计子单元，用于当横向加速度信号的累计长度达到预设采样长度时，则执行对横向加速度信号进行带通滤波处理，得到横向失稳振动分量的步骤。

可选的，采样子单元具体用于初始状态时，实时获取转向架的加速度模拟信号，并按照预设采样频率对加速度模拟信号进行采样处理，直至得到的初始加速度数字信号的累计长度达到第一预设长度，则将初始加速度数字信号作为首次带通滤波处理的横向加速度信号；

按照信号获取时间从加速数字信号中删除长度为第二预设长度的信号，得到历史加速度数字信号；并按照采样频率对新获取到的加速度模拟信号进行采样处理，直至得到的新加速度数字信号的累计长度达到第二预设长度，将历史加速度数字信号与新加速度数字信号作为下一次带通滤波处理的横向加速度信号。

图5所对应实施例中特征的说明可以参见图1至图4所对应实施例的相关说明，这里不再一一赘述。

由上述技术方案可以看出，获取行车过程中的横向加速度信号；为了降低其它非相关信号的干扰，对横向加速度信号进行带通滤波处理，得到横向失稳振动分量；计算横向失稳振动分量的极值；极值反映了转向架振动加速度的最大值和最小值，横向失稳振动分量的变化情况反映了转向架的工作状态的变化趋势，依据各极值的分布特性，可以输出横向失稳结果。在该技术方案中，通过在线实时监测分析横向加速度信号，当列车转向架发生横向失稳时，以便于司机能够及时发现转向架失稳已发生，使得司机可以及时减速以阻止失稳现象继续发生。

图6为本发明实施例提供的一种转向架横向失稳的检测装置60的硬件结构示意图，包括：

存储器61，用于存储计算机程序；

处理器62，用于执行计算机程序以实现如上述转向架横向失稳的检测方法的步骤。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述转向架横向失稳的检测方法的步骤。

以上对本发明实施例所提供的一种转向架横向失稳的检测方法、装置和计算机可读存储介质进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

Claims (13)

1.一种转向架横向失稳的检测方法，其特征在于，包括：

获取行车过程中的横向加速度信号；

对所述横向加速度信号进行带通滤波处理，得到横向失稳振动分量；

计算所述横向失稳振动分量的极值；

依据各所述极值的分布特性，输出横向失稳结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据各所述极值的分布特性，输出横向失稳结果包括：

按照时间顺序对所述横向失稳振动分量的各极值进行排序；

依次判断各所述极值是否为过零点极值；

当目标极值不是过零点极值时，则将过零点极值相对应的计数值清零；其中，目标极值为所有所述极值中的任意一个极值；

当目标极值为过零点极值时，则判断所述目标极值的量值是否大于或等于预设阈值Y1；

若否，则将与所述目标极值相对应的目标计数值清零；

若是，则将与所述目标极值相对应的目标计数值加一；并判断所述目标计数值是否大于或等于上限值Q1；

当所述目标计数值大于或等于上限值Q1时，则判定所述转向架出现横向失稳，进行报警提示，并将所述目标计数值清零。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据各所述极值的分布特性，输出横向失稳结果包括：

按照时间顺序对所述横向失稳振动分量的各极值进行排序；

依次判断各所述极值是否为过零点极值；

当目标极值不是过零点极值时，则将过零点极值相对应的计数值清零；其中，目标极值为所有所述极值中的任意一个极值；

当目标极值为过零点极值时，则判断所述目标极值的量值是否大于或等于预设阈值Y2；

若否，则将与所述目标极值相对应的目标计数值减一；

若是，则将与所述目标极值相对应的目标计数值加一；并判断所述目标计数值是否大于或等于上限值Q2；

当所述目标计数值大于或等于上限值Q2时，则判定所述转向架出现横向失稳，进行预警提示，并将所述目标计数值清零。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，在将与所述目标极值相对应的目标计数值加一之后还包括：

判断与所述目标极值相邻的前一极值是否为过零点极值；

若否，则将与所述目标极值相对应的目标计数值减一。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据各所述极值的分布特性，输出横向失稳结果包括：

按照时间顺序对所述横向失稳振动分量的各极值进行排序；

依次判断各所述极值的量值是否大于或等于预设阈值Y3；

当存在量值大于或等于预设阈值Y3的目标极值时，则将与所述目标极值相对应的目标计数值加一；

判断所述目标计数值是否大于或等于上限值Q3，并且当前时刻与所述目标计数值等于1时的时刻的时间差值是否小于或等于预设时间T；

若是，则判定所述转向架出现横向失稳，进行失稳提示，并将所述目标计数值清零。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的方法，其特征在于，所述获取行车过程中的横向加速度信号包括：

实时获取转向架的加速度模拟信号，并按照预设采样频率对所述加速度模拟信号进行采样处理，得到横向加速度信号；

当所述横向加速度信号的累计长度达到预设采样长度时，则执行对所述横向加速度信号进行带通滤波处理，得到横向失稳振动分量的步骤。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述实时获取转向架的加速度模拟信号，并按照预设采样频率对所述加速度模拟信号进行采样处理，得到横向加速度信号包括：

初始状态时，实时获取转向架的加速度模拟信号，并按照预设采样频率对所述加速度模拟信号进行采样处理，直至得到的初始加速度数字信号的累计长度达到第一预设长度，则将所述初始加速度数字信号作为首次带通滤波处理的横向加速度信号；

按照信号获取时间从所述加速数字信号中删除长度为第二预设长度的信号，得到历史加速度数字信号；并按照所述采样频率对新获取到的加速度模拟信号进行采样处理，直至得到的新加速度数字信号的累计长度达到第二预设长度，将所述历史加速度数字信号与所述新加速度数字信号作为下一次带通滤波处理的横向加速度信号。

8.一种转向架横向失稳的检测装置，其特征在于，包括获取单元、滤波单元、计算单元和输出单元；

所述获取单元，用于获取行车过程中的横向加速度信号；

所述滤波单元，用于对所述横向加速度信号进行带通滤波处理，得到横向失稳振动分量；

所述计算单元，用于计算所述横向失稳振动分量的极值；

所述输出单元，用于依据各所述极值的分布特性，输出横向失稳结果。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述输出单元包括排序子单元、第一判断子单元、第一清零子单元、第二判断子单元、第二清零子单元、累加子单元、第三判断子单元和报警子单元；

所述排序子单元，用于按照时间顺序对所述横向失稳振动分量的各极值进行排序；

所述第一判断子单元，用于依次判断各所述极值是否为过零点极值；

所述第一清零子单元，用于当目标极值不是过零点极值时，则将过零点极值相对应的计数值清零；其中，目标极值为所有所述极值中的任意一个极值；

所述第二判断子单元，用于当目标极值为过零点极值时，则判断所述目标极值的量值是否大于或等于预设阈值Y1；

所述第二清零子单元，用于当所述目标极值为过零点极值，并且所述目标极值的量值小于预设阈值Y1时，则将与所述目标极值相对应的目标计数值清零；

所述累加子单元，用于当所述目标极值为过零点极值，并且所述目标极值的量值大于或等于预设阈值Y1时，则将与所述目标极值相对应的目标计数值加一；并触发所述第三判断子单元；

所述第三判断子单元，用于判断所述目标计数值是否大于或等于上限值Q1；

所述报警子单元，用于当所述目标计数值大于或等于上限值Q1时，则判定所述转向架出现横向失稳，进行报警提示，并将所述目标计数值清零。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述输出单元包括排序子单元、第四判断子单元、第一削减子单元、第五判断子单元、第二削减子单元、累加子单元、第六判断子单元和预警子单元；

所述排序子单元，用于按照时间顺序对所述横向失稳振动分量的各极值进行排序；

所述第四判断子单元，用于依次判断各所述极值是否为过零点极值；

所述第一削减子单元，用于当目标极值不是过零点极值时，则将过零点极值相对应的计数值清零；其中，目标极值为所有所述极值中的任意一个极值；

所述第五判断子单元，用于当目标极值为过零点极值时，则判断所述目标极值的量值是否大于或等于预设阈值Y2；

所述第二削减子单元，用于当所述目标极值为过零点极值，并且所述目标极值的量值小于预设阈值Y2时，则将与所述目标极值相对应的目标计数值减一；

所述累加子单元，用于当所述目标极值为过零点极值，并且所述目标极值的量值大于或等于预设阈值Y2时，则将与所述目标极值相对应的目标计数值加一；并触发所述第六判断子单元；

所述第六判断子单元，用于判断所述目标计数值是否大于或等于上限值Q2；

所述预警子单元，用于当所述目标计数值大于或等于上限值Q2时，则判定所述转向架出现横向失稳，进行预警提示，并将所述目标计数值清零。

11.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述输出单元包括排序子单元、第七判断子单元、累加子单元、第八判断子单元和提示子单元；

所述排序子单元，用于按照时间顺序对所述横向失稳振动分量的各极值进行排序；

所述第七判断子单元，用于依次判断各所述极值的量值是否大于或等于预设阈值Y3；

所述累加子单元，用于当存在量值大于或等于预设阈值Y3的目标极值时，则将与所述目标极值相对应的目标计数值加一；

所述第八判断子单元，用于判断所述目标计数值是否大于或等于上限值Q3，并且当前时刻与所述目标计数值等于1时的时刻的时间差值是否小于或等于预设时间T；若是，则触发所述提示子单元；

所述提示子单元，用于判定所述转向架出现横向失稳，进行失稳提示，并将所述目标计数值清零。

12.一种转向架横向失稳的检测装置，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序以实现如权利要求1至7任意一项所述转向架横向失稳的检测方法的步骤。

13.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述转向架横向失稳的检测方法的步骤。