CN110143217B - 轨道状态测量方法、系统及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轨道状态测量方法、系统及装置，该方法包括：获取轨检车检测目标轨道的目标轨道的轨道状态数据和轨检车在目标轨道的车体振动加速度；基于预先建立的车体传递函数库，根据轨道状态数据确定目标轨道对应的多个预测车体振动加速度中频分量；将轨检车的车体振动加速度分解为低频分量、中频分量和高频分量，并根据车体振动加速度低频分量、高频分量和多个预测车体振动加速度中频分量，确定目标轨道对应的多组预测车体振动加速度；进而根据多组预测车体振动加速度，确定目标轨道的轨道状态。本发明能够消除车体本身振动加速度传递特性，克服由于车体本身振动加速度传递特性不同而导致轨道状态评价结果不同的问题。

Description

轨道状态测量方法、系统及装置
技术领域
本发明涉及轨道检测领域，尤其涉及一种轨道状态测量方法、系统及装置。
背景技术
本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
随着铁路的高速发展，车辆的运行速度越来越高，良好的轨道平顺状态是车辆平稳安全运行的前提。轨道状态不良的区段，轮轨相互作用明显加强。而剧烈的轮轨接触不但会造成环境噪声污染，还会引起车辆或轨道部件结构损伤，从而降低其使用寿命，增加工务系统维护管理成本，严重时会导致安全隐患。
由于轨道不平顺会引起轨道上列车车体产生横向、垂向等方向上的振动，影响列车运行的平稳性和乘坐舒适性。研究表明，轨道不平顺是列车产生振动的主要激励源，因而，为了保证车辆安全平稳的运行，世界各国铁路部门制定严格的轨道不平顺控制管理值以确保轨道处于良好的服役状态，采用轨道检查车(简称“轨检车”)直接获得轨道状态数据。轨道检查车是专门用来检测轨道不平顺状态的大型装备，是指导轨道线路养护维修的重要检测手段，铁路部门可以根据轨道检查车的检测数据记录，查找轨道平顺状态不良的区段，编制维修作业计划消除轨道病害。
相对于利用轨道检查车获得的轨道不平顺数据间接获得车辆振动情况，现有技术中采用的另一种轨道检测方式是在轨道检查车上安装车体振动加速度测试装置，以直接测量轨道检查车特定部位的振动情况，进而根据车体振动状态确定轨道不平顺状态。由于这种检测方式具有结构简单、操作容易、易于安装使用、方便维护等优点，利用车体加速度作为辅助轨道测试手段已在线路上得到普遍使用，例如，工务系统使用的便携式添乘仪可以测试所添乘车辆的振动状态，定位车辆剧烈振动的轨道区段。
但事实上，车辆的车体振动不但与轨道不平顺状态有关，还与车辆本身传递特性有关，即车辆的振动不仅受到轨道平顺波长、幅值、复合类型等的影响，还受到车辆自身应用状态影响。假设轨道状态XT作为输入，车辆振动YV作为输出，则两者之间的关系式可表示为：
YV＝H×XT (1)
其中，H表示车体加速度传递特性，与车辆型号、车辆应用状态等有关。
由公式(1)可以看出，由于车辆传递特性H不同，相同的轨道状态XT对应的车辆振动输出YV不同。由于车体加速度是衡量车体振动剧烈程度的量度(与车载加速度装置安装位置、车辆运行速度、轨道状态等因素相关)，因而，利用不同车载加速度装置输出车体振动加速度，评价轨道状态得到的结果不尽相同，这与不同车辆经过相同轨道区段时出现部分车辆或者部分车体振动剧烈的现象相吻合，甚至在相同的轨道状态下，不同车辆上的车体加速度装置所输出的车体加速度还会出现测试结果截然相反的情况。
另外，由于轨检车通常不是状态最差的车辆，通过安装在轨检车上的车载加速度输出装置输出的车体加速度评价轨道状态，很难检测出那些状态较差的运营车辆极易引起车体剧烈振动的不良轨道区段。
由此，现有技术中急需一种能够消除车体加速度传递特性影响，进而根据直接测量得到的车体加速度来准确评价轨道状态的方案。
发明内容
本发明实施例提供一种轨道状态测量方法，用以解决现有技术利用轨检车的车体振动加速度评价轨道状态，由于不同轨检车车体振动加速度传递特性不同导致不同轨检车对同一种轨道状态的评价结果不同的技术问题，该方法包括：获取轨检车检测目标轨道的测量数据，其中，测量数据包括：目标轨道的轨道状态数据和轨检车在目标轨道的车体振动加速度；基于预先建立的车体传递函数库，根据目标轨道的轨道状态数据确定目标轨道对应的多个预测车体振动加速度中频分量，其中，车体传递函数库包含多个传递函数，各个传递函数用于表征不同轨检车的车体振动加速度传递特性；将轨检车在目标轨道的车体振动加速度分解为低频分量、中频分量和高频分量，并根据轨检车在目标轨道的车体振动加速度低频分量、高频分量和目标轨道对应的多个预测车体振动加速度中频分量，确定目标轨道对应的多组预测车体振动加速度；根据目标轨道对应的多组预测车体振动加速度，确定目标轨道的轨道状态。
本发明实施例还提供一种轨道状态测量装置，用以解决现有技术利用轨检车的车体振动加速度评价轨道状态，由于不同轨检车车体振动加速度传递特性不同导致不同轨检车对同一种轨道状态的评价结果不同的技术问题，该装置包括：轨检车，用于检测目标轨道以获取目标轨道的轨道状态数据；车体振动加速度测试装置，安装于轨检车上，用于采集轨检车在目标轨道的车体振动加速度；计算设备，与轨检车和车体振动加速度测试装置分别通信，用于基于预先建立的车体传递函数库，根据目标轨道的轨道状态数据确定目标轨道对应的多个预测车体振动加速度中频分量，以及将轨检车在目标轨道的车体振动加速度分解为低频分量、中频分量和高频分量，并根据轨检车在目标轨道的车体振动加速度低频分量、高频分量和目标轨道对应的多个预测车体振动加速度中频分量，确定目标轨道对应的多组预测车体振动加速度，进而根据目标轨道对应的多组预测车体振动加速度，确定目标轨道的轨道状态；其中，车体传递函数库包含多个传递函数，各个传递函数用于表征不同轨检车的车体振动加速度传递特性。
本发明实施例还提供一种轨道状态测量装置，用以解决现有技术利用轨检车的车体振动加速度评价轨道状态，由于不同轨检车车体振动加速度传递特性不同导致不同轨检车对同一种轨道状态的评价结果不同的技术问题，该装置包括：测量数据获取模块，用于获取轨检车检测目标轨道的测量数据，其中，测量数据包括：目标轨道的轨道状态数据和轨检车在目标轨道的车体振动加速度；车体振动加速度预测模块，用于基于预先建立的车体传递函数库，根据目标轨道的轨道状态数据确定目标轨道对应的多个预测车体振动加速度中频分量，其中，车体传递函数库包含多个传递函数，各个传递函数用于表征不同轨检车的车体振动加速度传递特性；车体振动加速度修正模块，用于将轨检车在目标轨道的车体振动加速度分解为低频分量、中频分量和高频分量，并根据轨检车在目标轨道的车体振动加速度低频分量、高频分量和目标轨道对应的多个预测车体振动加速度中频分量，确定目标轨道对应的多组预测车体振动加速度；轨道状态确定模块，用于根据目标轨道对应的多组预测车体振动加速度，确定目标轨道的轨道状态。
本发明实施例还提供一种计算机设备，用以解决现有技术利用轨检车的车体振动加速度评价轨道状态，由于不同轨检车车体振动加速度传递特性不同导致不同轨检车对同一种轨道状态的评价结果不同的技术问题，该计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述轨道状态测量方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，用以解决现有技术利用轨检车的车体振动加速度评价轨道状态，由于不同轨检车车体振动加速度传递特性不同导致不同轨检车对同一种轨道状态的评价结果不同的技术问题，该计算机可读存储介质存储有执行上述轨道状态测量方法的计算机程序。
本发明实施例中，通过建立不同车体加速度传递特性的车体传递函数库，在获取到某一轨检车检测目标轨道的轨道状态数据，可以基于该车体传递函数库中包含的各个传递函数，预测不同轨检车对应该轨道状态数据的车体振动加速度，进而根据预测的不同轨检车的车体振动加速度，确定轨道状态。
通过本发明实施例，能够消除车体本身振动加速度传递特性，进而通过测量轨检车车体振动加速度来对轨道状态进行评价，克服了由于车体本身振动加速度传递特性不同而导致轨道状态评价结果不同的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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。在附图中：
图1为本发明实施例中提供的一种轨道状态测量方法流程图；
图2为本发明实施例中提供的一种车体振动加速度传递函数计算模型示意图；
图3为本发明实施例中提供的一种基于传递函数库的车体振动加速度评价技术方案示意图；
图4为本发明实施例中提供的一种轨道高低不平顺数据在频域上的分布示意图；
图5为本发明实施例中提供的一种车体振动加速度在频域上的分布示意图；
图6为本发明实施例中提供的一种不同速度条件下车体传递函数幅频特性曲线示意图；
图7为本发明实施例中提供的一种不同速度条件下车体传递函数相频特性曲线示意图；
图8为本发明实施例中提供的一种相同速度条件下车体传递函数幅频特性曲线示意图；
图9为本发明实施例中提供的一种相同速度条件下车体传递函数相频特性曲线示意图；
图10为本发明实施例中提供的一种某高铁车体垂向振动加速度实测数据示意图；
图11为本发明实施例中提供的一种某高铁车体垂向振动加速度预测数据示意图；
图12为本发明实施例中提供的一种基于传递函数库的车体振动加速度评价流程示意图；
图13为本发明实施例中提供的一种车体垂向振动加速度的实测值与预测上下限值的示意图；
图14为本发明实施例中提供的一种车体垂向振动加速度的实测值与预测上下限值的局部示意图；
图15为本发明实施例中提供的一种车体垂向振动加速度的实测值与预测车体振动加速度平稳性指标示意图；
图16为本发明实施例中提供的一种轨道状态测量系统示意图；
图17为本发明实施例中提供的一种轨道状态测量装置示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
在本说明书的描述中，所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。参考术语“一个实施例”、“一个具体实施例”、“一些实施例”、“例如”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。各实施例中涉及的步骤顺序用于示意性说明本申请的实施，其中的步骤顺序不作限定，可根据需要作适当调整。
如本发明背景技术部分介绍，由于不同车辆车体加速度传递特性具有差异性，相同轨道状态对应于车体加速度输出群。如果将车辆特性当作一个传递函数，相同轨道状态引起的每一次车体加速度只是车体加速度输出样本群中的一个样本。利用一个输出样本评价轨道整体状况是不合理不全面的。如果能在车体加速度输出群中找出车辆振动状态最差时对应的线路区段、车辆信息等，有利于分析、查找晃车原因。
现有利用车体加速度评价轨道状态或者找出车辆震动恶劣区段的测试技术受制于车体加速度测试装置硬件所安装的车辆，如果对所有运营车辆都测试车体加速度，必将投入大量的人力、物力以及后续的分析资源。发明人经研究发现，由于轨道状态基本保持不变，如果建立车辆传递函数库，根据上述公式(1)，预测该轨道状态可能对应的车体加速度输出群，再从车体加速度输出群中找出状态最差的样本，如果最差车体加速度状态满足相关指标要求，则说明所有车辆经过该轨道区段时，车体振动均符合要求。本发明实施例利用不同服役时期、不同车型的轨道不平顺及车体加速度数据建立传递函数，形成轨检车的传递函数库，以便在获取某次轨道几何不平顺数据后，基于所建传递函数库，计算输出车体加速度结果群，利用该车体加速度结果群对轨道线路进行整体评价。
为了消除车体本身振动加速度传递特性不同造成的轨道状态评价结果的差异性，建立一套统一的评价方法，及时发现病害处所，本发明实施例中提供了一种轨道状态测量方法，图1为本发明实施例中提供的一种轨道状态测量方法流程图，如图1所示，该方法包括：
S101，获取轨检车检测目标轨道的测量数据，其中，测量数据包括：目标轨道的轨道状态数据和轨检车在目标轨道的车体振动加速度。
需要说明的是，本发明实施例提供的轨道状态测量方法中，车体振动加速度可以包括：车体横向振动加速度和垂向振动加速度。作为一种可选的实施方式，可以通过安装在轨检车上的车体振动加速度测试装置采集轨检车在检测目标轨道时车体横向振动加速度或垂向振动加速度。
S102，基于预先建立的车体传递函数库，根据目标轨道的轨道状态数据确定目标轨道对应的多个预测车体振动加速度中频分量，其中，车体传递函数库包含多个传递函数，各个传递函数用于表征不同轨检车的车体振动加速度传递特性。
需要说明的是，上述车体传递函数库可以是预先建立的包含了多种轨检车传递函数的函数库，由于不同轨检车车体振动加速度传递特性不同，对应同一种轨道状态数据会呈现不同的车体振动加速度，使得根据某一轨检车车体振动加速度确定的轨道状态数据会具有一定的偏差。
本发明实施例通过建立不同车体加速度传递特性的车体传递函数库，在获取到某一轨检车检测目标轨道的轨道状态数据，可以基于该车体传递函数库中包含的各个传递函数，预测不同轨检车对应该轨道状态数据可能的车体振动加速度，如果预测出的最差的车体振动加速度(即最大车体振动加速度)均满足列车舒适性要求，则表明该目标轨道是高平顺状态的；如果预测出的最好的车体振动加速度(即最小车体振动加速度)均不满足列车舒适性要求，则表明该目标轨道是不平顺状态的，需要引起维修人员的注意；如果预测出的最差的车体振动加速度不满足列车舒适性要求，而预测出的最好的车体振动加速度满足列车舒适性要求，则可以进一步根据其他条件确定该目标轨道的平顺状态。
需要说明的是，为了建立包含不同轨检车车体传递函数的车体传递函数库，本发明实施例提供的轨道状态测量方法还可以包括如下步骤：获取训练样本数据，其中，训练样本数据包括不同轨检车检测目标轨道得到的轨道状态数据和车体振动加速度；对训练样本数据进行机器学习，构建多个传递函数；根据多个传递函数，建立车体传递函数库。
进一步地，为了提高准确性，在根据多个传递函数，建立车体传递函数库之前，本发明实施例提供的轨道状态测量方法还可以包括如下步骤：获取测试样本数据，其中，测试样本数据包括不同轨检车检测目标轨道得到的轨道状态数据和车体振动加速度；利用测试样本数据，对各个传递函数进行验证，其中，验证通过的传递函数加入到车体传递函数库。
图2为本发明实施例中提供的一种车体振动加速度传递函数计算模型示意图，如图2所示，结合以往轨道不平顺与车体振动关联关系研究成果，本发明实施例在合适的频段上构建基于实测数据找出轨道不平顺状态与车体振动之间的传递模型，利用实测轨道检测数据验证传递函数的准确性，得到一个样本传递函数。将不同车型、不同应用状态条件下得到的验证后的传递函数构建轨检车的传递函数库H。
S103，将轨检车在目标轨道的车体振动加速度分解为低频分量、中频分量和高频分量，并根据轨检车在目标轨道的车体振动加速度低频分量、高频分量和目标轨道对应的多个预测车体振动加速度中频分量，确定目标轨道对应的多组预测车体振动加速度。
具体地，在获取到轨检车检测目标轨道时轨检车在目标轨道的车体振动加速度A后，可以将车体振动加速度A分解在低频、中频、高频三个频段，即：
A＝al+am+ah (2)
其中，al表示车体振动加速度低频分量，am表示车体振动加速度中频分量，ah表示车体振动加速度高频分量。
接着，利用轨检车的传递函数H、轨道几何不平顺数据(轨道状态数据)计算预测加速度中频分量
Figure BDA0002071426750000081
结合轨检车在目标轨道的车体振动加速度低频分量、高频分量，得到预测车体振动加速度：
Figure BDA0002071426750000082
其中，
Figure BDA0002071426750000083
表示预测车体振动加速度。
需要注意的，预测车体振动加速度的记录条数等于轨检车传递函数库中符合车型、速度等条件的传递函数数量。
S104，根据目标轨道对应的多组预测车体振动加速度，确定目标轨道的轨道状态。
作为第一种可选的实施方式，上述S104具体可以通过如下步骤来实现：根据目标轨道的多组预测车体振动加速度，提取每组预测车体振动加速度的峰值；根据每组预测车体振动加速度的峰值，确定目标轨道的轨道状态。
例如，将预测车体振动加速度
Figure BDA0002071426750000084
的上下限值曲线
Figure BDA0002071426750000085
作为评价轨道状态的数据来源，其中，上限值曲线
Figure BDA0002071426750000086
表示为：
Figure BDA0002071426750000087
下限值曲线
Figure BDA0002071426750000088
表示为：
Figure BDA0002071426750000089
其中，
Figure BDA00020714267500000810
为第n组预测车体振动加速度的第i个元素值。
利用现有轨道管理规范对预测加速度上下限曲线
Figure BDA0002071426750000091
重新评价，判断最差振动加速度曲线是否符合舒适性要求。
作为第二种可选的实施方式，上述S104具体可以通过如下步骤来实现：根据目标轨道的多组预测车体振动加速度，计算运行平稳性指标；根据运行平稳性指标，确定目标轨道的轨道状态。
可选地，通过如下公式根据目标轨道的多组预测车体振动加速度，计算运行平稳性指标：
Figure BDA0002071426750000092
其中，W表示运行平稳性指标；A表示车体振动加速度；f表示车体振动频率；F(f)表示频率修正系数。
作为一种优选的实施方式，图3为本发明实施例中提供的一种基于传递函数库的车体振动加速度评价技术方案示意图，具体可以包括如下步骤：
(1)根据某一轨检车检测轨道得到的测量数据建立轨检车振动加速度传递模型。
①数据预测处理，根据轨检车检测轨道得到的轨道几何检测数据有效波长滤除数据中低频、高频波形成分。
②轨道不平顺及车体加速度功率谱分析，确认测量数据频域分布特征；如图4所示为轨道高低不平顺数据在频域上分布(即轨道高低不平顺功率密度估计)，图5所示为车体振动加速度在频域上的分布(即车体振动加速度功率密度估计)。
③训练模型，利用实测数据为模型定阶、估算传递参数。
④根据传递模型得到传递函数。如图6所示为不同速度条件下车体传递函数幅频特性曲线；图7所示为不同速度条件下车体传递函数相频特性曲线；图8所示为相同速度条件下车体传递函数幅频特性；图9所示为相同速度条件下车体传递函数相频特性曲线。
⑤实测数据对比，验证模型准确性，图10所示为某高铁车体垂向振动加速度实测数据示意图；图11所示为该高铁车体垂向振动加速度预测数据示意图，由图10和图11可以得到传递函数的验证结果。
⑥将不同车辆的模型传递函数组建成函数库。
⑦根据某次轨道不平顺检测样本数据及传递函数库得到预测车体加速度簇，计算出车体加速度簇散点对应的上下限值曲线。
⑧依据车体加速度幅值、区段要求等对预测加速度上下限曲线进行评价。
其中，步骤⑥、⑦、⑧的计算流程如图12所示：
在基于传递函数库对车体加速度进行评价时，包括如下两方面：
第一种，峰值评价。根据《轨道几何状态动态检测及评定GB3355-2014》相关要求，对预测加速度峰值进行四级管理，管理值如表1所示：
表1车体加速度峰值管理值
偏差等级 I级 II级 III级 IV级
车体垂向加速度(m/s<sup>2</sup>) 1.0 1.5 2.0 2.5
车体横向加速度(m/s<sup>2</sup>) 0.6 0.9 1.5 2.0
第二种，车辆平稳性评价。将一定区段的预测车体加速度计算成平稳性指标，对区段轨道状态进行评价，评价依据如表2所示：
表2运行平稳性等级
平稳性等级 评定 平稳性指标W
1级 优 <2.5
2级 良好 2.5～2.75
3级 合格 2.75～3.0
平稳性指标可以通过上述公式(6)计算，频率修正系数F(f)，如表3所示：
表3频率修正系数
Figure BDA0002071426750000101
利用本发明实施例提供的轨道状态测量方法及某高铁实测轨道不平顺数据得到某次实测车体垂向加速度数据与预测加速度上下限曲线如图13所示。预测加速度的上下限曲线构成的区域是车辆经过该轨道不平顺区段时车辆振动加速度可能分布的范围。图14为本发明实施例中提供的一种车体垂向振动加速度的实测值与预测上下限值的局部示意图，从图14可以看出，作为一次测试样本，实测加速度散点位于预测加速度上下限曲线之间。
从图13和图14可以看出，该轨道区段对应的车体加速度上下限均小于表1所示车体加速度限值。图15所示是15公里范围内利用实测和预测的车体垂向加速度计算的车体平稳性指标。从图15中可知，因车辆传递特性存在差异，当车辆经过相同轨道区段时车辆振动程度不同，其平稳性指标不尽相同，例如，在14公里处，轨检车测试结果显示平稳性较小，但利用函数库中其它车的传递函数计算得到的平稳性指标较大。具有该传递特性的车辆经过14公里对应的区段时，车辆振动剧烈、平稳性降低，该线路区段是应该重点关注的。
由上可知，基于传递函数的车体振动评价方法有助于利用大数据分析手段找出可能导致车辆平稳性差的轨道区段，从而指导线路养护维修，提升车辆运行品质。
本发明实施例中还提供了一种轨道状态测量系统，如下面的实施例所述。由于该系统实施例解决问题的原理与轨道状态测量方法相似，因此该系统实施例的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
图16为本发明实施例中提供的一种轨道状态测量系统示意图，如图16所示，该系统包括：轨检车161、车体振动加速度测试装置162和计算设备163。
其中，轨检车161，用于检测目标轨道以获取目标轨道的轨道状态数据；
车体振动加速度测试装置162，安装于轨检车上，用于采集轨检车在目标轨道的车体振动加速度；
计算设备163，与轨检车161和车体振动加速度测试装置162分别通信，用于基于预先建立的车体传递函数库，根据目标轨道的轨道状态数据确定目标轨道对应的多个预测车体振动加速度中频分量，以及将轨检车在目标轨道的车体振动加速度分解为低频分量、中频分量和高频分量，并根据轨检车在目标轨道的车体振动加速度低频分量、高频分量和目标轨道对应的多个预测车体振动加速度中频分量，确定目标轨道对应的多组预测车体振动加速度，进而根据目标轨道对应的多组预测车体振动加速度，确定目标轨道的轨道状态；其中，车体传递函数库包含多个传递函数，各个传递函数用于表征不同轨检车的车体振动加速度传递特性。
作为第一种可选的实施方式，本发明实施例提供的轨道状态测量系统中，计算设备163用于根据目标轨道的多组预测车体振动加速度，提取每组预测车体振动加速度的峰值，以及根据每组预测车体振动加速度的峰值，确定目标轨道的轨道状态。
作为第二种可选的实施方式，本发明实施例提供的轨道状态测量系统中，计算设备163用于根据目标轨道的多组预测车体振动加速度，计算运行平稳性指标，以及根据运行平稳性指标，确定目标轨道的轨道状态。
可选地，计算设备163可以通过如下公式根据目标轨道的多组预测车体振动加速度，计算运行平稳性指标：
Figure BDA0002071426750000121
其中，W表示运行平稳性指标；A表示车体振动加速度；f表示车体振动频率；F(f)表示频率修正系数。
在一种可选的实施例中，本发明实施例提供的轨道状态测量系统中，计算设备163还用于获取训练样本数据，对训练样本数据进行机器学习，构建多个传递函数，以及根据多个传递函数，建立车体传递函数库，其中，训练样本数据包括不同轨检车检测目标轨道得到的轨道状态数据和车体振动加速度。
进一步，本发明实施例提供的轨道状态测量系统中，计算设备163还用于获取测试样本数据，以及利用测试样本数据，对各个传递函数进行验证，其中，验证通过的传递函数加入到车体传递函数库，其中，测试样本数据包括不同轨检车检测目标轨道得到的轨道状态数据和车体振动加速度。
本发明实施例中还提供了一种轨道状态测量装置，如下面的实施例所述。由于该装置实施例解决问题的原理与轨道状态测量方法相似，因此该装置实施例的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
图17为本发明实施例中提供的一种轨道状态测量装置示意图，如图17所示，该装置包括：测量数据获取模块171、车体振动加速度预测模块172、车体振动加速度修正模块173和轨道状态确定模块174。
其中，测量数据获取模块171，用于获取轨检车检测目标轨道的测量数据，其中，测量数据包括：目标轨道的轨道状态数据和轨检车在目标轨道的车体振动加速度；车体振动加速度预测模块172，用于基于预先建立的车体传递函数库，根据目标轨道的轨道状态数据确定目标轨道对应的多个预测车体振动加速度中频分量，其中，车体传递函数库包含多个传递函数，各个传递函数用于表征不同轨检车的车体振动加速度传递特性；车体振动加速度修正模块173，用于将轨检车在目标轨道的车体振动加速度分解为低频分量、中频分量和高频分量，并根据轨检车在目标轨道的车体振动加速度低频分量、高频分量和目标轨道对应的多个预测车体振动加速度中频分量，确定目标轨道对应的多组预测车体振动加速度；轨道状态确定模块174，用于根据目标轨道对应的多组预测车体振动加速度，确定目标轨道的轨道状态。
作为第一种可选的实施方式，本发明实施例提供的轨道状态测量装置中，轨道状态确定模块174用于根据目标轨道的多组预测车体振动加速度，提取每组预测车体振动加速度的峰值，以及根据每组预测车体振动加速度的峰值，确定目标轨道的轨道状态。
作为第二种可选的实施方式，本发明实施例提供的轨道状态测量装置中，轨道状态确定模块174用于根据目标轨道的多组预测车体振动加速度，计算运行平稳性指标，以及根据运行平稳性指标，确定目标轨道的轨道状态。
可选地，轨道状态确定模块174可以通过如下公式根据目标轨道的多组预测车体振动加速度，计算运行平稳性指标：
Figure BDA0002071426750000131
其中，W表示运行平稳性指标；A表示车体振动加速度；f表示车体振动频率；F(f)表示频率修正系数。
在一种可选的实施例中，本发明实施例提供的轨道状态测量装置中，车体振动加速度预测模块172还用于获取训练样本数据，对训练样本数据进行机器学习，构建多个传递函数，以及根据多个传递函数，建立车体传递函数库，其中，训练样本数据包括不同轨检车检测目标轨道得到的轨道状态数据和车体振动加速度。
在一种可选的实施例中，本发明实施例提供的轨道状态测量装置中，车体振动加速度预测模块172还用于获取测试样本数据，以及利用测试样本数据，对各个传递函数进行验证，其中，验证通过的传递函数加入到车体传递函数库，其中，测试样本数据包括不同轨检车检测目标轨道得到的轨道状态数据和车体振动加速度。
本发明实施例还提供一种计算机设备，用以解决现有技术利用轨检车的车体振动加速度评价轨道状态，由于不同轨检车车体振动加速度传递特性不同导致不同轨检车对同一种轨道状态的评价结果不同的技术问题，该计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述轨道状态测量方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，用以解决现有技术利用轨检车的车体振动加速度评价轨道状态，由于不同轨检车车体振动加速度传递特性不同导致不同轨检车对同一种轨道状态的评价结果不同的技术问题，该计算机可读存储介质存储有执行上述轨道状态测量方法的计算机程序。
综上所述，本发明实施例提供了一种基于轨检车传递函数的车体振动加速度评价轨道状态的方法，通过建立不同车体加速度传递特性的车体传递函数库，在获取到某一轨检车检测目标轨道的轨道状态数据，可以基于该车体传递函数库中包含的各个传递函数，预测不同轨检车对应该轨道状态数据的车体振动加速度，进而根据预测的不同轨检车的车体振动加速度，确定轨道状态。
通过本发明实施例，能够消除车体本身振动加速度传递特性，进而通过测量轨检车车体振动加速度来对轨道状态进行评价，克服了由于车体本身振动加速度传递特性不同而导致轨道状态评价结果不同的问题。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轨道状态测量方法，包括：
获取轨检车检测目标轨道的测量数据，其中，所述测量数据包括：所述目标轨道的轨道状态数据和所述轨检车在所述目标轨道的车体振动加速度；
其特征在于，还包括：
基于预先建立的车体传递函数库，根据所述目标轨道的轨道状态数据确定所述目标轨道对应的多个预测车体振动加速度中频分量，其中，所述车体传递函数库包含多个传递函数，各个传递函数用于表征不同轨检车的车体振动加速度传递特性；
将所述轨检车在所述目标轨道的车体振动加速度分解为低频分量、中频分量和高频分量，并根据所述轨检车在所述目标轨道的车体振动加速度低频分量、高频分量和所述目标轨道对应的多个预测车体振动加速度中频分量，确定所述目标轨道对应的多组预测车体振动加速度；
根据所述目标轨道对应的多组预测车体振动加速度，确定所述目标轨道的轨道状态。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述目标轨道对应的多组预测车体振动加速度，确定所述目标轨道的轨道状态，包括：
根据所述目标轨道的多组预测车体振动加速度，提取每组预测车体振动加速度的峰值；
根据每组预测车体振动加速度的峰值，确定所述目标轨道的轨道状态。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述目标轨道对应的多组预测车体振动加速度，确定所述目标轨道的轨道状态，包括：
根据所述目标轨道的多组预测车体振动加速度，计算运行平稳性指标；
根据所述运行平稳性指标，确定所述目标轨道的轨道状态。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，通过如下公式根据所述目标轨道的多组预测车体振动加速度，计算运行平稳性指标：
Figure FDA0002399754700000011
其中，W表示运行平稳性指标；A表示车体振动加速度；f表示车体振动频率；F(f)表示频率修正系数。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取训练样本数据，其中，所述训练样本数据包括不同轨检车检测目标轨道得到的轨道状态数据和车体振动加速度；
对所述训练样本数据进行机器学习，构建多个传递函数；
根据所述多个传递函数，建立所述车体传递函数库。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在根据所述多个传递函数，建立所述车体传递函数库之前，所述方法还包括：
获取测试样本数据，其中，所述测试样本数据包括不同轨检车检测目标轨道得到的轨道状态数据和车体振动加速度；
利用所述测试样本数据，对各个传递函数进行验证，其中，验证通过的传递函数加入到所述车体传递函数库。
7.一种轨道状态测量系统，其特征在于，包括：
轨检车，用于检测目标轨道以获取所述目标轨道的轨道状态数据；
车体振动加速度测试装置，安装于所述轨检车上，用于采集所述轨检车在所述目标轨道的车体振动加速度；
计算设备，与所述轨检车和所述车体振动加速度测试装置分别通信，用于基于预先建立的车体传递函数库，根据所述目标轨道的轨道状态数据确定所述目标轨道对应的多个预测车体振动加速度中频分量，以及将所述轨检车在所述目标轨道的车体振动加速度分解为低频分量、中频分量和高频分量，并根据所述轨检车在所述目标轨道的车体振动加速度低频分量、高频分量和所述目标轨道对应的多个预测车体振动加速度中频分量，确定所述目标轨道对应的多组预测车体振动加速度，进而根据所述目标轨道对应的多组预测车体振动加速度，确定所述目标轨道的轨道状态；其中，所述车体传递函数库包含多个传递函数，各个传递函数用于表征不同轨检车的车体振动加速度传递特性。
8.一种轨道状态测量装置，其特征在于，包括：
测量数据获取模块，用于获取轨检车检测目标轨道的测量数据，其中，所述测量数据包括：所述目标轨道的轨道状态数据和所述轨检车在所述目标轨道的车体振动加速度；
车体振动加速度预测模块，用于基于预先建立的车体传递函数库，根据所述目标轨道的轨道状态数据确定所述目标轨道对应的多个预测车体振动加速度中频分量，其中，所述车体传递函数库包含多个传递函数，各个传递函数用于表征不同轨检车的车体振动加速度传递特性；
车体振动加速度修正模块，用于将所述轨检车在所述目标轨道的车体振动加速度分解为低频分量、中频分量和高频分量，并根据所述轨检车在所述目标轨道的车体振动加速度低频分量、高频分量和所述目标轨道对应的多个预测车体振动加速度中频分量，确定所述目标轨道对应的多组预测车体振动加速度；
轨道状态确定模块，用于根据所述目标轨道对应的多组预测车体振动加速度，确定所述目标轨道的轨道状态。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6任一项所述轨道状态测量方法。
10.一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存储有执行权利要求1至6任一项所述轨道状态测量方法的计算机程序。
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