CN114001819A - 轨道交通振动噪声监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轨道交通振动噪声监控系统，包括：声压传感器：布置在轨道边侧，用于获取声压数据；加速度传感器：布置在轨道边侧，用于获取振动加速度数据；光纤振动传感器：连续化布置在轨道边侧；第一监测主机：与光纤振动传感器通信，用于获取连续化光纤振动传感数据；第二监测主机：与声压传感器、加速度传感器通信，用于获取二者采集的传感数据；监控平台：与第一监测主机和第二监测主机通信，包括：数据处理单元：对声压数据进行处理计算等效声级，对振动加速度信号进行处理，计算振级；故障生成单元：基于等效声级数据、振级数据及光纤振动数据，生成故障数据。本发明采用连续化数据进行振动数据诊断，可生成更全面、准确的故障诊断信息。

Description

轨道交通振动噪声监控系统

技术领域

本发明涉及智能监测技术领域，具体涉及一种轨道交通振动噪声监控系统。

背景技术

随着轨道交通的不断发展以及人们对居住环境要求的不断提高，人们对轨道交通引起的振动噪声关注度越来越高，现有轨道交通引起的振动噪声测试手段通常以短期、零碎断面测试为主，分析时也仅仅提取出部分数据，无法代表整体线路的较长时段的振动噪声辐射状态。

现有技术中的轨道振动监测系统均采用的为点式分散数据。例如公开号CN101954916A的专利公开了一种轨道在线监测方法及轨道在线监测系统，通过在分散轨道布置位移传感器、加速度传感器、激光距离探测器采集轨道振动数据，分析当前数据与历史数据的变化差，当超过所设定的对应值时，将产生报警信号进行报警。

现有技术中的方法存在如下不足：

获得的为分散式的传感数据，点式的监测无法形成整个线路的完整信息，当出现异常时，无法确定该测点振动值增加的原因是由于道床参数发生变化、车辆状态发生变化、钢轨状态发生变化、车辆载重发生变化等因素，更难以确定这种异常只发生于当前测点，还是代表了整个线路的状态，进而难以有针对性的进行线路、道床或车辆的运营维护。

发明内容

本发明的目的在于解决以上技术问题之一，提供一种基于连续化数据进行轨道交通振动噪声监测和故障诊断的系统。

为了实现上述目的，本发明一些实施例中，提供如下技术方案：

一种轨道交通振动噪声监控系统，包括：

声压传感器：布置在轨道边侧，垂向高度位于轨顶的上方，用于获取声压数据；

加速度传感器：布置在轨道边侧，用于获取振动加速度数据；

光纤振动传感器：连续化布置在轨道边侧；

第一监测主机：与光纤振动传感器通信，用于获取连续化光纤振动传感数据；

第二监测主机：与声压传感器、加速度传感器通信，用于获取二者采集的传感数据；

监控平台：与第一监测主机和第二监测主机通信，获取监测数据并进行数据分析，包括：

数据处理单元：对声压数据进行处理计算等效声级，对振动加速度信号进行处理，计算振级；

故障生成单元：基于等效声级数据、振级数据及光纤振动数据，生成故障数据。

本发明一些实施例中，监控平台计算等效声级的方法包括：

其中：L_Aeq,T为等效声级，t₂-t₁为规定的时间间隔，p_A(t)为瞬时声压，p₀为基准声压；

所述监控平台基于等效声级指标生成故障信息。

本发明一些实施例中，监控平台计算振级的方法包括：

计算振动加速度有效值：

基于振动加速度有效值计算振动加速度Z振级指标：

VL_z＝20lg(a’_rms/a₀)；

基于振动加速度有效值计算振动加速度级指标：

VAL＝20lg(a_rms/a₀)；

其中，a(t)为采集获得振动加速度数据，T为分析时长，VL_z为Z振级指标，振动加速度有效值，a₀为基准加速度，c_f为Z计权因子，a_frms中心频率对应有效值；

所述监控平台基于振动加速度Z振级指标和振动加速度级指标生成故障信息。

本发明一些实施例中，所述加速度传感器和所述声压传感器成对布置在相邻轨道结构的连接断面处；

所述故障生成单元进一步被配置为：

对等效声级进行连续化处理，对振级进行连续化处理，基于连续化处理后的等效声级数据、振级数据生成故障数据

本发明一些实施例中，所述监控平台对等效声级及振级进行连续化处理的方法包括：

相邻轨道结构的连接断面间距里程为[a,b]，将间距里程进行区间划分为n个子区间：[(l₀,l₁),(l₁,l₂)…(l_n-1,l_n)]，其中两个端点l₀＝a,l_n＝b；每个l_n有对应的等效声级或振级，假设其对应数值为F_n；

在每个子区间[l_j,l_j+1]上，存在三次多项式S_j(l)满足：

S(l)＝S_j(l)＝a_j+b_jl+c_jl²+d_jl³；

由于所有点必须满足插值条件S(l_j)＝F_j(j＝0,1,2,…n)，除了两个端点，存在如下等式：

S_j(l_j+1)＝F_j+1，S_j+1(l_j+1)＝F_j+1；

S′_j(l_j+1)＝S′_j+1(l_j+1)；

S″_j(l_j+1)＝S″_j+1(l_j+1)；

S″(l₀)＝S″(l_n)＝0；

则：

S_j(l)＝a_j+b_j(l-l_j)+c_j(l-l_j)²+d_j(l-l_j)³；

S′_j(l)＝b_j+2c_j(l-l_j)+3d_j(l-l_j)²；

S″_j(l)＝2c_j+3d_j(l-l_j)；

由S_j(l_j)＝a_j+b_j(l_j-l_j)+c_j(l_j-l_j)²+d_j(l_j-l_j)³＝F_j

可得：a_j＝F_j(l)；

求解，获得a_j、b_j、c_j、d_j，带入S(l)，获得每个位置点的等效声级及振级数据；

以上各式中，F_j+1、F_j为计算过程中间赋值，无实际意义。

本发明一些实施例中，所述数据处理单元进一步被配置为：

比较两时刻声压传感数据或振动加速度传感数据的变化趋势d(F(t))：

其中，F(t)_n为时刻n的声压传感数据或振动加速度传感数据，F(t)_n-1为时刻n-1的声压传感数据或振动加速度传感数据，d_n为时刻n对应的时间，d_n-1为时刻n-1对应的时间；

若d(F(t))大于0，则判定振动存在异常。

本发明一些实施例中，所述故障生成单元进一步被配置为：

将每个光纤传感器位置与线路里程对应；

获取同一时刻各里程位置连续光纤振动采集数据，并与车辆运行时刻比较；

光纤振动数据对应的里程位置与车辆运行时刻表比较，同一时刻振动位置有车辆经过，则认为振动数据正常；

否则，认定为振动数据异常，轨道线路存在故障。

本发明一些实施例中，所述故障生成单元进一步被配置为：

跟踪各时刻车辆位置，并记录各位置的光纤振动采集数据，结合各时刻数据评估车辆引起的振动幅值；

若某时刻光纤振动采集数据与振动幅值不符，认定为振动数据异常，轨道线路存在故障。

本发明一些实施例中，所述数据处理单元进一步被配置为：

比较连续化处理后的各车次声压传感数据或振动加速度传感数据；

若在某一里程位置，各车次的声压传感数据或振动加速度传感数据变大，判定该里程位置道床存在故障。

本发明一些实施例中，比较连续化处理后的各车次声压传感数据或振动加速度传感数据；

若某车次的声压传感数据或振动加速度传感数据大于其他车次的同类数据，则判断该车次车辆存在故障。

较现有技术相比，本发明技术方案的有益效果在于：

1、噪声监测系统利用光纤传感器的连续性，在整条轨道交通线布置连续光纤传感器及采集系统实时监测整条线路振动状态，跟踪车辆运行位置信息。通过振动加速度数据、声压数据可实时分析振动数据，分析故障信息。

2、对分散的振动加速度数据和声压数据进行连续化处理，可基于全路段连续化数据，生成更全面、准确的故障诊断信息。

3、适用于地面运行线路、地下运行线路、高架运行线路，满足各种轨道车辆运行的监测需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为不同时刻不同车次光纤振动数据示意图；

图2为同意时刻不同车次光纤振动数据示意图；

图3为连续化处理后不同车次的声压传感数据/加速度传感数据示意图(无故障)；

图4为连续化处理后不同车次的声压传感数据/加速度传感数据示意图(车次故障)；

图5为连续化处理后不同车次的声压传感数据/加速度传感数据示意图(道床故障)

图6为连续化处理后不同车次不同时刻的声压传感数据/加速度传感数据示意图；

图7为连续化处理后不同车次的声压传感数据/加速度传感数据不同区域幅值变化示意图；

图8为本发明第一监测主机监测结构示意图；

图9为本发明第二监测主机监测结构示意图；

图10为地下线路传感器安装结构示意图；

图11为地面线路传感器安装结构示意图；

图12为高架线路传感器安装结构示意图；

图13为第一监测主机数据传输逻辑图；

图14为第二监测主机数据传输逻辑图；

以上各图中：

1-光纤振动传感器

2-第一监测主机，201-光电信号调理器，202-监测控制模块，203-边缘计算模块；

3-加速度传感器；

4-声压传感器；

5-第二监测主机，501-放大器，502-AD转换模块，503-监测控制模块，504-边缘计算模块；

6-路由装置；

7-监控平台；

8-可视化终端；

9-轨道；

10-路基；

11-隧道壁；

12-桥壁。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，术语“连接”等，即可以指部件之间的直接连接，直接通信，也可以指部件间的间接连接，间接通信。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不用于暗指相对重要性。

本发明提供一种轨道交通振动噪声监控系统，用于轨道车辆、运行轨道的振动数据监控，可基于振动监控数据生成道床故障或车辆故障的诊断信息。

本发明首先阐述监控系统的硬件结构，包括：

声压传感器4：设置在轨道9边侧，垂向高度位于轨顶的上方，用于采集声压数据；为了实现较好的采集效果，声压传感器4距离轨顶的较优距离为1.5m；

加速度传感器3：设置在轨道9边侧，用于采集振动加速度数据；

光纤振动传感器1：设置在轨道9边侧，用于采集振动数据，跟踪车辆运行；

第一监测主机2：与光纤振动传感器1通信，用于获取其采集的传感数据；

第二监测主机3：与声压传感器4、加速度传感器3通信，用于获取二者采集的传感数据；

监控平台：与第一监测主机2和第二监测主机3通信，获取监测数据并进行数据分析。监控平台负责数据分析处理，用于根据声压数据、振动数据分析轨道或列车的运行状态，以方便维护。

本发明一些实施例中，进一步提供针对各种类型运行线路的传感器安装结构，参考图10至图12。

图10所示的为地下线路中，各传感器的安装情况：

声压传感器4、加速度传感器3和光纤振动传感器1均安装在隧道壁11上；，隧道壁11呈弧形，各传感器均安装在弧形面上。

更进一步的，在本发明一些实施例中：在地下线路中，加速度传感器3和光纤振动传感器1垂向高度也位于轨顶的上方，且位于声压传感器4的下方。采用这种结构的原因在于，弧形隧道壁11结构会影响传感器信号的接受。具体的，加速度传感器3和光纤振动传感器1可布置在距离钢轨顶面1.25m±0.25m的高度上，声压传感器4可布置在距离轨顶1.5m的高度上。

图11所示的为地面线路中，各传感器的安装情况：

加速度传感器3、光纤振动传感器1直接安装在轨旁路基10上，声压传感器4经安装架安装在轨旁路基10上，安装架的高度被配置为，使声压传感器4垂向高度位于轨顶的上方。

更进一步的，加速度传感器3、光纤振动传感器1位于水平方向上距离轨道中心线1.5m位置的路基10上。声压传感器4垂直方向上距离轨顶1.5m的位置。

图12所示的为高架线路中，各传感器的安装情况。高架线路包括高架桥路面和位于高架桥路面两侧的桥壁12。声压传感器4安装在纵向桥壁12上，沿高度方向可布置在距离轨顶1.5m的高度上；加速度传感器3和光纤振动传感器1均布置于高架桥路面上，距离轨道中心线1.5±0.25m的位置。

本发明一些实施例中，对于地下线路、地面线路和高架线路来说，加速度传感器3间隔布置，声压传感器4间隔布置，光纤振动传感器1连续布置。一台第一监控主机2连接一条光纤振动传感器1，可根据需要设置多台第一监控主机2。

加速度传感器3和声压传感器4布置在相邻轨道结构的连接断面处。这种结构的设计是根据振动数据产生的位置特点和数据采集需求，可以连续监测车辆运行位置。进而监测系统可实时根据全线振动情况跟踪车辆位置，在非车辆出现位置产生异常振动时，可能存在异物入侵，系统发出预警。

本发明一些实施例中：对于地下线路、地面线路和高架线路来说，声压传感器4的测控点呈水平设置，朝向车辆，且垂直车辆的行驶方向设置。

本发明一些实施例中：对于地下线路、地面线路和高架线路来说，加速度传感器3和光纤振动传感器1位于同一水平高度。

参考图8和图9，为系统数据传输构建示意图。

本发明一些实施例中：进一步包括路由装置6，第一监测主机、所述第二监测主机均经过路由装置6与监控平台7通信，监控平台7采用云平台，路由装置6采用5G通信(兼容4G)装置。进一步包括可视化终端8，与监控平台7通信，获取监控平台7的分析数据并可视化显示。

本系统中，光纤振动传感器1属于数字信号传感器，其采用第一监测主机2即光纤传感器监测主机来进行数据监测。连续分布的光纤传感器1数据可分段汇总后传递至光纤监测主机，并经路由装置6传递至监控平台7。

本发明一些实施例中：加速度传感器3和声压传感器4属于模拟信号传感装置。二者成对设置，没对之间间隔设置。加速度传感器3和声压传感器4连接至第二监测主机5，即模拟信号传感器监测主机。该监测主机数据经路由装置6传递至监控平台7。一台第二监测主机5连接若干加速度传感器3与声压传感器4，可根据需要配置多台第二监测主机5。

进一步参考图13和图14。

第一监测主机4具体包括：光电信号调理器201、监测控制模块202和边缘计算模块203；连续光纤振动传感器1数据接入光信号调理器201,对接受信号进行调理，得到加速度信号，经边缘计算得分析结果。

第二监测主机6包括：放大器501、A/D转换模块502、监测控制模块503和边缘计算模块504；放大器501将微弱信号进行放大，使其充分利用A/D转换器的满量程分辨率，提高信号信噪比。A/D转换器502将模拟信号转换成与其相对应的数字信号。

监测控制模块对信号进行采集保存，采集模式可以是连续模式、触发模式等，轨道交通列车通过实践较短，通常通过单个监测点的时间为几秒至十几秒，如果采用连续模式，将造成数据量过大，因此采用触发模式，仅采集列车通过时间段数据，节省存储空间。同时，监测控制模块有参数可配制功能，由云端控制下发指令进行采集频率、量程、触发参数、时长等参数设定。

边缘计算模块将采集到的信号进行截取、噪声振动频谱及Z振级与A声级等预处理。

监控平台7可以分析线路振动噪声连续变化情况，一条轨道线路及不同的线路振动与噪声数据可以交叉分析，绘制振动噪声地图，可以对比同一线路不同时段的振动噪声影响，或者不同线路同一时段及不同时段的振动噪声影响，同时跟踪振源与声源的变化趋势，通过可视化终端8显示。

以下，进一步阐述监控平台的工作逻辑。、

监控平台执行故障诊断功能，具体包括：

数据处理单元：对声压数据进行处理计算等效声级，对振动加速度信号进行处理，计算振级；

故障生成单元：基于等效声级数据、振级数据及光纤振动数据，生成故障数据。

与传统方法不同，监控平台采用了连续化光纤振动数据生成故障结果，判定结论更可靠。

本发明一些实施例中，监控平台计算等效声级的方法包括：

其中：L_Aeq,T为等效声级，t₂-t₁为规定的时间间隔，p_A(t)为瞬时声压，p₀为基准声压；

所述监控平台基于等效声级指标生成故障信息。

本发明一些实施例中，监控平台计算振级的方法包括：

计算振动加速度有效值：

基于振动加速度有效值计算振动加速度Z振级指标：

VL_z＝20lg(a’_rms/a₀)；

基于振动加速度有效值计算振动加速度级指标：

VAL＝20lg(a_rms/a₀)；

其中，a(t)为采集获得振动加速度数据，T为分析时长，VL_z为Z振级指标，振动加速度有效值，a₀为基准加速度，c_f为Z计权因子，a_frms中心频率对应有效值；

监控平台基于振动加速度Z振级指标和振动加速度级指标生成故障信息。

由于声压传感器和加速度传感器是分散布置的，本发明一些实施例中，为了获得更准确的判定结果，进一步对加速度传感器和所述声压传感器的数据进行连续化处理。

具体的，故障生成单元进一步被配置为：

对等效声级进行连续化处理，对振级进行连续化处理，基于连续化处理后的等效声级数据、振级数据生成故障数据。

一条线路通常由多个监测断面在不同里程分布，每个监测断面均有振动噪声值，为了使各监测断面的振动噪声数据在线路上连续化表示，采用三次样条差值进行拟合，得到随里程变化的连续的振动噪声曲线。本发明一些实施例中，监控平台对等效声级及振级进行连续化处理的方法包括：

相邻轨道结构的连接断面间距里程为[a,b]，将间距里程进行区间划分为n个子区间：[(l₀,l₁),(l₁,l₂)…(l_n-1,l_n)]，其中两个端点l₀＝a,l_n＝b；每个l_n有对应的等效声级或振级，假设其对应数值为F_n；

在每个子区间[l_j,l_j+1]上，存在三次多项式S_j(l)满足：

S(l)＝S_j(l)＝a_j+b_jl+c_jl²+d_jl³；

由于所有点必须满足插值条件S(l_j)＝F_j(j＝0,1,2,…n)，除了两个端点，存在如下等式：

S_j(l_j+1)＝F_j+1，S_j+1(l_j+1)＝F_j+1；

S′_j(l_j+1)＝S′_j+1(l_j+1)；

S″_j(l_j+1)＝S″_j+1(l_j+1)；

S″(l₀)＝S″(l_n)＝0；

则：

S_j(l)＝a_j+b_j(l-l_j)+c_j(l-l_j)²+d_j(l-l_j)³；

S′_j(l)＝b_j+2c_j(l-l_j)+3d_j(l-l_j)²；

S″_j(l)＝2c_j+3d_j(l-l_j)；

由S_j(l_j)＝a_j+b_j(l_j-l_j)+c_j(l_j-l_j)²+d_j(l_j-l_j)³＝F_j

可得：a_j＝F_j(l)；

求解，获得a_j、b_j、c_j、d_j，带入S(l)，获得每个位置点的等效声级及振级数据；

以上各式中，F_j+1、F_j为计算过程中间赋值，无实际意义。

具体的，计算过程如下。

用h_j＝l_j+1-l_j表示步长，由S_j(l_j+1)＝_j+1(l)推出

由S′_j(l_j+1)＝S′_j+1(l_j+1)推出：

S′_j+1(l_j+1)＝b_j+1+2c_j(l_j+1-l_j+1)+3d_j(l_j+1-l_j+1)²＝b_j+1；

可得：

由S″_j(l_j+1)＝S″_j+1(l_j+1)推出2c_j+6h_jd_j＝2c_j+1；

设m_j＝S″_j(l_j)＝2c_j则2c_j+6h_jd_j＝2c_j+1改写为m_j+6h_jd_j＝m_j+1；

可得

现在a_j,c_j,d_j都可以表示成二阶导的关系，将其带入到：

可得：

将a_j,b_j,c_j,d_j带入

可得：

这样可以构造一个以m为未知数的线性方程组

自然边界条件时，m₀＝0,m_n＝0

可以看出，左侧的系数矩阵为严格对角占优矩阵，因此，线性方程有唯一解。

对全线路各车次经过不同里程设置的监测断面产生的振动噪声进行记录，形成振动噪声地图，振动噪声值为F(l,n)，l为线路里程，n为车次号，采用三次样条差值，将全线路各监测断面振动噪声值连续平滑连接。参考图3，为连续化处理后的结果，可更准确反应振动信息。

参考图4，振源与声源数据含了车辆的状态，结合振动噪声云图，当某一编组车次通过多个监测系统时，振动噪声均较其他车次有突出数值(图4中车次n)，则该车次可能存在一定缺陷，需要进行定向维护。

参考图5，振源与声源数据含了道床的状态，结合振动噪声云图，当各车次经过某一监测断面时，振动噪声均较其他断面有突出数值，则该监测断面道床可能存在一定缺陷，需要进行定向维护。图5中道床振动异常所处里程位置，可能存在道床损坏。

参考图6。列车载人数量是变化的，工作日通常有出行早晚人流高峰，不同时刻的运载量是有差异的，绘制不同时刻的振动噪声地图，振动噪声值为振动噪声值为F(l,t)，l为线路里程，t为通过时刻，采用三次样条差值，将全线路各时段监测断面振动噪声值连续平滑连接。分析不同时刻列车经过各监测断面引起的振动噪声值，可以评价不同人流量对列车运行产生振动噪声的影响。

参考图7。同一列车经过各监测断面产生的振动噪声最小值为min(F(l)),将各监测断面振动噪声值与最小值作差值计算:F(l)-min(F(l))，采用三次样条差值，将全线路各监测断面振动噪声差值连续平滑连接，得到振动噪声波动范围曲线，可以明显看出各监测断面振动噪声辐射最大区域，及相对其他区域，增大的程度。

本发明一些实施例中，数据处理单元进一步被配置为：

比较两时刻声压传感数据或振动加速度传感数据的变化趋势d(F(t))：

其中，F(t)_n为时刻n的声压传感数据或振动加速度传感数据，F(t)_n-1为时刻n-1的声压传感数据或振动加速度传感数据，d_n为时刻n对应的时间，d_n-1为时刻n-1对应的时间；

若d(F(t))大于0，则判定振动存在异常。

具体的，当d(F(t))小于0值，为收敛状态，当d(F(t))趋于0值，或在0值附近波动，则为稳定状态，如果d(F(t))持续增加，则为发散状态，当出现发散状态时，表示道床或车辆状态的相应指标进入恶化期，应及时进行运维。进一步的，当某个数值超过阈值限制时，即使变化率不大，也应当进行运维

本发明一些实施例中，故障生成单元进一步被配置为：

将每个光纤传感器位置与线路里程对应；

获取同一时刻各里程位置连续光纤振动采集数据，并与车辆运行时刻比较；其中，车辆运行时刻数据包括了每个时刻车辆所处位置里程信息；

光纤振动数据对应的里程位置与车辆运行时刻表比较，同一时刻振动位置有车辆经过，则认为振动数据正常；

否则，认定为振动数据异常，轨道线路存在故障。

本发明一些实施例中，所述故障生成单元进一步被配置为：

跟踪各时刻车辆位置，并记录各位置的光纤振动采集数据，结合各时刻数据评估车辆引起的振动幅值；

若某时刻光纤振动采集数据与振动幅值不符，认定为振动数据异常，轨道线路存在故障。

参考图1，第一时刻和第二时刻，各车次对应运行里程振动均匀，与运营计划里程信息匹配，因此，线路不存在异常。

参考图2。通过车辆引起的振动，实时跟踪车辆位置，评估其引起的振动辐射量。当某一位置出现的振动时，通过与列车运行图对比，可以确定该处振动是否由地铁车辆引起，否则可以确定为异常振动，可能有侵限情况发生，可视化系统发出紧急预警。

采用本发明提供的监测系统，可使城市轨道交通管理部门，实时的掌握某条线路或多条线路的振动噪声辐射状态，跟踪其发展变化趋势，掌握其变化因素，判定其影响程度，在未引起社会影响之前进行有针对性的维护及调整，将突发事件处理转变为状态维护处理，减少运维的投入以及难度，实现实时的绿色交通，有着重要的意义。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轨道交通振动噪声监控系统，其特征在于，包括：

声压传感器：布置在轨道边侧，用于获取声压数据；

加速度传感器：布置在轨道边侧，用于获取振动加速度数据；

光纤振动传感器：连续化布置在轨道边侧；

第一监测主机：与光纤振动传感器通信，用于获取连续化光纤振动传感数据；

第二监测主机：与声压传感器、加速度传感器通信，用于获取二者采集的传感数据；

监控平台：与第一监测主机和第二监测主机通信，获取监测数据并进行数据分析，包括：

数据处理单元：对声压数据进行处理计算等效声级，对振动加速度信号进行处理，计算振级；

故障生成单元：基于等效声级数据、振级数据及光纤振动数据，生成故障数据。

2.如权利要求2所述的轨道交通振动噪声监控系统，其特征在于，监控平台计算等效声级的方法包括：

其中：L_Aeq，T为等效声级，t₂-t₁为规定的时间间隔，p_A(t)为瞬时声压，p₀为基准声压；

所述监控平台基于等效声级指标生成故障信息。

3.如权利要求2所述的轨道交通振动噪声监控系统，其特征在于，监控平台计算振级的方法包括：

计算振动加速度有效值：

基于振动加速度有效值计算振动加速度Z振级指标VL_z：

VL_z＝20lg(a′_rms/a₀)；

基于振动加速度有效值计算振动加速度级指标：

VAL＝20lg(a_rms/a₀)；

其中，a(t)为采集获得振动加速度数据，T为分析时长，VL_z为Z振级指标，振动加速度有效值，a₀为基准加速度，c_f为Z计权因子，a_frms为中心频率对应有效值；

所述监控平台基于振动加速度Z振级指标和振动加速度级指标生成故障信息。

4.如权利要求1或2或3所述的轨道交通振动噪声监控系统，其特征在于，所述加速度传感器和所述声压传感器成对布置在相邻轨道结构的连接断面处；

所述故障生成单元进一步被配置为：

对等效声级进行连续化处理，对振级进行连续化处理，基于连续化处理后的等效声级数据、振级数据生成故障数据。

5.如权利要求4所述的轨道交通振动噪声监控系统，其特征在于，

所述监控平台对等效声级及振级进行连续化处理的方法包括：

假设相邻轨道结构的连接断面间距里程为[a，b]，将间距里程进行区间划分为n个子区间：[(l₀，l₁)，(l₁，l₂)…(l_n-1，l_n)]，其中两个端点l₀＝a，l_n＝b；每个l_n有对应的等效声级或振级，假设其对应数值为F_n；

在每个子区间[l_j，l_j+1]上，存在三次多项式S_j(l)满足：

S(l)＝S_j(l)＝a_j+b_jl+c_jl²+d_jl³；其中，S(l)为声压传感器或加速度传感器监测数据函数；

由于所有点必须满足插值条件S(l_j)＝F_j(j＝0，1，2，…n)，除了两个端点，存在如下等式：

S_j(l_j+1)＝F_j+1，S_j+1(l_j+1)＝F_j+1；

S’_j(l_j+1)＝S’_j+1(l_j+1)；

S”_j(l_j+1)＝S”_j+1(l_j+1)；

S”(l₀)＝S”(l_n)＝0；

则：

S_j(l)＝a_j+b_j(l-l_j)+c_j(l-l_j)²+d_j(l-l_j)³；

S’_j(l)＝b_j+2c_j(l-l_j)+3d_j(l-l_j)²；

S”_j(l)＝2c_j+3d_j(l-l_j)；

由S_j(l_j)＝a_j+b_j(l_j-l_j)+c_j(l_j-l_j)²+d_j(l_j-l_j)³＝F_j

可得：a_j＝F_j(l)；

求解，获得a_j、b_j、c_j、d_j，带入S(l)，获得每个位置点的等效声级及振级数据；

以上各式中，F_j+1、F_j为计算过程中间赋值，无实际意义。

6.如权利要求1至5中任意一项所述的轨道交通振动噪声监控系统，其特征在于，所述数据处理单元进一步被配置为：

比较两时刻声压传感数据或振动加速度传感数据的变化趋势d(F(t))：

其中，F(t)_n为时刻n的声压传感数据或振动加速度传感数据，F(t)_n-1为时刻n-1的声压传感数据或振动加速度传感数据，d_n为时刻n对应的时间，d_n-1为时刻n-1对应的时间；

若d(F(t))大于0，则判定振动存在异常。

7.如权利要求4所述的轨道交通振动噪声监控系统，其特征在于，所述数据处理单元进一步被配置为：

比较连续化处理后的各车次声压传感数据或振动加速度传感数据；

若在某一里程位置，各车次的声压传感数据或振动加速度传感数据变大，判定该里程位置道床存在故障。

8.如权利要求4所述的轨道交通振动噪声监控系统，其特征在于，所述数据处理单元进一步被配置为：

比较连续化处理后的各车次声压传感数据或振动加速度传感数据；

若某车次的声压传感数据或振动加速度传感数据大于其他车次的同类数据，则判断该车次车辆存在故障。

9.如权利要求1所述的轨道交通振动噪声监控系统，其特征在于，所述故障生成单元进一步被配置为：

将每个光纤传感器位置与线路里程对应；

获取同一时刻各里程位置连续光纤振动采集数据，并与车辆运行时刻比较；

光纤振动数据对应的里程位置与车辆运行时刻表比较，同一时刻振动位置有车辆经过，则认为振动数据正常；

否则，认定为振动数据异常，轨道线路存在故障。

10.如权利要求1所述的轨道交通振动噪声监控系统，其特征在于，所述故障生成单元进一步被配置为：

跟踪各时刻车辆位置，并记录各位置的光纤振动采集数据，结合各时刻数据评估车辆引起的振动幅值；

若某时刻光纤振动采集数据与振动幅值不符，认定为振动数据异常，轨道线路存在故障。

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