CN114407968B - 跨座式单轨旅游交通系统轨道不平顺检测装置及方法 - Google Patents
跨座式单轨旅游交通系统轨道不平顺检测装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114407968B CN114407968B CN202210055970.6A CN202210055970A CN114407968B CN 114407968 B CN114407968 B CN 114407968B CN 202210055970 A CN202210055970 A CN 202210055970A CN 114407968 B CN114407968 B CN 114407968B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- support
- track
- irregularity
- track irregularity
- distance measuring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 17
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 17
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 14
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 6
- 238000005311 autocorrelation function Methods 0.000 claims description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 4
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 claims description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 5
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 3
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61K—AUXILIARY EQUIPMENT SPECIALLY ADAPTED FOR RAILWAYS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B61K9/00—Railway vehicle profile gauges; Detecting or indicating overheating of components; Apparatus on locomotives or cars to indicate bad track sections; General design of track recording vehicles
- B61K9/08—Measuring installations for surveying permanent way
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
本发明提供了一种跨座式单轨旅游交通系统轨道不平顺检测装置及方法，装置包括安装支架、布置在安装支架上的测距传感器、数据采集器和上位机，安装支架能够调整横向及竖向的尺寸，测距传感器设置多个，能够调整在安装支架上的安装位置，数据采集器将测距传感器检测的数据传输至上位机，上位机将各个测距传感器的距离信号转换成轨道不平顺弦测值并分析，相较于已有的倾角修正法、即利用水平尺及塞尺的方式来检测轨道不平顺程度，可以有效减少工作量，在保证检测精度的前提下，大幅提高了检测效率，且能够灵活适应不同规格的轨道，保证轨检装置与轨道的贴合及激光传感器测量的准确性，现场组装、调整、拆卸均较为方便。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域，特别涉及一种跨座式单轨旅游交通系统轨道不平顺检测装置及方法。
背景技术
近年来，随着国内旅游业的迅速发展及自然景观保护意识的提升，越来越多地区开始思考如何在保护景区原始风貌的同时适应复杂多变的地形条件来开发旅游产业。基于上述需求，一种新型跨座式单轨旅游交通系统应运而生。
跨座式单轨旅游交通系统快速发展，但相关研究相对滞后。轨道不平顺是影响行车稳定性及安全性极其重要的外部因素。跨座式单轨旅游交通系统多以旅游产业出现在人们的生活中，相对于其他影响因素，轨道的不平整度将给游客乘坐的舒适程度带来直接影响。研究表明，轨道不平顺表现出较强的非平稳特征，不同的项目，由于轨道梁制作精度、使用年限等客观必然因素的影响，轨道不平顺状态也将完全不同。
为满足景区其他游乐项目正常运营的要求，跨座式单轨旅游交通系统通常作为跨景点的运输系统，全线高架运输，轨道不平顺不仅会影响桥上运行列车的振动性能，桥梁自身受到的车体自重和不平顺引起的列车冲击会明显增大结构的动力响应。因此展开对跨座式单轨旅游交通系统轨道不平顺的研究刻不容缓。
针对跨座式单轨旅游交通系统轨道不平顺的实测，存在以下难题：(1)跨座式单轨旅游交通系统轨道梁为单箱单室箱梁结构，现有的轨检装置仅适用于普通铁路轨道，亟需一种适用于跨座式单轨旅游交通系统轨道梁的轨检装置；(2)如何实现对钢箱轨道梁顶面及腹板不平顺的高精度测量，怎样高精度识别轨道高低、轨向及轨距不平顺信号；(3)如何更广泛的复原轨道不平顺各波长成分，如何解决现在单轨质检部门较为棘手的波长小于1m，甚至更小波段的钢轨道梁短波不平顺的测量。
为此亟需发明相应的轨道不平顺检测装置，完成此特殊结构的轨道不平顺检查工作，对跨座式单轨旅游交通系统钢轨道梁的短、中长波段不平顺进行更高精度的测量。
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
发明内容
本发明的目的是：针对上述背景技术中存在的不足，提供一种跨座式单轨旅游交通系统轨道不平顺检测方案，实现跨座式单轨旅游交通系统轨道的高低、轨向和轨距不平顺实测，解决跨座式单轨旅游交通系统钢轨道梁不平顺实测的复杂问题，在提高检测效率、减轻试验人员的工作量的同时完成轨道不平顺的精准检测。
为了达到上述目的，本发明提供了一种跨座式单轨旅游交通系统轨道不平顺检测装置，包括安装支架、布置在所述安装支架上的测距传感器、数据采集器和上位机，所述安装支架能够调整横向及竖向的尺寸，所述测距传感器设置多个，能够调整在所述安装支架上的安装位置，所述数据采集器将所述测距传感器检测的数据传输至所述上位机，所述上位机将各个所述测距传感器的距离信号转换成轨道不平顺弦测值并分析。
进一步地，所述测距传感器为激光测距传感器。
进一步地，所述安装支架包括纵向分布的第一支架、竖向分布且底端与所述第一支架连接的第二支架、横向分布且与所述第二支架顶部连接的第三支架、以及两端分别与两侧的所述第三支架连接的第四支架，所述第三支架的外端连接有调整套筒，所述调整套筒上形成有多个螺栓孔，所述第二支架的顶部同步形成有多个螺栓孔，所述调整套筒套设在所述第二支架顶部，能够调整安装位置并通过螺栓可拆卸连接，所述第三支架的内端形成有多个螺栓孔，所述第四支架的两端同步形成有多个螺栓孔并插入两侧的所述第三支架的内端，能够调整安装位置并通过螺栓可拆卸连接。
进一步地，所述第一支架位于轨道的外侧，所述第三支架位于轨道的上方，所述测距传感器设置在所述第一支架的内侧以及所述第三支架的下侧，且与检测线路对齐。
进一步地，每个所述第一支架的内侧均布置四个测距传感器，每个所述第三支架的下侧均布置四个测距传感器。
进一步地，所述第三支架的下侧设置有走行机构，所述第一支架的内侧设置有导向机构，所述走行机构以及所述导向机构均与轨道接触。
本发明还提供了一种跨座式单轨旅游交通系统轨道不平顺检测方法，包括如下步骤：
S1、记x为里程，记从左至右相邻两测距传感器的间距分别为m、n、k，记从左至右各测距传感器距离轨道表面的距离分别为AA、BB、CC、DD，通过测距传感器测算轨道不平顺的弦测值f(x)，则弦测值可表示为：
S2、对弦测值f(x)进行傅里叶变换得f(w)；求传递函数的倒数1/H(w)；f(w)与传递函数的倒数1/H(w)相乘，进行逆傅立叶变换(IFFT)得到包含趋势项的真实轨道不平顺里程信号，真实轨道不平顺频域信号y(w)与弦测值频域信号f(w)的关系可表示为：
其中H(w)为传递函数，其振幅增益曲线在0～2之间波动，且存在多个极值点，其特性由相邻两测距传感器的间距m、n、k决定；
S3、将修正后的y(w)转回空间域，得到包含多频率成分的原始不平顺信号y(x)；
S4、利用经验模态分解法分解原始不平顺信号y(x)，具体包括如下子步骤：
S41、找出y(x)的全部极值点，利用三次样条函数分别拟合极大值包络u(x)和极小值包络w(x)，并进一步得出均值包络m1(x)＝0.5(u(x)+w(x))；
S42、h1(x)＝y(x)-m1(x)，并判断h1(x)是否满足成为本征模态的条件；若不满足，对h1(x)重复S41直至得到第一阶本征模态：c1(x)＝hk(x)＝hk-1(x)-m1(x)；
S43、令余量r(x)＝y(x)-c1(x)成为新的待分解信号，多次重复S41和S42，直至最后一阶剩余分量只存在至多一个极值点，完成分解，得到包含不同时间尺度的信号分量，即y(x)＝c1(x)+c2(x)+......+cn(x)+rn(x)；
S5、基于希尔伯特变换对各分量信号重构并计算HHT边际谱；
S6、计算相邻边际谱的相关系数，以经验阈值作为判定信号是否为趋势项的标准，若ρk至ρn-1均大于经验阈值，则认为ck(x)+ck+1(x)+......+cn(x)为原始不平顺信号y(x)的趋势项，相关系数计算公式如下：
得到真实的轨道不平顺里程信号M(x)＝c1(x)+c2(x)+......+ck-1(x)；
S7、利用Burg算法求解AR模型，估计轨道不平顺功率谱。
作为优选，传递函数H(w)的范围为0.1＜H(w)＜1。
S6中，经验阈值取0.2。
S7中按极大熵原理对自相关函数进行外推，根据数据估计反射系数，最终由Levinson递推算法求得AR模型的系数，进而估计轨道不平顺功率谱。
本发明的上述方案有如下的有益效果：
本发明提供的跨座式单轨旅游交通系统轨道不平顺检测装置，通过在主体的安装支架上布置测距传感器对轨道不平顺进行检测，相较于已有的倾角修正法、即利用水平尺及塞尺的方式来检测轨道不平顺程度，可以有效减少工作量，在保证检测精度的前提下，大幅提高了检测效率；
本发明提供的跨座式单轨旅游交通系统轨道不平顺检测装置能够灵活地调整横向和竖向间距，适应不同规格的轨道，保证轨检装置与轨道的贴合及激光传感器测量的准确性，现场组装、调整、拆卸均较为方便；
本发明提供的跨座式单轨旅游交通系统轨道不平顺检测方法中弦测参数的可调整性，使弦测法中的二点弦、三点偏弦、三点正弦、四点偏弦等方法均得以实现，实现了对跨座式单轨旅游交通系统轨道不平顺短、中长波段的高精度测量；
本发明的其它有益效果将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的整体结构安装示意图；
图3为传递函数振幅增益曲线；
图4为传递函数与修正曲线；
图5为不平顺功率谱图。
【附图标记说明】
1-测距传感器；2-数据采集器；3-轨道；4-第一支架；5-第二支架；6-第三支架；7-第四支架；8-调整套筒；9-螺栓孔；10-走行机构；11-导向机构；12-电源。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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，都属于本发明保护的范围。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是锁定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
如图1、图2所示，本发明的实施例1提供了一种跨座式单轨旅游交通系统轨道不平顺检测装置，包括安装支架、布置在安装支架上的测距传感器1、数据采集器2和上位机(电脑)。其中，安装支架能够调整横向及竖向的尺寸，以适应不同规格的跨座式单轨并沿轨道3移动，完成不平顺检测。测距传感器1设置多个，能够调整安装支架上的安装位置，数据采集器2将测距传感器1检测的数据传输至上位机，上位机将各个测距传感器1的距离信号转换成轨道不平顺弦测值并分析，以确认、评价轨道3的不平顺状况。
在本实施例中，测距传感器1为激光测距传感器，具体为一维激光测距传感器。
在本实施例中，安装支架包括纵向分布的第一支架4、竖向分布且底端与第一支架1焊接固定的第二支架5、横向分布且与第二支架5顶部连接的第三支架6、以及两端分别与两侧的第三支架6连接的第四支架7。其中，第三支架6整体呈十字形，外端连接有调整套筒8，调整套筒8上形成有多个螺栓孔9，第二支架5的顶部同步形成有多个螺栓孔9，调整套筒8套设在第二支架5顶部，因此能够改变调整套筒8的位置、即第三支架6相对第二支架5的安装位置，并通过螺栓可拆卸连接，从而调整第三支架6、第四支架7的高度。同时，第三支架6的内端形成有多个螺栓孔9，第四支架7的两端同步形成有多个螺栓孔9并插入两侧的第三支架6的内端，能够调整安装位置并通过螺栓可拆卸连接。由于第四支架7的总长固定，因而能够调整两侧第三支架6、第二支架5及第一支架4的间距，即整个安装支架的宽度。采用螺栓固定的方式组装、拆卸方便，利于现场布置及尺寸的快速调整。
其中，各个支架均采用不锈钢方管制成，作为本装置的主要载体具有较大刚度，提供了其他部件的安装基准，以保证整体的安装精度。
在本实施例中，第一支架4位于轨道3的外侧，第三支架6位于轨道3的上方，测距传感器1设置在第一支架4的内侧以及第三支架6的下侧，且与轨道3对齐。因此，通过第一支架4上的测距传感器1能够测量轨道3外侧面的不平顺状况，通过第三支架6上的测距传感器1能够测量轨道3上表面的不平顺状况。
值得一提的是，由于不锈钢方管具有较大的刚度，使得测距传感器1在第二支架5、第三支架6上同一直线能够以个数不限、间距可调的形式排列，在装置行驶过程中，主体框架结构变形极小，减少了测距传感器1发生位移的可能性，进而使检测结果更加精确，增强了装置的检测可靠性。
在本实施例中，每个第一支架4的内侧均布置四个测距传感器1，每个第三支架6的下侧均布置四个测距传感器1。通过四个测距传感器1的设置，能够采用四点弦侧法检测轨道3的不平顺状况。
在本实施例中，第三支架6的下侧设置有走行机构10，具体为走行轮，第一支架4的内侧设置有导向机构11，具体为导向轮，走行轮以及导向轮均与轨道3滚动接触。走行轮轴向水平设置，以保证紧贴轨道3顶面沿直线滚动，导向轮轴向竖直设置，以保证紧贴轨道3侧面沿直线滚动。优选地，走行轮和导向轮的直径均为85mm，能够满足测距传感器1的采集范围。因此，在装置前进及检测的过程中，测距传感器1就能直接检测到走行机构10及导向机构11行走线路的轨道不平顺数据，当然需保证走行机构10及导向机构11的行走路线与实际车型所走路线一致。
其中，导向轮是自由转动设置的，而走行轮通过驱动电机驱动，驱动电机安装在安装支架的走行轮位置处，每一个走行轮均与一个转速为160转/分钟的驱动电机连接。驱动电机通过电源12供电，电源12安装在第三支架6上，通过控制电路与驱动电机连接，并且电源12也通过控制电路给测距传感器1供电。数据采集器2同样设置在第三支架6上，通过USB接线连接上位机使用，无需另外供电。另外还设置有遮光结构，遮光结构为采用PVC材料制成的遮光方管，主要安装在测距传感器1的位置遮光。
在本实施例中，安装支架整体宽度可调范围为490mm～850mm，两列走行机构10间距可调范围为290mm～650mm，两列导向机构11间距可调范围为240mm～600mm，导向机构11到轨道3顶面的可调范围为30～210mm，所有规格在此范围内的轨道3均适用。
在本实施例中，测距传感器1的测试范围为35～65mm，采集频率可调为55.86Hz。以四点弦侧法为例，第一支架4或第三支架6上的测距传感器1陈列间距分别为m、n、k(参数取值可调整，均不唯一)，陈列间距与第一支架4或第三支架6长度L的关系为：m+n+k≤L。
实施例2：
本发明的实施例2提供了一种跨座式单轨旅游交通系统轨道不平顺检测装置的安装方法，应用于实施例1提供的装置，包括以下步骤：
B1、将安装支架放置于轨道3上，并利用伸缩结构调整尺寸，使导向轮密贴轨道3侧面，且与实际游览车导向轮在同一高度，用螺栓将各个伸缩连接处固定；
B2、连接电源12和测距传感器1；
B3、连接测距传感器1和数据采集器2，并利用USB接线将数据采集器2与上位机相连；
B4、将测距传感器1按照预设间距陈列于第一支架4以及第三支架6并做遮光处理，将数据采集器2、上位机、电源12等固定于第三支架6；
B5、打开电源12并设置测距传感器1的扫描参数；其中，扫描参数主要为扫描采集频率和电压-距离比例关系；
B6、触动按钮使测距传感器1开始扫描，利用电源12开关启动驱动电机，使整个装置开始以0.6m/s的速度恒速行驶。
随着装置的行驶，各个测距传感器1传至上位机35mm～65mm区间内的离散距离信号；根据弦测法基本原理复原轨道不平顺里程信号，根据轨道不平顺里程信号展开后续轨道不平顺相关研究。
实施例3：
本发明的实施例3提供了一种跨座式单轨旅游交通系统轨道不平顺检测方法，具体包括如下步骤：
S1、记x为里程，记从左至右相邻两测距传感器的间距分别为m、n、k，记从左至右各测距传感器距离轨道表面的距离分别为AA、BB、CC、DD，通过测距传感器测算轨道不平顺的弦测值f(x)，则弦测值可表示为：
其中第一个数据点和第三个数据点运用两点式构造数据点直线l1，y1为第二个数据点到数据点直线l1的距离；第一个数据点和第四个数据点运用两点式构造数据点直线l2，y2为第二个数据点到数据点直线l2的距离。
S2、对弦测值f(x)进行傅里叶变换得f(w)；求传递函数的倒数1/H(w)；f(w)与传递函数的倒数1/H(w)相乘，进行逆傅立叶变换(IFFT)得到包含趋势项的真实轨道不平顺里程信号，真实轨道不平顺频域信号y(w)与弦测值频域信号f(w)的关系可表示为：
其中H(w)为传递函数，其振幅增益曲线在0～2之间波动，且存在多个极值点，其特性由相邻两测距传感器的间距m、n、k决定；以m、n、k分别为300mm、90mm、610mm为例，传递函数振幅增益曲线及修正曲线分别如图3和图4所示。
H(w)＜1时，经除法运算后得到一个放大的结果，这只会造成检测复原值的放大，也有利于一定的安全储备。为防止复原原始轨道不平顺时波形被过度放大，H(w)的幅值不能过低，经验认为H(w)＞0.1部分为可恢复波长范围。
S3、将修正后的y(w)转回空间域，得到包含多频率成分的原始不平顺信号y(x)。
S4、利用经验模态分解法(EMD)分解原始不平顺信号y(x)，具体包括如下子步骤：
S41、找出y(x)的全部极值点，利用三次样条函数分别拟合极大值包络u(x)和极小值包络w(x)，并进一步得出均值包络m1(x)＝0.5(u(x)+w(x))；
S42、h1(x)＝y(x)-m1(x)，并判断h1(x)是否满足成为本征模态的条件；若不满足，对h1(x)重复S41直至得到第一阶本征模态：c1(x)＝hk(x)＝hk-1(x)-m1(x)；
S43、令余量r(x)＝y(x)-c1(x)成为新的待分解信号，多次重复S41和S42，直至最后一阶剩余分量只存在至多一个极值点，完成分解，得到包含不同时间尺度的信号分量，即y(x)＝c1(x)+c2(x)+......+cn(x)+rn(x)；
S5、基于希尔伯特变换(HT)对各分量信号重构并计算HHT边际谱，具体包括如下子步骤：
S51、结合希尔伯特变换(HT)，构造信号si(t)，其中希尔伯特变换被定义为H[ci(t)]；
si(t)＝ci(t)+jH[ci(t)]
S52、记Hi(w,t)为si(t)的实部，计算各本征模态IMF分量的边际谱，其中w为频率，t为时间；
Hi(w,t)＝Re[si(t)]
S6、计算相邻边际谱的相关系数，以经验阈值0.2作为判定信号是否为趋势项的标准，若ρk至ρn-1均大于0.2，则认为ck(x)+ck+1(x)+......+cn(x)为原始不平顺信号y(x)的趋势项，相关系数计算公式如下：
得到真实的轨道不平顺里程信号M(x)＝c1(x)+c2(x)+......+ck-1(x)；
其中hi(aΔw)＝∑Hi(aΔw,pΔt)，为各本征模态IMF的边际谱；aΔw为频率，pΔt为时间，a,p∈Z。
S7、利用Burg算法求解AR模型，估计轨道不平顺功率谱。其中，按极大熵原理对自相关函数进行外推，根据数据估计反射系数，最终由Levinson递推算法求得AR模型的系数，进而估计轨道不平顺功率谱。利用Burg算法求解AR模型参数的具体步骤如下(已知序列x(n))：
S71、由初始条件
和
根据下式求出反射系数k1；其中
和
分别为序列x(n)的前向预测误差和后向预测误差；
S72、根据序列x(n)的自相关函数
求出阶次g＝1时的AR模型参数d1(1)＝k1与前后向预测误差功率之和
S73、由下式分别计算前向预测误差
和后项预测误差
并继续计算反射误差k1；
S74、由下式Levinson递推关系，求出阶次g＝2时的AR模型参数d2(1)和d2(2)，以及
dg(k)＝dg-1(k)+kgdg-1(g-k)
ag(g)＝kg
S75、重复以上过程，直到求出所有阶次的AR模型参数。
图5为利用Burg算法求解AR模型，进而估计的某12m梁跨轨面不平顺功率谱图。
其中，m、n、k分别取值395mm、80mm、505mm时，可复原波段最小波长可达6mm，实现超短波段轨道不平顺的复原，更大程度的解决现在单轨质检部门较为棘手的波长小于1m、甚至更小波段的钢轨表面短波不平顺的测量。
在其他实施例中，还可利用二点弦、三点弦法处理数据，得到不同波段的不平顺信号，完成不同车速工况下不同敏感波长的复原工作。随着参与计算的传感器信号的增多，轨道不平顺可复原波段逐渐变宽，尤其对超短波不平顺的复原更为有利。根据轨道不平顺实测数据估计轨道不平顺功率谱，可直观地判定轨道状态，为轨道设计及维护提供依据。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种跨座式单轨旅游交通系统轨道不平顺检测装置，其特征在于，包括安装支架、布置在所述安装支架上的测距传感器、数据采集器和上位机，所述安装支架能够调整横向及竖向的尺寸，所述测距传感器设置多个，能够调整在所述安装支架上的安装位置，所述数据采集器将所述测距传感器检测的数据传输至所述上位机，所述上位机将各个所述测距传感器的距离信号转换成轨道不平顺弦测值并分析；
所述安装支架包括纵向分布的第一支架、竖向分布且底端与所述第一支架连接的第二支架、横向分布且与所述第二支架顶部连接的第三支架、以及两端分别与两侧的所述第三支架连接的第四支架，所述第三支架的外端连接有调整套筒，所述调整套筒上形成有多个螺栓孔，所述第二支架的顶部同步形成有多个螺栓孔，所述调整套筒套设在所述第二支架顶部，能够调整安装位置并通过螺栓可拆卸连接，所述第三支架的内端形成有多个螺栓孔，所述第四支架的两端同步形成有多个螺栓孔并插入两侧的所述第三支架的内端，能够调整安装位置并通过螺栓可拆卸连接。
2.根据权利要求1所述的跨座式单轨旅游交通系统轨道不平顺检测装置，其特征在于，所述测距传感器为激光测距传感器。
3.根据权利要求1所述的跨座式单轨旅游交通系统轨道不平顺检测装置，其特征在于，所述第一支架位于轨道的外侧，所述第三支架位于轨道的上方，所述测距传感器设置在所述第一支架的内侧以及所述第三支架的下侧，且与检测线路对齐。
4.根据权利要求3所述的跨座式单轨旅游交通系统轨道不平顺检测装置，其特征在于，每个所述第一支架的内侧均布置四个测距传感器，每个所述第三支架的下侧均布置四个测距传感器。
5.根据权利要求3所述的跨座式单轨旅游交通系统轨道不平顺检测装置，其特征在于，所述第三支架的下侧设置有走行机构，所述第一支架的内侧设置有导向机构，所述走行机构以及所述导向机构均与轨道接触。
6.一种跨座式单轨旅游交通系统轨道不平顺检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、记x为里程，记从左至右相邻两测距传感器的间距分别为m、n、k，记从左至右各测距传感器距离轨道表面的距离分别为AA、BB、CC、DD，通过测距传感器测算轨道不平顺的弦测值f(x)，则弦测值可表示为：
S2、对弦测值f(x)进行傅里叶变换得f(w)；求传递函数的倒数1/H(w)；f(w)与传递函数的倒数1/H(w)相乘，进行逆傅立叶变换(IFFT)得到包含趋势项的真实轨道不平顺里程信号，真实轨道不平顺频域信号y(w)与弦测值频域信号f(w)的关系可表示为：
其中H(w)为传递函数，其振幅增益曲线在0～2之间波动，且存在多个极值点，其特性由相邻两测距传感器的间距m、n、k决定；
S3、将修正后的y(w)转回空间域，得到包含多频率成分的原始不平顺信号y(x)；
S4、利用经验模态分解法分解原始不平顺信号y(x)，具体包括如下子步骤：
S41、找出y(x)的全部极值点，利用三次样条函数分别拟合极大值包络u(x)和极小值包络w(x)，并进一步得出均值包络m1(x)＝0.5(u(x)+w(x))；
S42、h1(x)＝y(x)-m1(x)，并判断h1(x)是否满足成为本征模态的条件；若不满足，对h1(x)重复S41直至得到第一阶本征模态：c1(x)＝hk(x)＝hk-1(x)-m1(x)；
S43、令余量r(x)＝y(x)-c1(x)成为新的待分解信号，多次重复S41和S42，直至最后一阶剩余分量只存在至多一个极值点，完成分解，得到包含不同时间尺度的信号分量，即y(x)＝c1(x)+c2(x)+......+cn(x)+rn(x)；
S5、基于希尔伯特变换对各分量信号重构并计算HHT边际谱；
S6、计算相邻边际谱的相关系数，以经验阈值作为判定信号是否为趋势项的标准，若ρk至ρn-1均大于经验阈值，则认为ck(x)+ck+1(x)+......+cn(x)为原始不平顺信号y(x)的趋势项，相关系数计算公式如下：
得到真实的轨道不平顺里程信号M(x)＝c1(x)+c2(x)+......+ck-1(x)；
S7、利用Burg算法求解AR模型，估计轨道不平顺功率谱。
7.根据权利要求6所述的跨座式单轨旅游交通系统轨道不平顺检测方法，其特征在于，传递函数H(w)的范围为0.1＜H(w)＜1。
8.根据权利要求6所述的跨座式单轨旅游交通系统轨道不平顺检测方法，其特征在于，所述经验阈值为0.2。
9.根据权利要求6所述的跨座式单轨旅游交通系统轨道不平顺检测方法，其特征在于，S7中按极大熵原理对自相关函数进行外推，根据数据估计反射系数，最终由Levinson递推算法求得AR模型的系数，进而估计轨道不平顺功率谱。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210055970.6A CN114407968B (zh) | 2022-01-18 | 2022-01-18 | 跨座式单轨旅游交通系统轨道不平顺检测装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210055970.6A CN114407968B (zh) | 2022-01-18 | 2022-01-18 | 跨座式单轨旅游交通系统轨道不平顺检测装置及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114407968A CN114407968A (zh) | 2022-04-29 |
| CN114407968B true CN114407968B (zh) | 2023-03-28 |
Family
ID=81273380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210055970.6A Active CN114407968B (zh) | 2022-01-18 | 2022-01-18 | 跨座式单轨旅游交通系统轨道不平顺检测装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114407968B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115388815B (zh) * | 2022-07-08 | 2024-04-02 | 西南交通大学 | 一种磁悬浮系统轨道功能件不平顺静态测量方法与装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1309608C (zh) * | 2003-11-27 | 2007-04-11 | 上海磁浮交通发展有限公司 | 带有导向轮系统的磁浮轨道巡检车底盘 |
| JP5335709B2 (ja) * | 2010-01-28 | 2013-11-06 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | コンクリート製軌道の軌道狂い測定方法および測定装置 |
| CN105128888B (zh) * | 2015-08-27 | 2017-06-09 | 江西日月明测控科技股份有限公司 | 基于多中点弦同步测量的轨道波浪形磨耗快速检测方法 |
| CN206031372U (zh) * | 2016-08-27 | 2017-03-22 | 中铁宝桥集团有限公司 | 跨座式单轨车辆走行双向转向装置 |
| CN110426005B (zh) * | 2019-07-01 | 2020-11-20 | 中国铁道科学研究院集团有限公司节能环保劳卫研究所 | 基于imf能量比的高速铁路钢轨波磨声学诊断方法 |
| CN112525111A (zh) * | 2020-09-25 | 2021-03-19 | 中国航空工业集团公司上海航空测控技术研究所 | 一种跨坐式单轨轨道表面平顺性检测方法 |
-
2022
- 2022-01-18 CN CN202210055970.6A patent/CN114407968B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114407968A (zh) | 2022-04-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN202644332U (zh) | 轨道顶面不平顺检测装置 | |
| EP1774275B1 (en) | Apparatus for detecting hunting and angle of attack of a rail vehicle wheelset | |
| CN108515984B (zh) | 一种车轮伤损检测方法及装置 | |
| CN104303027B (zh) | Wim系统的传感器模块和测量方法 | |
| CN106274981B (zh) | 一种轨道检测装置及检测方法 | |
| CN102252636B (zh) | 一种多波长高铁轨道平顺性检测装置和检测方法 | |
| CN114407968B (zh) | 跨座式单轨旅游交通系统轨道不平顺检测装置及方法 | |
| CN102252633A (zh) | 一种基于描点的轨道方向及水平不平顺测量方法 | |
| CN109703600B (zh) | 一种计算列车轮径偏差的方法、系统和一种列车 | |
| CN116240777B (zh) | 一种路面平整度评估装置 | |
| CN108413918B (zh) | 一种低速测量轨道几何参数的方法以及复合测量方法 | |
| JP5335709B2 (ja) | コンクリート製軌道の軌道狂い測定方法および測定装置 | |
| CN111551127A (zh) | 一种多功能全自动轨道梁轮廓参数检测仪及其检测的方法 | |
| JP5064773B2 (ja) | 鉄道建築限界測定方法およびその測定装置 | |
| CN110904751B (zh) | 一种铁路轨距检测方法及装置 | |
| CN115682956B (zh) | 车体振动时对接触轨检测数据的动态补偿方法及系统 | |
| JP4810480B2 (ja) | 軌道検測車 | |
| JP2008241307A (ja) | レール高さ検出方法、レール高さ検出機構およびレール高さ変位量測定装置 | |
| JPH081444Y2 (ja) | 軌道の実形状測定装置 | |
| JPH0750650Y2 (ja) | 簡易軌道検測装置 | |
| RU2256575C1 (ru) | Способ измерения геометрии рельсового пути и устройство для его осуществления | |
| CN221630705U (zh) | 一种用于轨面高程检测的数据采集装置 | |
| JP6929080B2 (ja) | 高さ測定台車 | |
| CN210946325U (zh) | 一种轨道施工用水平度检查装置 | |
| CN118323210B (zh) | 轨道测绘车调节系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |