一种高速铁路钢轨波磨状态整治干预程度分析方法及装置与流程

1.本发明涉及高速铁路工务工程技术领域，尤其涉及高速铁路钢轨波磨状态整治干预程度分析方法及装置。


背景技术：

2.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。
3.钢轨波磨现象较为广泛地存在于轨道交通中，高速条件下波磨激励轮轨间高频振动引起环境噪声污染、恶化轮轨关系、增大车辆运行过程中的动力损耗，加速车辆轨道部件疲劳破损、降低钢轨使用寿命，极大增加线路养护维修工作量等工程问题日益突出。如不及时整治维修，钢轨波磨及其衍生病害会影响乘坐舒适度，严重时甚至引发局部轨道结构破坏进而危及行车安全。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种高速铁路钢轨波磨状态整治干预程度分析方法，用以对钢轨波磨状态进行精准评价，为打磨决策提供依据，该方法包括：
5.获取车载轴箱垂向振动加速度实测数据；
6.对车载轴箱垂向加速度实测数据进行带通滤波，获得指定波磨管理波长范围的频段信号；
7.将钢轨划分为多个单元，根据指定波磨管理波长范围的频段信号，确定每个单元的轴箱垂向振动加速度有效值；
8.将轴箱垂向振动加速度有效值不小于阈值的单元，确定为存在波磨的单元；
9.对存在波磨的单元，根据波磨主波长获得对应的打磨整治限值，通过带通滤波获得波磨主波长激励的轴箱垂向振动加速度滑动有效值；
10.对存在波磨的单元，根据打磨整治限值和滑动有效值，确定波磨状态。
11.本发明实施例还提供一种高速铁路钢轨波磨状态整治干预程度分析装置，用以对钢轨波磨状态进行精准评价，为打磨决策提供依据，该装置包括：
12.数据获取模块，用于获取车载轴箱垂向振动加速度实测数据；
13.带通滤波模块，用于对车载轴箱垂向加速度实测数据进行带通滤波，获得指定波磨管理波长范围的频段信号；
14.有效值获取模块，用于将钢轨划分为多个单元，根据指定波磨管理波长范围的频段信号，确定每个单元的轴箱垂向振动加速度有效值；
15.存在波磨单元确定模块，用于将轴箱垂向振动加速度有效值不小于阈值的单元，确定为存在波磨的单元；
16.滑动有效值获取模块，用于对存在波磨的单元，根据波磨主波长获得对应的打磨整治限值，通过带通滤波获得波磨主波长激励的轴箱垂向振动加速度滑动有效值；
17.波磨状态确定模块，用于对存在波磨的单元，根据打磨整治限值和滑动有效值，确定波磨状态。
18.本发明实施例还提供一种计算机设备，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，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述高速铁路钢轨波磨状态整治干预程度分析方法。
19.本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述高速铁路钢轨波磨状态整治干预程度分析方法。
20.本发明实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述高速铁路钢轨波磨状态整治干预程度分析方法。
21.本发明实施例中，通过获取车载轴箱垂向振动加速度实测数据；对车载轴箱垂向加速度实测数据进行带通滤波，获得指定波磨管理波长范围的频段信号；将钢轨划分为多个单元，根据指定波磨管理波长范围的频段信号，确定每个单元的轴箱垂向振动加速度有效值；将轴箱垂向振动加速度有效值不小于阈值的单元，确定为存在波磨的单元；对存在波磨的单元，根据波磨主波长获得对应的打磨整治限值，通过带通滤波获得波磨主波长激励的轴箱垂向振动加速度滑动有效值；对存在波磨的单元，根据打磨整治限值和滑动有效值，确定波磨状态。根据给出的车载轴箱垂向振动加速度估计波磨状态的确定步骤，为钢轨波磨检测诊断技术和打磨决策提供科学支撑，从而对钢轨波磨状态进行精准评价，并制定最优的打磨决策服务。
附图说明
22.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：
23.图1为本发明实施例中技术方案的流程图；
24.图2为本发明实施例中高速铁路钢轨波磨状态整治干预程度分析方法的流程图；
25.图3为本发明实施例中轴箱垂向振动加速度检测系统的示意图；
26.图4为本发明实施例中基于轴箱垂向振动加速波磨状态评价过程；
27.图5为本发明实施例中4种主波长条件轴箱垂向振动加速度有效值与谷深值曲线图；
28.图6为本发明实施例中高速铁路钢轨波磨状态整治干预程度分析装置的示意图。
具体实施方式
29.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。
30.具体实施例中不同类型线路的钢轨上均会产生波磨，固定波长机理和损伤机制是
被广泛认可的波磨演化机理。车辆型式及运行速度相对固定的线路上易形成固定波长的钢轨波磨，其激励的轮轨振动频率与运行速度、波长有关，三者如下式所示：
[0031][0032]
式中：f为激励频率，单位为hz；v为车辆运行速度，单位为mm
·
s-1
；λ为波磨波长，单位为mm。车辆经过波磨时轮轨振动中与激励频率相近成分的幅度明显增大并传递给轴箱形成周期性波动，而随机轨道不平顺激励的轴箱振动信号中不存在明显的持续波动特征。轴箱垂向振动加速度有效值是表征轴箱振动强弱的量度。
[0033]
图2为本发明实施例中高速铁路钢轨波磨状态整治干预程度分析方法的流程图，该方法包括：
[0034]
步骤201，获取车载轴箱垂向振动加速度实测数据；
[0035]
步骤202，对车载轴箱垂向振动加速度实测数据进行带通滤波，获得指定波磨管理波长范围的频段信号；
[0036]
步骤203，将钢轨划分为多个单元，根据指定波磨管理波长范围的频段信号，确定每个单元的轴箱垂向振动加速度有效值；
[0037]
步骤204，将轴箱垂向振动加速度有效值不小于阈值的单元，确定为存在波磨的单元；
[0038]
步骤205，对存在波磨的单元，根据波磨主波长获得对应的打磨整治限值，通过带通滤波获得波磨主波长激励的轴箱垂向振动加速度滑动有效值；
[0039]
步骤206，对存在波磨的单元，根据打磨整治限值和滑动有效值，确定波磨状态。
[0040]
下面详细说明每个步骤。
[0041]
在步骤201中，获取车载轴箱垂向振动加速度实测数据。
[0042]
具体实施例中，通过轴箱垂向振动加速度检测系统获得车载轴箱垂向振动加速度实测数据，轴箱垂向振动加速度受车辆参数影响，为了准确研判轨道病害激励的轴箱振动特性，轴箱振动加速度传感器安装在检测车辆第1、4轴位两个测试断面，结构示意如图3所示。除了轴箱振动加速度传感器外，检测系统中还安装陀螺仪或gps等附属设备用于判断波磨空间位置，以便技术人员根据里程或者线型精准定位、查找病害。轴箱垂向加速度检测系统应具备实时在线采集、分析处理、有效值存储、时频域波形显示等功能。波磨的激励频率与车辆运行速度有关，所以检测车辆宜等速行驶以反映波磨激励下轴箱垂向的真实响应。
[0043]
在步骤202中，对车载轴箱垂向振动加速度实测数据进行带通滤波，获得指定波磨管理波长范围的频段信号。
[0044]
具体实施例中，轴箱振动是车辆和轨道耦合作用的体现，异常轨道状态导致轮轨异常振动。振动自轮对传递给轴箱，轴箱垂向振动加速度幅值呈现增大的特征。因此，采用轴箱垂向振动加速度有效值大值能够筛选出轮轨异常作用区段。
[0045]
钢轨焊缝、轨面硌伤、局部轨下基础不良等轨道病害，以及道岔、温度调节器等轨道结构也能引起轴箱垂向异常振动。鉴于波磨在空间上具有明显周期性，因此在判断波磨时应考量轴箱垂向振动持续长度，如图1所示，选取单元上的99.5％大值以消除冲击性病害引起的轴箱垂向振动大值，对实测轴箱垂向振动加速度带通滤波预处理，保留10～2000hz信号成分，记作aba，该频段应满足现行高铁维修规范规定的波磨波长管理范围。
[0046]
在步骤203中，将钢轨划分为多个单元，根据指定波磨管理波长范围的频段信号，确定每个单元内轴箱垂向振动加速度有效值。
[0047]
在一实施例中，根据指定波磨管理波长范围的频段信号，确定每个单元的轴箱垂向振动加速度有效值，包括：
[0048]
利用滑动汉宁窗，根据指定波磨管理波长范围的频段信号，确定每个单元的轴箱垂向振动加速度有效值。
[0049]
在一实施例中，按如下公式，利用滑动汉宁窗，根据指定波磨管理波长范围的频段信号，确定每个单元的轴箱垂向振动加速度有效值：
[0050][0051]
其中，a
rms,j
代表第j个单元的轴箱垂向振动加速度有效值，w代表汉宁窗函数，k为轴箱垂向振动加速度的样本数量，2k+1为汉宁窗函数的长度，abai为第i个单元的指定波磨管理波长范围的频段信号，abaj为第j个单元的指定波磨管理波长范围的频段信号，n为指定波磨管理波长范围对应频段信号的样本总数，abs(abaj)为abaj的绝对值。
[0052]
具体实施例中，将钢轨按照长度划分为n个单元，选取第i个单元内轴箱垂向振动加速度滑动有效值样本的99.5％大值，记为a
rms,i
，其中i＝1,2,
……
,n。
[0053]
在步骤204中，将轴箱垂向振动加速度有效值不小于阈值的单元，确定为存在波磨的单元。
[0054]
具体实施例中，判断第i个单元a
rms,i
是否大于阈值t0，阈值t0应大于正常轨面状态时轴箱垂向振动加速度有效值2倍，建议取值10.0g。若a
rms,i
≥t0则认为第i个单元内存在波磨。
[0055]
在步骤205中，对存在波磨的单元，根据波磨主波长获得对应的打磨整治限值，通过带通滤波获得波磨主波长激励的轴箱垂向振动加速度滑动有效值。
[0056]
在一实施例中，根据波磨主波长获得对应的打磨整治限值，包括：
[0057]
采用趋势拟合或曲线插值方法，根据波磨主波长获得对应的打磨整治限值。
[0058]
具体实施例中，根据提取第i个单元上的指定波磨管理波长范围的频段信号，由傅里叶时频变换得到指定波磨管理波长范围对应频段信号的频谱曲线p，根据p上能量主频(频谱最大值)fi和车辆运行速度计算波磨主波长λ。
[0059]
在步骤206中，对存在波磨的单元，根据打磨整治限值和滑动有效值，确定波磨状态。
[0060]
在一实施例中，对存在波磨的单元，根据打磨整治限值和滑动有效值，确定波磨有待打磨干预程度，包括：
[0061]
对存在波磨的单元，根据打磨整治限值和滑动有效值，计算打磨干预值，根据打磨干预值确定波磨有待打磨干预程度；其中，打磨干预值为滑动有效值与打磨整治限值的比值。
[0062]
在一实施例中，按如下公式，根据打磨整治限值和滑动有效值，计算打磨干预值：
[0063][0064]
其中，a
λi
为波磨主波长为λi激励的轴箱垂向振动加速度滑动有效值，t
λi
为波磨主波长为λi对应的打磨整治限值，g为打磨干预值。
[0065]
在一实施例中，根据打磨干预值确定波磨状态，包括：
[0066]
在打磨干预值不小于预设值时，确定存在波磨的单元到达临整治状态，需要打磨。
[0067]
在一实施例中，根据打磨整治限值和滑动有效值，确定波磨有待打磨干预程度，包括：
[0068]
在打磨干预值小于预设值时，确定存在波磨的单元未到达临整治状态，需继续监测。
[0069]
如图1所述，本发明实施例中提出的技术方案采用轴箱垂向振动加速度实测数据和有效值可以获得振动能量主频和判断钢轨波磨是否存在。根据指定波磨管理波长范围的频段信号，确定每个单元的轴箱垂向振动加速度有效值a
λ
，根据计算得到波磨主波长λ，其中，f为激励频率，单位为hz；v为车辆运行速度，单位为mm
·
s-1
；λ为波磨波长，单位为mm。通过对比a
λ
和主波长对应的打磨整治限值t
λ
，获得波磨主波长激励的轴箱垂向振动加速度滑动有效值，根据打磨整治限值和滑动有效值，确定波磨状态。具体流程如下所示：
[0070]
1)对车载轴箱垂向振动加速度实测数据进行带通滤波预处理，保留10～2000hz信号成分，记作aba，该频段应满足涵盖等速检测时规则规定的波磨管理波长范围；
[0071]
2)通过滑动汉宁窗计算轴箱垂向振动加速度有效值a
rms
。轴箱垂向振动加速度是在时域采样，2m内轴箱垂向振动加速度的样本数量近似取为奇数，记作2k+1，汉宁窗函数w的长度为2k+1，将aba样本总数记为n，按照如下公式计算a
rms
：
[0072][0073]
3)将钢轨按照10m长度划分为n个单元，选取第i个单元内轴箱垂向振动加速度滑动有效值样本第99.5％大值，记为a
rms,i
，其中i＝1,2,
……
,n；
[0074]
4)判断第i个单元a
rms,i
是否大于阈值t0，若a
rms,i
≥t0则认为第i个单元内存在波磨，继续执行步骤6)。否则，第i个单元内不存在波磨，执行步骤8)；
[0075]
5)根据里程提取第i个单元上预处理后的abai，由傅里叶时频变换得到aba频谱曲线p，并选取p上能量主频(频谱最大值)fi,计算波磨主波长λi；
[0076]
6)带通滤波abai中fi±
10hz频段获得波磨主要波长激励的轴箱垂向振动加速度波形成分aba
fi
，计算其滑动有效值记为a
λi
；
[0077]
7)对比a
λi
和波长λi的打磨限值t
λi
研判是否打磨，打磨干预值g公式如下：
[0078][0079]
当g≥1时，说明该单元上波磨已达临整治状态，建议打磨作业。g值越大，打磨作业优先级别越高；当g《1时，说明该单元存在波磨但未到临修状态，建议继续追踪观察；
[0080]
8)第i个单元评判结束，重复步骤5)-7)进行第i+1个单元评价，直至结束。
[0081]
具体实施例中，利用实测轴箱垂向振动加速度评价某高铁线路1000m内是否存在波磨，具体的波磨状态评价过程如图4所示。图4中a)为轴箱垂向振动加速度实测数据的原始数据；图4中b)为轴箱垂向振动加速度实测数据滤波处理后得到的指定波磨管理波长范围的频段信号；图4中c)为轴箱垂向振动加速度滑动有效值；图4中d)为划分单元及波磨状态诊断结果；图4中e)为轴箱振动主频及波磨主要成分波长；图4中f)为不同波长波磨临修有效值曲线及波磨状态评价区域划分。由图4中c)所示轴箱垂向振动加速度滑动有效值a
rms
中有7个单元超过了相应临修阈值，落入打磨区；图4中g)是图4中a)为1000m钢轨打磨干预值g评价结果，其中7处打磨干预值g大于1说明该处需钢轨打磨，分布在第44～73单元之间，检测里程为440～730m之间，而打磨干预值g大于0且小于1的多个单元为波磨追踪观察区；打磨干预值g最大值接近2，位于编号为60的单元上。
[0082]
高铁线路波磨整治时其最大谷深值应大于等于0.08mm，而特定速度下波磨临整治状态轴箱垂向振动加速度有效值t
λ
与波长λ有关。所以t
λ
限值的确定方法如下：
[0083]
1)波磨区段实测数据
[0084]
收集、整理波磨区段上波长、谷深值和轴箱垂向振动加速度实测数据样本，计算波长对应轴箱垂向振动加速度成分的滑动有效值，研究有效值与波长、谷深值之间的映射关系。在此基础上，采用趋势拟合或者曲线插值等手段得到不同波长λ条件下在谷深值0.08mm对应的t
λ
值。
[0085]
2)数值仿真手段
[0086]
实测数据不能满足时采用数值仿真技术获得t
λ
值。先由车辆悬挂参数、轨道结构参数、轮轨相互作用特性等构建轮轨动力学仿真模型，采用波磨数据和实测轴箱垂向振动加速度反复训练模型，在仿真结果接近实测数据的基础上，数值计算不同波长条件下波磨临修时轴箱垂向振动加速度有效值阈值。得到的t
λ
值见表1，形状如图4中f)虚线所示。
[0087]
表1波磨临修时轴箱垂向振动加速度有效值建议阈值
[0088]
[0089]
如图5所示，是4种不同波长的波磨激励a
rms
与谷深值曲线，粗实线是现行线路整修规范中钢轨打磨整治的谷深值。由图5可知，依据轴箱垂向振动强弱(有效值大小)研判线路上是否存在波磨，但不能有效判断波磨状态严重程度及是否需要打磨整治。本发明实施结合波磨波长和轴箱垂向振动加速度有效值共同研判波磨的伤损程度，比如在a
rms
均为30g时轴箱垂向振动明显加剧，线路上疑似存在波磨病害，对于波长180mm和240mm波磨，a
rms
为30g时谷深值超过了波磨整治限值，需要制订打磨作业计划；而对于波长60mm和120mm波磨，a
rms
为30g时谷深值尚未达到波磨整治要求，不需打磨作业但应追踪后续波磨发展情况。
[0090]
本发明实施例中还提供了一种高速铁路钢轨波磨状态整治干预程度分析装置，如下面的实施例所述。由于该装置解决问题的原理与高速铁路钢轨波磨状态整治干预程度分析方法相似，因此该装置的实施可以参见高速铁路钢轨波磨状态整治干预程度分析方法的实施，重复之处不再赘述。如图6所示，该装置包括：
[0091]
数据获取模块601，用于获取车载轴箱垂向振动加速度实测数据；
[0092]
带通滤波模块602，用于对车载轴箱垂向振动加速度实测数据进行带通滤波，获得指定波磨管理波长范围的频段信号；
[0093]
有效值获取模块603，用于将钢轨划分为多个单元，根据指定波磨管理波长范围的频段信号，确定每个单元的轴箱垂向振动加速度有效值；
[0094]
存在波磨单元确定模块604，用于将轴箱垂向振动加速度有效值不小于阈值的单元，确定为存在波磨的单元；
[0095]
打磨整治限值和滑动有效值获取模块605，用于对存在波磨的单元，根据波磨主波长获得对应的打磨整治限值，通过带通滤波获得波磨主波长激励的轴箱垂向振动加速度滑动有效值；
[0096]
波磨状态确定模块606，用于对存在波磨的单元，根据打磨整治限值和滑动有效值，确定波磨状态。
[0097]
在一实施例中，有效值获取模块603，具体用于：
[0098]
利用滑动汉宁窗，根据指定波磨管理波长范围的频段信号，确定每个单元的轴箱垂向振动加速度有效值。
[0099]
在一实施例中，有效值获取模块603，具体用于：
[0100]
按如下公式，利用滑动汉宁窗，根据指定波磨管理波长范围的频段信号，确定每个单元的轴箱垂向振动加速度有效值：
[0101][0102]
其中，a
rms,j
代表第j个单元的轴箱垂向振动加速度有效值，w代表汉宁窗函数，k为轴箱垂向振动加速度的样本数量，2k+1为汉宁窗函数的长度，abai为第i个单元的指定波磨管理波长范围的频段信号，abaj为第j个单元的指定波磨管理波长范围的频段信号，n为指定波磨管理波长范围对应频段信号的样本总数，abs(abaj)为abaj的绝对值。
[0103]
在一实施例中，波磨状态确定模块606，具体用于：
[0104]
对存在波磨的单元，根据打磨整治限值和滑动有效值，计算打磨干预值，根据打磨
干预值确定波磨状态；其中，打磨干预值为滑动有效值与打磨整治限值的比值。
[0105]
在一实施例中，波磨状态确定模块606，具体用于：
[0106]
按如下公式，根据打磨整治限值和滑动有效值，计算打磨干预值：
[0107][0108]
其中，a
λi
为波磨主波长为λi激励的轴箱垂向振动加速度滑动有效值，t
λi
为波磨主波长为λi对应的打磨整治限值，g为打磨干预值。
[0109]
在一实施例中，波磨状态确定模块606，具体用于：
[0110]
在打磨干预值不小于预设值时，确定存在波磨的单元到达临整治状态，需要打磨。
[0111]
在一实施例中，波磨状态确定模块606，具体用于：
[0112]
在打磨干预值小于预设值时，确定存在波磨的单元未到达临整治状态，需继续监测。
[0113]
在一实施例中，打磨整治限值和滑动有效值获取模块605，具体用于：
[0114]
采用趋势拟合或曲线插值方法，根据波磨主波长获得对应的打磨整治限值。
[0115]
本发明实施例还提供一种计算机设备，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，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述高速铁路钢轨波磨状态整治干预程度分析方法。
[0116]
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述高速铁路钢轨波磨状态整治干预程度分析方法。
[0117]
本发明实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述高速铁路钢轨波磨状态整治干预程度分析方法。
[0118]
本发明实施例中，通过获取车载轴箱垂向振动加速度实测数据；对车载轴箱垂向加速度实测数据进行带通滤波，获得指定波磨管理波长范围的频段信号；将钢轨划分为多个单元，根据指定波磨管理波长范围的频段信号，确定每个单元的轴箱垂向振动加速度有效值；将轴箱垂向振动加速度有效值不小于阈值的单元，确定为存在波磨的单元；对存在波磨的单元，根据波磨主波长获得对应的打磨整治限值，通过带通滤波获得波磨主波长激励的轴箱垂向振动加速度滑动有效值；对存在波磨的单元，根据打磨整治限值和滑动有效值，确定波磨状态。根据给出的车载轴箱垂向振动加速度估计波磨状态的确定步骤，为钢轨波磨检测诊断技术和打磨决策提供科学支撑，从而对钢轨波磨状态进行精准评价，并制定最优的打磨决策服务。
[0119]
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。
[0120]
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。
[0121]
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。
[0122]
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。
[0123]
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。

技术特征：
1.一种高速铁路钢轨波磨状态整治干预程度分析方法，其特征在于，包括：获取车载轴箱垂向振动加速度实测数据；对车载轴箱垂向振动加速度实测数据进行带通滤波，获得指定波磨管理波长范围的频段信号；将钢轨划分为多个单元，根据指定波磨管理波长范围的频段信号，确定每个单元的轴箱垂向振动加速度有效值；将轴箱垂向振动加速度有效值不小于阈值的单元，确定为存在波磨的单元；对存在波磨的单元，根据波磨主波长获得对应的打磨整治限值，通过带通滤波获得波磨主波长激励的轴箱垂向振动加速度滑动有效值；对存在波磨的单元，根据打磨整治限值和滑动有效值，确定波磨有待打磨干预程度。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据指定波磨管理波长范围的频段信号，确定每个单元的轴箱垂向振动加速度有效值，包括：利用滑动汉宁窗，根据指定波磨管理波长范围的频段信号，确定每个单元的轴箱垂向振动加速度有效值。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，按如下公式，利用滑动汉宁窗，根据指定波磨管理波长范围的频段信号，确定每个单元的轴箱垂向振动加速度有效值：其中，a
rms,j
代表第j个单元的轴箱垂向振动加速度有效值，w代表汉宁窗函数，k为轴箱垂向振动加速度的样本数量，2k+1为汉宁窗函数的长度，aba
i
为第i个单元的指定波磨管理波长范围的频段信号，aba
j
为第j个单元的指定波磨管理波长范围的频段信号，n为指定波磨管理波长范围对应频段信号的样本总数，abs(aba
j
)为aba
j
的绝对值。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对存在波磨的单元，根据打磨整治限值和滑动有效值，确定波磨有待打磨干预程度，包括：对存在波磨的单元，根据打磨整治限值和滑动有效值，计算打磨干预值，根据打磨干预值确定波磨有待打磨干预程度；其中，打磨干预值为滑动有效值与打磨整治限值的比值。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，按如下公式，根据打磨整治限值和滑动有效值，计算打磨干预值：其中，a
λi
为波磨主波长为λ
i
激励的轴箱垂向振动加速度滑动有效值，t
λi
为波磨主波长为λ
i
对应的打磨整治限值，g为打磨干预值。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，根据打磨干预值确定波磨状态，包括：在打磨干预值不小于预设值时，确定存在波磨的单元到达临整治状态，需要打磨。7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，根据打磨干预值确定波磨状态，包括：在打磨干预值小于预设值时，确定存在波磨的单元未到达临整治状态，需继续监测。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据波磨主波长获得对应的打磨整治限值，包括：采用趋势拟合或曲线插值方法，根据波磨主波长获得对应的打磨整治限值。9.一种高速铁路钢轨波磨状态整治干预程度分析装置，其特征在于，包括：数据获取模块，用于获取车载轴箱垂向振动加速度实测数据；带通滤波模块，用于对车载轴箱垂向振动加速度实测数据进行带通滤波，获得指定波磨管理波长范围的频段信号；有效值获取模块，用于将钢轨划分为多个单元，根据指定波磨管理波长范围的频段信号，确定每个单元的轴箱垂向振动加速度有效值；存在波磨单元确定模块，用于将轴箱垂向振动加速度有效值不小于阈值的单元，确定为存在波磨的单元；打磨整治限值和滑动有效值获取模块，用于对存在波磨的单元，根据波磨主波长获得对应的打磨整治限值，通过带通滤波获得波磨主波长激励的轴箱垂向振动加速度滑动有效值；波磨状态确定模块，用于对存在波磨的单元，根据打磨整治限值和滑动有效值，确定波磨状态，以及相应的整治干预程度。10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，有效值获取模块，具体用于：利用滑动汉宁窗，根据指定波磨管理波长范围的频段信号，确定每个单元的轴箱垂向振动加速度有效值。11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，有效值获取模块，具体用于：按如下公式，利用滑动汉宁窗，根据指定波磨管理波长范围的频段信号，确定每个单元的轴箱垂向振动加速度有效值：其中，a
rms,j
代表第j个单元的轴箱垂向振动加速度有效值，w代表汉宁窗函数，k为轴箱垂向振动加速度的样本数量，2k+1为汉宁窗函数的长度，aba
i
为第i个单元的指定波磨管理波长范围的频段信号，aba
j
为第j个单元的指定波磨管理波长范围的频段信号，n为指定波磨管理波长范围对应频段信号的样本总数，abs(aba
j
)为aba
j
的绝对值。12.如权利要求9所述的装置，其特征在于，波磨状态确定模块，具体用于：对存在波磨的单元，根据打磨整治限值和滑动有效值，计算打磨干预值，根据打磨干预值确定波磨状态；其中，打磨干预值为滑动有效值与打磨整治限值的比值。13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，波磨状态确定模块，具体用于：按如下公式，根据打磨整治限值和滑动有效值，计算打磨干预值：其中，a
λi
为波磨主波长为λ
i
激励的轴箱垂向振动加速度滑动有效值，t
λi
为波磨主波长为λ
i
对应的打磨整治限值，g为打磨干预值。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，波磨状态确定模块，具体用于：在打磨干预值不小于预设值时，确定存在波磨的单元到达临整治状态，需要打磨。15.如权利要求13所述的装置，其特征在于，波磨状态确定模块，具体用于：在打磨干预值小于预设值时，确定存在波磨的单元未到达临整治状态，需继续监测。16.如权利要求9所述的装置，其特征在于，打磨整治限值和滑动有效值获取模块，具体用于：采用趋势拟合或曲线插值方法，根据波磨主波长获得对应的打磨整治限值。17.一种计算机设备，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8任一所述方法。18.一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计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8任一所述方法。19.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8任一所述方法。

技术总结
本发明公开了一种高速铁路钢轨波磨状态整治干预程度分析方法及装置，其中该方法包括：获取车载轴箱垂向振动加速度实测数据；对车载轴箱垂向振动加速度实测数据进行带通滤波，获得指定波磨管理波长范围的频段信号；将钢轨划分为多个单元，根据指定波磨管理波长范围的频段信号，确定加速度有效值；将加速度有效值不小于阈值的单元，确定为存在波磨的单元；对存在波磨的单元，根据波磨主波长获得对应的打磨整治限值，通过带通滤波获得波磨主波长激励轴箱垂向振动加速度滑动有效值；对存在波磨的单元，根据打磨整治限值和滑动有效值，确定波磨状态。本发明可以对钢轨波磨状态精准评价，并制定最优的打磨决策服务。并制定最优的打磨决策服务。并制定最优的打磨决策服务。


技术研发人员：牛留斌 杨飞 马帅 徐晓迪 强伟乐
受保护的技术使用者：中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所 北京铁科英迈技术有限公司
技术研发日：2023.06.06
技术公布日：2023/10/11