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CN115221733B - 一种轨道表面病害健康监测及评价的方法 - Google Patents

一种轨道表面病害健康监测及评价的方法 Download PDF

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CN115221733B CN202211125508.5A CN202211125508A CN115221733B CN 115221733 B CN115221733 B CN 115221733B CN 202211125508 A CN202211125508 A CN 202211125508A CN 115221733 B CN115221733 B CN 115221733B
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Abstract

本发明公开了一种轨道表面病害健康监测及评价的方法，包括：调用现有事故案例数据，分析轨道系统致灾因子占比，并提取涉及钢轨伤损的多种表面病害类型；构建基于刚体模型的轮轨耦合动力学机理模型，计算不同工况下多种表面病害类型对于轨道伤损影响的量化标准；基于多种表面病害类型的发展及演化规律和发生概率，生成每个表面病害类型的权重，建立钢轨表面健康程度的打分机制，形成钢轨表面伤损评价标准；获取轨道的表面病害数据，基于所述钢轨表面伤损评价标准和所述表面病害数据生成钢轨表面伤损评价结果。

Description

一种轨道表面病害健康监测及评价的方法
技术领域
本发明涉及轨道检测技术领域，具体涉及一种轨道表面病害健康监测及评价的方法。
背景技术
钢轨作为地铁车辆行驶的载体，表面状态质量是影响地铁运行安全的一个极为重要的因素。在线路服役过程中，受到多种环境因素的影响，地铁钢轨极易发生损伤累加。为保证地铁安全运行，需定期检修地铁钢轨，传统检修模式钢轨质量存在不可控及信息滞后、不完整性，为有效保证线路质量安全，急需研究钢轨状态质量的科学管理评价方法。目前，较为完备的钢轨健康状态评价办法是针对轨道几何参数进行的轨道质量TQI评价体系，该体系针对钢轨几何参数：轨道高低、轨道轨向、轨距、水平及三角坑等进行数值计算并得出健康状况。该体系并没有完全涉及到钢轨表面病害健康评价。
综上所述，传统的钢轨健康状态评价的方法未考虑到钢轨表面病害对轨道系统故障的影响，存在轨道表面病害分析方法缺失的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种轨道表面病害健康监测及评价的方法，通过利用现有事故案例数据进行数据分析并改进后续的数据处理方法，解决了传统的钢轨健康状态评价的方法未考虑到钢轨表面病害对轨道系统故障的影响，存在的轨道表面病害分析方法缺失的问题。
为解决以上问题，本发明的技术方案为采用一种轨道表面病害健康监测及评价的方法，包括：调用现有事故案例数据，分析轨道系统致灾因子占比，并提取涉及钢轨伤损的多种表面病害类型；构建基于刚体模型的轮轨耦合动力学机理模型，计算不同工况下多种表面病害类型对于轨道伤损影响的量化标准；基于多种表面病害类型的发展及演化规律和发生概率，生成每个表面病害类型的权重，建立钢轨表面健康程度的打分机制，形成钢轨表面伤损评价标准；获取轨道的表面病害数据，基于所述钢轨表面伤损评价标准和所述表面病害数据生成钢轨表面伤损评价结果。
可选地，构建基于刚体模型的轮轨耦合动力学机理模型，计算不同工况下多种表面病害类型对于轨道伤损影响的量化标准，包括：基于车辆轨道耦合动力学模型和车辆动力学模型构建所述轮轨耦合机理模型；通过调整所述轮轨耦合机理模型的输入，输出在不同工况下的轮轨耦合预测结果；基于不同的所述轮轨耦合机理模型的输入及其对应的所述轮轨耦合预测结果生成所述多种表面病害类型对于轨道伤损影响的量化标准。
可选地，所述轮轨耦合机理模型的输入被配置为至少包括车辆固定参数、轨道固定参数、线路固定参数和激励参数，其中，所述激励参数至少包括钢轨表面病害类型。
可选地，所述车辆固定参数被配置为至少包括：车体参数、构架参数、轮对参数和悬挂装置参数。
可选地，所述轨道固定参数被配置为至少包括：钢轨参数、轨枕参数、扣件参数、轨下胶垫参数、道床刚度参数、道床阻尼参数和路基参数。
可选地，所述线路固定参数被配置为至少包括曲线超高参数、半径参数、前直线段长度参数、前缓曲线长度参数、圆曲线参数、后缓曲线参数和后直线参数。
可选地，基于多种表面病害类型的发展及演化规律和发生概率，生成每个表面病害类型的权重，建立钢轨表面健康程度的打分机制，形成钢轨表面伤损评价标准，包括：响应于接收的多种表面病害类型的发展及演化规律数据和发生概率数据，生成每个表面病害类型的权重；建立每个表面病害类型在不同伤损程度下的扣分标准；基于所述扣分标准及其对应的表面病害类型的权重，建立钢轨表面健康程度的打分机制，形成钢轨表面伤损评价标准。
可选地，获取轨道的表面病害数据，基于所述钢轨表面伤损评价标准和所述表面病害数据生成钢轨表面伤损评价结果，包括：获取轨道的表面病害数据，基于多种表面病害类型对于轨道伤损影响的量化标准，生成轨道存在的不同表面病害类型对应的伤损程度；将所述不同表面病害类型对应的伤损程度输入所述钢轨表面伤损评价标准，生成所述钢轨表面伤损评价结果。
可选地，所述轨道表面病害健康监测及评价的方法还包括：预设维修处理建议表，在生成轨道存在的不同表面病害类型对应的伤损程度后，基于表面病害类型及其对应的伤损程度调用对应的预设维修处理建议，并与所述钢轨表面伤损评价结果共同输出至用户的人机交互界面。
本发明的首要改进之处为提供的轨道表面病害健康监测及评价的方法，通过构建基于刚体模型的轮轨耦合动力学机理模型及多种表面病害类型对于轨道伤损影响的量化标准，进而建立钢轨表面健康程度的打分机制，形成钢轨表面伤损评价标准，从而建立完整的钢轨表面伤损评价体系，解决了传统的钢轨健康状态评价的方法未考虑到钢轨表面病害对轨道系统故障的影响，存在的轨道表面病害分析方法缺失的问题，进而避免了传统钢轨健康状态评价结果可靠性低导致的地铁安全隐患问题。
附图说明
图1是本发明的轨道表面病害健康监测及评价的方法的简化流程图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，一种驱动智能体到达多目标点的姿态生成方法，包括：
S1：调用现有事故案例数据，分析轨道系统致灾因子占比，并提取涉及钢轨伤损的多种表面病害类型。其中，表面病害类型包括：轨面剥落或掉块，是因车辆轮轨接触疲劳和冲击载荷作用下产生的钢轨伤损；轨面磨耗（波浪形），呈现于钢轨顶面的，并具有一定间距的起伏不平的波浪状态，根据波磨长度可以分为短波磨（波长为30～80mm）和长波磨（波长为200～600mm）；钢轨廓形，与磨耗紧密相关；钢轨折断，由于疲劳裂纹扩展、钢轨焊缝位置出缺陷等导致的钢轨断裂。
S2：构建基于刚体模型的轮轨耦合动力学机理模型，计算不同工况下多种表面病害类型对于轨道伤损影响的量化标准。
进一步的，构建基于刚体模型的轮轨耦合动力学机理模型，计算不同工况下多种表面病害类型对于轨道伤损影响的量化标准，包括：基于车辆轨道耦合动力学模型和车辆动力学模型构建所述轮轨耦合机理模型；通过调整所述轮轨耦合机理模型的输入，输出在不同工况下的轮轨耦合预测结果；基于不同的所述轮轨耦合机理模型的输入及其对应的所述轮轨耦合预测结果生成所述多种表面病害类型对于轨道伤损影响的量化标准。
更进一步的，所述轮轨耦合机理模型的输入被配置为至少包括车辆固定参数、轨道固定参数、线路固定参数和激励参数，其中，所述激励参数至少包括钢轨表面病害类型；所述车辆固定参数被配置为至少包括：车速最大值参数、车体参数、构架参数、轮对参数和悬挂装置参数；所述轨道固定参数被配置为至少包括：钢轨参数、轨枕参数、扣件参数、轨下胶垫参数、道床刚度参数、道床阻尼参数和路基参数。
更进一步的，所述激励参数还可以包括车轮参数、钢轨参数、轮轨黏着参数、钢轨接头参数、道岔冲击参数、轨道谱参数。
更进一步的，所述线路固定参数被配置为至少包括曲线超高参数、半径参数、前直线段长度参数、前缓曲线长度参数、圆曲线参数、后缓曲线参数和后直线参数。
S3：基于多种表面病害类型的发展及演化规律和发生概率，生成每个表面病害类型的权重，建立钢轨表面健康程度的打分机制，形成钢轨表面伤损评价标准，包括：响应于接收的多种表面病害类型的发展及演化规律数据和发生概率数据，生成每个表面病害类型的权重；建立每个表面病害类型在不同伤损程度下的扣分标准；基于所述扣分标准及其对应的表面病害类型的权重，建立钢轨表面健康程度的打分机制，形成钢轨表面伤损评价标准。
S4：获取轨道的表面病害数据，基于所述钢轨表面伤损评价标准和所述表面病害数据生成钢轨表面伤损评价结果，包括：获取轨道的表面病害数据，基于多种表面病害类型对于轨道伤损影响的量化标准，生成轨道存在的不同表面病害类型对应的伤损程度；将所述不同表面病害类型对应的伤损程度输入所述钢轨表面伤损评价标准，生成所述钢轨表面伤损评价结果。其中，在待测轨道较长时，可以根据预设的轨道长度阈值对所述待测轨道进行分段后，对每段待测轨道进行分段检测及评估。具体的，轨道长度阈值可以是1km。
更进一步的，所述轨道表面病害健康监测及评价的方法还包括：预设维修处理建议表，在生成轨道存在的不同表面病害类型对应的伤损程度后，基于表面病害类型及其对应的伤损程度调用对应的预设维修处理建议，并与所述钢轨表面伤损评价结果共同输出至用户的人机交互界面。
为便于理解本案的工作原理，在获取待测轨道的表面病害数据后，基于多种表面病害类型对于轨道伤损影响的量化标准，生成轨道存在的不同表面病害类型对应的伤损程度后，将所述不同表面病害类型对应的伤损程度输入所述钢轨表面伤损评价标准，生成所述钢轨表面伤损评价结果，其中，所述钢轨表面伤损评价标准的计算公式可以是：钢轨表面伤损程度=100-（波浪形磨耗的伤损程度×0.3+钢轨表面裂纹的伤损程度×0.3+钢轨轨面剥落及掉块的伤损程度×0.25+划痕或擦伤的伤损程度×0.15）。在本实施例中，钢轨表面伤损评价的评级可以是：Ⅰ级：总分≥80分，钢轨表面伤损状态良好；Ⅱ级：60分≤总分＜80分，钢轨表面伤损状态合格；Ⅲ级：总分＜60分（总分＜0分的按0分计入）钢轨表面伤损状态不合格。
本发明通过构建基于刚体模型的轮轨耦合动力学机理模型及多种表面病害类型对于轨道伤损影响的量化标准，进而建立钢轨表面健康程度的打分机制，形成钢轨表面伤损评价标准，从而建立完整的钢轨表面伤损评价体系，解决了传统的钢轨健康状态评价的方法未考虑到钢轨表面病害对轨道系统故障的影响，存在的轨道表面病害分析方法缺失的问题，进而避免了传统钢轨健康状态评价结果可靠性低导致的地铁安全隐患问题。
以上对本发明实施例所提供的轨道表面病害健康监测及评价的方法进行了详细介绍。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 (4)

1.一种轨道表面病害健康监测及评价的方法，其特征在于，包括：
调用现有事故案例数据，分析轨道系统致灾因子占比，并提取涉及钢轨伤损的多种表面病害类型；
构建基于刚体模型的轮轨耦合动力学机理模型，计算不同工况下多种表面病害类型对于轨道伤损影响的量化标准，包括：基于车辆轨道耦合动力学模型和车辆动力学模型构建轮轨耦合机理模型；通过调整所述轮轨耦合机理模型的输入，输出在不同工况下的轮轨耦合预测结果；基于不同的所述轮轨耦合机理模型的输入及其对应的所述轮轨耦合预测结果生成所述多种表面病害类型对于轨道伤损影响的量化标准；所述轮轨耦合机理模型的输入被配置为包括车辆固定参数、轨道固定参数、线路固定参数和激励参数，所述激励参数包括钢轨表面病害类型，所述车辆固定参数被配置为包括：车体参数、构架参数、轮对参数和悬挂装置参数，所述轨道固定参数被配置为包括：钢轨参数、轨枕参数、扣件参数、轨下胶垫参数、道床刚度参数、道床阻尼参数和路基参数，所述线路固定参数被配置为包括曲线超高参数、半径参数、前直线段长度参数、前缓曲线长度参数、圆曲线参数、后缓曲线参数和后直线参数；
基于多种表面病害类型的发展及演化规律和发生概率，生成每个表面病害类型的权重，建立钢轨表面健康程度的打分机制，形成钢轨表面伤损评价标准；
获取轨道的表面病害数据，基于所述钢轨表面伤损评价标准和所述表面病害数据生成钢轨表面伤损评价结果。
2.根据权利要求1所述的轨道表面病害健康监测及评价的方法，其特征在于，基于多种表面病害类型的发展及演化规律和发生概率，生成每个表面病害类型的权重，建立钢轨表面健康程度的打分机制，形成钢轨表面伤损评价标准，包括：
响应于接收的多种表面病害类型的发展及演化规律数据和发生概率数据，生成每个表面病害类型的权重；
建立每个表面病害类型在不同伤损程度下的扣分标准；
基于所述扣分标准及其对应的表面病害类型的权重，建立钢轨表面健康程度的打分机制，形成钢轨表面伤损评价标准。
3.根据权利要求1所述的轨道表面病害健康监测及评价的方法，其特征在于，获取轨道的表面病害数据，基于所述钢轨表面伤损评价标准和所述表面病害数据生成钢轨表面伤损评价结果，包括：
获取轨道的表面病害数据，基于多种表面病害类型对于轨道伤损影响的量化标准，生成轨道存在的不同表面病害类型对应的伤损程度；
将所述不同表面病害类型对应的伤损程度输入所述钢轨表面伤损评价标准，生成所述钢轨表面伤损评价结果。
4.根据权利要求3所述的轨道表面病害健康监测及评价的方法，其特征在于，所述轨道表面病害健康监测及评价的方法还包括：预设维修处理建议表，在生成轨道存在的不同表面病害类型对应的伤损程度后，基于表面病害类型及其对应的伤损程度调用预设维修处理建议表中对应的预设维修处理建议，并将所述预设维修处理建议与所述钢轨表面伤损评价结果共同输出至用户的人机交互界面。
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