專利名稱：一種地面測試鐵道車輛輪軌力的連續(xù)化處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鐵道車輛輪軌力的測試方法。
背景技術(shù)：
隨著重載鐵路和高速鐵路的快速發(fā)展，輪軌動態(tài)相互作用力(簡稱輪軌力)直接 影響著鐵道機(jī)車車輛運(yùn)行品質(zhì)及輪軌磨損，是鐵路列車運(yùn)行安全狀態(tài)的主要影響因素之 一，也是列車運(yùn)行過程中需要重點(diǎn)監(jiān)控的性能指標(biāo)之一?，F(xiàn)有的輪軌力測試方法可分為軌道地面測試和測力輪對測試兩種。軌道地面測試 是在鐵路軌道上設(shè)置一段測試區(qū)域，將傳感器安裝在鋼軌上，然后通過傳感器采集輪對與 鋼軌間的作用力，這是一種基于鋼軌應(yīng)變來獲取輪軌力的方法；而測力輪對測試是將傳感 器件安裝于測力輪對上，利用車輪的應(yīng)變來獲取輪軌力，測試前，需將測力輪對替換列車某 個輪對。測力輪對測試方法能夠獲得連續(xù)的輪軌力，但僅能獲得裝有測力輪對裝置的車輛 的輪軌力。如果要測試整輛列車運(yùn)行過程中所有輪對的輪軌力，就必須在整輛列車所有的 輪對安裝傳感器。這樣將增加昂貴的測試成本，且更換輪對時需嚴(yán)格確保工藝，否則將給列 車帶來安全隱患。因此，測力輪對測試法很難實(shí)現(xiàn)某一區(qū)段的任意車輛、任意輪對下的輪軌 力測試與獲取，從而無法對任意車輛的任意車輪進(jìn)行安全狀態(tài)(如扁疤與擦傷)檢測。軌道地面測試，可以檢測通過該測試區(qū)段各測點(diǎn)任意車輛、任意輪對下的輪軌力， 并將檢測數(shù)據(jù)傳輸?shù)桨踩治鲋行?，對車輛運(yùn)行安全性能實(shí)時監(jiān)控。但是在軌道測試中，傳 感器的布置點(diǎn)是固定的、有限的，輪對轉(zhuǎn)一圖時通常只能測出離散的4-15個固定點(diǎn)的輪軌 力值，而無法獲取輪對經(jīng)過其它位置(或時間點(diǎn))時的輪軌力。這樣就導(dǎo)致測出的輪軌力 具有離散特征，不是連續(xù)變化的。由于某些位置(或時間點(diǎn))的輪軌力未知，在評價(jià)車輛運(yùn) 行安全性方面，該方法得到的輪軌力信息具有非常明顯的局限性，從而無法精確檢測輪對 的安全運(yùn)用狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種地面測試鐵道車輛輪軌力的連續(xù)化處理方法，該方法 通過對軌道地面測試處理可得出軌道車輛的連續(xù)輪軌力，從而得知輪對在所有位置(或時 間點(diǎn))的輪軌力，能更有效地檢測輪對的安全運(yùn)用狀態(tài)，更可靠地評價(jià)車輛運(yùn)行的安全性。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是，一種地面測試鐵道車輛輪軌力的連 續(xù)化處理方法，其步驟為A、通過軌道地面測試，獲得輪對經(jīng)過軌道測試區(qū)的輪軌力測試數(shù)據(jù)和對應(yīng)的時間 數(shù)據(jù)，去掉小于閾值的數(shù)據(jù)形成相互分離的波形數(shù)據(jù)，再取出每個波形數(shù)據(jù)中的最大值，得 到離散的輪軌力數(shù)據(jù)及其對應(yīng)的時間數(shù)據(jù)；B、利用離散的輪軌力數(shù)據(jù)及其對應(yīng)的時間數(shù)據(jù)，對單隱層的徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行 訓(xùn)練，使其達(dá)到預(yù)先設(shè)定的精度，完成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練；
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C、以0. 0005-0. 001秒的時間為步長，輸入時間數(shù)據(jù)，由完成訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行
仿真計(jì)算，得到連續(xù)化的輪軌力數(shù)據(jù)，從而測試出軌道車輛經(jīng)過軌道測試區(qū)的連續(xù)輪軌力。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是1、軌道地面測試輸出的輪軌力測試數(shù)據(jù)為軌道上定點(diǎn)安裝的傳感器采集的該點(diǎn) 軌道的應(yīng)變，因此，其輸出的測試數(shù)據(jù)既包括輪對通過該點(diǎn)時的輪軌力，也包括輪對通過該 點(diǎn)附近區(qū)域與較遠(yuǎn)處時在該點(diǎn)產(chǎn)生的應(yīng)變力，本發(fā)明通過去除小于閾值的數(shù)據(jù)形成相互分 離的波形數(shù)據(jù)即去除輪對在較遠(yuǎn)處時在該點(diǎn)產(chǎn)生的應(yīng)變力，而保留了輪對通過該點(diǎn)及其附 近時產(chǎn)生的應(yīng)變力；然后取出每個波形數(shù)據(jù)中的最大值，即得到離散的輪軌力也即輪對經(jīng) 過傳感器安裝點(diǎn)的輪軌作用力。再通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法計(jì)算出各個時刻的輪軌作用力，即可 得出輪對通過軌道測試區(qū)各個位置點(diǎn)的輪軌作用力。而無需改變傳感器的貼片位置、增加 貼片數(shù)量、采用復(fù)雜的激勵電壓等，簡單有效的實(shí)現(xiàn)了連續(xù)輪軌力的測試，其實(shí)現(xiàn)成本低， 操作簡單，易于推廣、應(yīng)用。2、在輪軌力連續(xù)化過程中，并不是盲目的采用插值擬合，而是采用非線性映射能 力與狀態(tài)描述能力強(qiáng)的單隱層的徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，很好的考慮到了輪軌力的非平穩(wěn) 性，使其輸出結(jié)果更精確、可靠。綜上所述，利用本發(fā)明方法能夠?qū)④壍赖孛鏈y試獲得的輪軌力測試數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成精 確、可靠的連續(xù)輪軌力，即獲得輪對在測試區(qū)域所有位置(或時間點(diǎn))的輪軌力，能更有效 地檢測輪對的安全運(yùn)用狀態(tài)，更可靠地評價(jià)車輛運(yùn)行的安全性。上述步驟B中，對單隱層的徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練的方法為正交最小二乘學(xué)習(xí) 算法，設(shè)定的精度為0. 005-0. 03。正交最小二乘學(xué)習(xí)算法運(yùn)算收斂速度快，0. 005-0. 03的精度既能滿足誤差要求， 也使本發(fā)明的運(yùn)算復(fù)雜度低，速度快。


圖1是在軌道地面測試中獲得的一段輪軌力原始測試數(shù)據(jù)。圖2是圖1的輪軌力原始測試數(shù)據(jù)采用本發(fā)明實(shí)施例的A步操作處理后得到的離 散的輪軌力數(shù)據(jù)，選擇的時間區(qū)域?yàn)?. 655S-0. 755s,時間零點(diǎn)對應(yīng)輪對剛進(jìn)入測試區(qū)域的 時刻。圖3是利用圖2的數(shù)據(jù)對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練完成之后的精度對比，圖中的“ ”號 為離散的輪軌力數(shù)據(jù)，“ + ”號為通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出的相應(yīng)的輪軌力仿真數(shù)據(jù)。圖4是圖1數(shù)據(jù)采用本發(fā)明實(shí)施例方法處理后得到的連續(xù)輪軌力值。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。1、一種地面測試鐵道車輛輪軌力的連續(xù)化處理方法，其步驟為A、通過軌道地面測試，獲得輪對經(jīng)過軌道測試區(qū)的輪軌力測試數(shù)據(jù)和對應(yīng)的時間 數(shù)據(jù)，去掉小于閾值的數(shù)據(jù)形成相互分離的波形數(shù)據(jù)，再取出每個波形的數(shù)據(jù)中的最大值， 得到離散的輪軌力數(shù)據(jù)及其時間數(shù)據(jù)。本發(fā)明在實(shí)施時，閾值只要滿足大于軌道地面測試時輪軌力測試數(shù)據(jù)中的噪聲的最大值且小于輪軌力的最小值的條件即可，通常的取值為0. 9-2噸。某一個輪對經(jīng)過軌道地面測區(qū)時的輪軌力測試數(shù)據(jù)作為原始數(shù)據(jù)，如圖1 ；通過A 步處理后得到的離散輪軌力數(shù)據(jù)如圖2。圖2中選擇的時間區(qū)域?yàn)?. 655s-0. 755s,時間零 點(diǎn)對應(yīng)輪對剛進(jìn)入測試區(qū)域的時刻。B、利用離散的輪軌力數(shù)據(jù)及其時間數(shù)據(jù)，對單隱層的徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練， 使其達(dá)到預(yù)先設(shè)定的精度，完成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練。本例中，對單隱層的徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練的方法為正交最小二乘學(xué)習(xí)算法。徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法為現(xiàn)有技術(shù)，其具體的構(gòu)成為輸入層，一層隱層和輸出 層。輸入信號為時間，輸出信號為對應(yīng)的輪軌力；隱層的神經(jīng)元數(shù)目在訓(xùn)練過程確定，隨著 訓(xùn)練的次數(shù)的增加而增加。隱層神經(jīng)元中，傳遞函數(shù)采用高斯函數(shù)。本例中，輸出與輸入的具體函數(shù)關(guān)系為
權(quán)利要求
1.一種地面測試鐵道車輛輪軌力的連續(xù)化處理方法，其步驟為A、通過軌道地面測試，獲得輪對經(jīng)過軌道測試區(qū)的輪軌力測試數(shù)據(jù)和對應(yīng)的時間數(shù) 據(jù)，去掉小于閾值的數(shù)據(jù)形成相互分離的波形數(shù)據(jù)，再取出每個波形數(shù)據(jù)中的最大值，得到 離散的輪軌力數(shù)據(jù)及其對應(yīng)的時間數(shù)據(jù)；B、利用離散的輪軌力數(shù)據(jù)及其對應(yīng)的時間數(shù)據(jù)，對單隱層的徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn) 練，使其達(dá)到預(yù)先設(shè)定的精度，完成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練；C、以0.0005-0. 001秒的時間為步長，輸入時間數(shù)據(jù)，由完成訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行仿真 計(jì)算，得到連續(xù)化的輪軌力數(shù)據(jù)，從而獲得軌道車輛經(jīng)過軌道測試區(qū)的連續(xù)輪軌力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地面測試鐵道車輛輪軌力的連續(xù)化處理方法，其特征在 于，所述步驟B中，對單隱層的徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練的方法為正交最小二乘學(xué)習(xí)算法， 設(shè)定的精度為0. 005-0. 03。
全文摘要
一種地面測試鐵道車輛輪軌力的連續(xù)化處理方法，其步驟為A、通過軌道地面測試，獲得輪對經(jīng)過軌道測試區(qū)的輪軌力測試數(shù)據(jù)和對應(yīng)的時間數(shù)據(jù)，去掉小于閾值的數(shù)據(jù)形成相互分離的波形數(shù)據(jù)，再取出每個波形數(shù)據(jù)中的最大值，得到離散的輪軌力數(shù)據(jù)及其時間數(shù)據(jù)；B、利用離散的的輪軌力數(shù)據(jù)及其時間數(shù)據(jù)，對單隱層的徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，使其達(dá)到設(shè)定的精度；C、以0.0005-0.001秒的時間為步長，輸入時間數(shù)據(jù)，由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行仿真計(jì)算，得到連續(xù)化的輪軌力數(shù)據(jù)，從而測試出軌道車輛經(jīng)過軌道測試區(qū)的連續(xù)輪軌力。該方法可測出連續(xù)輪軌力，得知所有位置的輪軌力，能更有效地檢測輪對的安全運(yùn)用狀態(tài)，更可靠地評價(jià)車輛運(yùn)行的安全性。
文檔編號G01L5/00GK102072789SQ20101052993
公開日2011年5月25日 申請日期2010年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月3日
發(fā)明者農(nóng)漢彪, 劉建新, 張兵, 李奕璠, 王開云, 王竣, 王超峰 申請人:西南交通大學(xué)