轨道几何检测数据中非脉冲异常数据的检测方法及装置制造方法及图纸

技术编号:11181984 阅读:100 留言:0更新日期:2015-03-25 11:21
本发明专利技术提供了一种轨道几何检测数据中非脉冲异常数据的检测方法及装置,方法包括:对采集到的轨道几何检测数据进行高通滤波处理,生成滤除趋势项的轨道几何不平顺数据;对轨道几何不平顺数据进行运行速度的概率统计确定车辆进出站区段,将车辆进出站区段的几何不平顺数据置零;根据轨道几何不平顺数据中的轨距值确定轨道加宽区段,将轨道加宽区段的轨距和轨向不平顺数据置零;根据轨道几何不平顺数据中的单边轨距确定轨距拉直线区段,将轨距拉直线区段的不平顺数据置零。针对不同类型的轨道几何数据及其异常值的特征,采用不同处理流程,滤除轨道几何检测中的非脉冲异常数据,为轨道超限判断、轨道特征参数计算和轨道状态评判提供可靠的数据支撑。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数据处理技术,具体的讲是一种轨道几何检测数据中非脉冲异常数据的检测方法及装置
技术介绍
即使是幅值较小的不平顺,对高速车辆运行安全性、平稳性、舒适性,以及环境噪声也会产生较大的影响,因此,高速铁路对轨道提出了高平顺的要求。利用轨道几何检测数据可以及时发现轨道几何病害,确保高速列车安全可靠运行。轨道几何检测系统采用激光扫描和图像处理等技术,按照惯性基准原理,对位移、加速度和角速度信号进行滤波、补偿和合成得到轨距、高低、轨向、水平等几何不平顺参数,检测精度可以达到几十分之一毫米。安装有轨道几何检测系统的综合检测车或轨道检测车在运行过程中,不可避免受到车辆振动、天气、温度变化等干扰,给检测结果的精度带来影响。通过振动和温度补偿,可以有效提高轨道检测数据的精度。外界阳光反射、传感器和数据传输误差、道岔处激光偏离正常检测点、图像干扰等原因,会导致铁路轨道几何不平顺检测数据中包含异常值。轨道几何检测数据常见的非脉冲异常值主要包括轨距漂移、进出站时车速变化太快或车速过低引起的无效数据、轨距加宽、单边轨距波形拉直线等,如图1~图3所示。异常值容易导致虚假的大幅值几何不平顺,应在超限判断、广义能量指数、轨道质量指数、轨道谱等状态指标计算之前对其进行处理。现有技术中有人工和自动两种处理轨道几何数据异常值的方法。人工方法主要借助专家多年积累的经验,但只能离线完成,而且不能直接移植到车上的轨道几何检测系统中。车上的检测人员为了实时跟踪和编辑几何检测数据中的异常值,需要花费大量的时间和精力。此外,不同的检测人员的经验和水平不同,对超限大值和异常值的分辨能力存在较大差别,以致出现不同检测人员可能给出不同的诊断和处理结果。可以看出,在车上依靠人工剔除异常值存在效率低下和评判结果多样性的问题。自动诊断和滤除异常值是一个比较普遍的问题,在过程控制、声音信号处理、图像处理中也经常碰到。近二十年来,不少学者对其进行了比较深入的研究,并提出了大量的处理方法,如信号振幅或导数突变法、低通滤波法、中值滤波法、非线性滤波法、模糊滤波法等。但是高速铁路轨道几何检测数据异常值存在类型多、数据量大、要求计算速度快等特点,很难直接应用现有的异常值处理方法。
技术实现思路
为自动诊断和滤除轨道几何检测数据中的非脉冲异常数据的问题,为轨道超限判断、轨道特征参数计算和轨道状态评判提供可靠的数据支撑本专利技术实施例提供了一种轨道几何检测数据中非脉冲异常数据的检测方法,包括:对采集到的轨道几何检测数据进行高通滤波处理,生成滤除趋势项的轨道几何不平顺数据;对所述轨道几何检测数据进行运行速度的概率统计确定车辆进出站区段,将车辆进出站区段的几何不平顺数据置零;根据所述轨道几何不平顺数据中的轨距值确定轨道加宽区段,将所述轨道加宽区段的轨距和轨向不平顺数据置零;根据所述轨道几何不平顺数据中的单边轨距确定轨距拉直线区段,将所述轨距拉直线区段的不平顺数据置零。此外,本专利技术还提供一种轨道几何检测数据中非脉冲异常数据的检测装置,包括:趋势项滤除模块,对采集到的轨道几何检测数据进行高通滤波处理,生成滤除趋势项的轨道几何不平顺数据;进出站区段不平顺置零模块,用于对所述轨道几何检测数据进行运行速度的概率统计确定车辆进出站区段,将车辆进出站区段的几何不平顺数据置零;加宽区段不平顺置零模块,用于根据所述轨道几何不平顺数据中的轨距值确定轨道加宽区段,将所述轨道加宽区段的轨距和轨向不平顺数据置零;拉直线区段不平顺置零模块,用于根据所述轨道几何不平顺数据中的单边轨距确定轨距拉直线区段,将所述轨距拉直线区段的不平顺数据置零。本专利技术针对不同类型的轨道几何数据及其异常值的特征,采用不同处理流程。对于高低、水平、三角坑不平顺,依次采用高通滤波、低速诊断和处理流程。对于轨距和轨向,除了上述流程外,还需要增加轨距加宽的识别,同时将加宽区段的轨距和轨向置零,最后根据左右单边轨距的信息自动诊断单边轨距拉直线的区段,并将相应区段的高低、水平、三角坑、轨向、轨距置零,为滤除轨道几何检测中的非脉冲异常数据,为轨道超限判断、轨道特征参数计算和轨道状态评判提供可靠的数据支撑。为让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附图式,作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例,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。图1为轨道几何检测数据中车速过低时的无效检测波形;图2为轨道几何检测数据中岔道加宽的无效检测波形;图3为轨道几何检测数据中摄像系统故障造成的轨距失效;图4为本专利技术提供的一种轨道几何检测数据中非脉冲异常数据的检测方法的流程图;图5为本专利技术实施例中对轨道几何检测数据进行运行速度的概率统计确定车辆进出站区段的流程图;图6为本专利技术实施例中根据轨道几何不平顺数据中的轨距值确定轨道加宽区段的流程图;图7为本专利技术实施例中根据轨道几何不平顺数据中的单边轨距确定轨距拉直线区段的流程图;图8为本专利技术一实施例的流程图;图9为本专利技术公开的一种轨道几何检测数据中非脉冲异常数据的检测装置的框图;图10为滤波前后的高低不平顺波形数据及其差的波形图;图11为本专利技术实施例中的速度直方图;图12为速度过低引起的高低不平顺异常及其滤波后的波形;图13为异常值滤波前后的轨距波形数据及其差;图14为加宽处理前后轨距波形数据;图15为包含拉直线的单边轨距的波形数据;图16为拉直线单边轨距的波形数据。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图,对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,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,都属于本专利技术保护的范围。本专利技术针对轨道几何检测数据异常值的特点,提出一套完整的异常值诊断和滤波方法框架和流程,同时对非脉冲异常数据,如轨距漂移、进出站时车速变化太快或车速过低引起的无效数据、轨距加宽、单边轨距波形拉直线,给出了具体的处理方法。利用傅立叶和逆傅立叶变换设计了一个理想的高通滤波器,用于滤除轨距漂移引起的异常值。结合车辆运行速度的本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种轨道几何检测数据中非脉冲异常数据的检测方法,其特征在于,所述的方法包括:对采集到的轨道几何检测数据进行高通滤波处理,生成滤除趋势项的轨道几何不平顺数据;对所述轨道几何不平顺数据进行运行速度的概率统计确定车辆进出站区段,将车辆进出站区段的几何不平顺数据置零;根据所述轨道几何不平顺数据中的轨距值确定轨道加宽区段,将所述轨道加宽区段的轨距和轨向不平顺数据置零;根据所述轨道几何不平顺数据中的单边轨距确定轨距拉直线区段,将所述轨距拉直线区段的不平顺数据置零。

【技术特征摘要】
1.一种轨道几何检测数据中非脉冲异常数据的检测方法,其特征在于,所述的
方法包括:
对采集到的轨道几何检测数据进行高通滤波处理,生成滤除趋势项的轨道几何不
平顺数据;
对所述轨道几何不平顺数据进行运行速度的概率统计确定车辆进出站区段,将车
辆进出站区段的几何不平顺数据置零;
根据所述轨道几何不平顺数据中的轨距值确定轨道加宽区段,将所述轨道加宽区
段的轨距和轨向不平顺数据置零;
根据所述轨道几何不平顺数据中的单边轨距确定轨距拉直线区段,将所述轨距拉
直线区段的不平顺数据置零。
2.如权利要求1所述的检测方法,其特征在于,所述的轨道几何不平顺数据包
括:高低、水平、三角坑不平顺数据,轨向不平顺数据以及轨距不平顺数据。
3.如权利要求2所述的检测方法,其特征在于,所述的对轨道几何检测数据进
行运行速度的概率统计确定车辆进出站区段包括:
利用直方图对轨道几何检测数据中的车速进行概率分布计算,将累计频次最高的
车速确定为统计最高运行车速;
根据所述统计最高运行车速确定参考速度;
将车速全部小于参考速度的区段确定为车辆进出站区段。
4.如权利要求3所述的检测方法,其特征在于,所述的根据统计最高运行车速
确定参考速度包括:根据统计最高运行速度和下式(1)确定参考速度;
Vref=ρ*Vmax,0<ρ<1  (1)
其中,Vmax为所述统计最高运行速度,Vref为所述参考速度,ρ为参考系数。
5.如权利要求2所述的检测方法,其特征在于,所述的根据轨道几何不平顺数
据中的轨距值确定轨道加宽区段包括:
根据所述轨道几何不平顺数据中的轨距值确定轨距值符号突变的轨距值零点;
根据所述轨距值零点确定所述轨道几何不平顺数据中两轨距值零点之间的局部
极值;
根据两相邻的局部极值的差的绝对值生成峰峰值;
根据所述峰峰值、预设的峰峰值长度及预设的轨道加宽区段长度阈值确定轨距加
宽区段。
6.如权利要求2所述的检测方法,其特征在于,所述的根据轨道几何不平顺数
据中的单边轨距确定轨距拉直线区段包括:
根据所述轨道几何不平顺数据中的单边轨距和预设的参考轨距确定轨距差值;
将轨距差值的绝对值大于预设误差阈值的区段确定为待确定波形拉直区段;
将所述待确定波形拉直区段的区段长度大于预设的波形拉直区段长度阈值的区
段确定为波形拉直区段。
7.一种轨道几何检测数据中非脉冲异常数据的检测装置,其特征在于,所述的
装置包括:
趋势项滤除模块,对采集到的轨道几何...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘金朝王卫东曲建军郭剑峰严广学
申请(专利权)人:中国铁道科学研究院中国铁道科学研究院基础设施检测研究所北京铁科英迈技术有限公司
类型:发明
国别省市:北京;11

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