轨道振动噪声与动态变形监测数据现场处理系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种轨道振动噪声与动态变形监测数据现场处理系统及方法，该系统包括数据采集模块和实时分析模块；所述数据采集模块用于对列车通过时段内与轨道振动、噪声及动态变形评价相关的各类型参量进行现场实时采集；所述实时分析模块用于对所述数据采集模块采集的数据进行现场实时处理，获取与轨道振动、噪声及动态变形评价相关的关键参数、指标。本发明专利技术通过现场对监测数据进行实时计算，提取其关键参数、指标进行回传，而不用对庞大的原始数据进行回传，从而降低数据传输难度，解决了轨道交通轨道振动、噪声及动态变形因数据庞大而难以实时传输和管理的问题。

【技术实现步骤摘要】
轨道振动噪声与动态变形监测数据现场处理系统及方法
本专利技术涉及轨道交通
，尤其涉及一种轨道振动噪声与动态变形监测数据现场处理系统及方法。
技术介绍
城市轨道交通具有小半径曲线多、行车密度大、减振需求高从而轨道系统刚度较低、轨道系统刚度过渡频繁、轨道结构种类多等特点，随着轨道交通线路服役时间的增加，在列车冲击、疲劳效应等因素的作用下，轨道结构性能状态连续变化，其中轨道系统刚度、轨道部件性能等变化直接影响减振效果和列车作用下轨道结构的变形稳定性，关系到振动噪声控制成效、行车安全性和舒适性。因此，有必要对轨道振动、噪声及动态变形进行实时监测。开展轨道交通轨道振动噪声及动态变形的实时监测，需实现对数据的实时回传管理。由于轨道交通振动噪声及动态变形测量关注的频率范围较大，现场采样频率一般较高，因此数据量较大，而轨道交通多为地下线路，信号往往较差，很难实现对庞大数据的实时回传。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种轨道振动噪声与动态变形监测数据现场处理系统及方法，旨在解决轨道交通轨道振动、噪声及动态变形因数据庞大而难以实时回传和管理的问题。本专利技术是这样实现的：一方面，本专利技术提供一种轨道振动噪声与动态变形监测数据现场处理系统，包括数据采集模块和实时分析模块；所述数据采集模块用于对列车通过时段内与轨道振动、噪声及动态变形评价相关的各类型参量进行现场实时采集；所述实时分析模块用于对所述数据采集模块采集的数据进行现场实时处理，获取与轨道振动、噪声及动态变形评价相关的关键参数、指标。进一步地，所述数据采集模块包括参量感知传感设备和信号采集设备；所述参量感知传感设备用于现场获取列车通过时段内与轨道振动、噪声及动态变形评价相关的各类型参量；所述信号采集设备用于收集所述参量感知传感设备现场获取的各类型参量并传输给所述实时分析模块。进一步地，所述参量感知传感设备包括加速度传感器、声压传感器以及位移传感器，所述参量感知传感设备现场获取的参量包括钢轨、道床、隧道回填层、隧道侧壁垂向加速度；轨旁声压；钢轨、道床的垂、横向动态位移。进一步地，所述数据采集模块还用于对采集的与轨道振动、噪声及动态变形评价相关的各类型参量的原始数据进行备份存储。进一步地，所述数据实时分析模块包括数据有效性检查子模块、数据预处理子模块和关键参数指标计算子模块；所述数据有效性检查子模块用于根据各类型参量的奇异性判断阀值，对所述数据采集模块采集的与轨道振动、噪声及动态变形评价相关的各类型参量进行有效性判断，检查是否存在具有显著趋势项、异常值的奇异数据；所述数据预处理子模块用于对所述数据有效性检查子模块检查出的奇异数据进行处理，消除趋势项；所述关键参数指标计算子模块用于对经所述数据预处理子模块预处理的与轨道振动、噪声及动态变形评价相关的各类型参量进行计算分析，获取与轨道振动、噪声及动态变形评价相关的关键参数、指标。进一步地，所述数据有效性检查子模块检查是否存在具有显著趋势项、异常值的奇异数据的方法为：判断测试数据与该测试数据对应的基础样本的平均值之差是否大于对应基础样本的标准差的三倍，若是，则视该测试数据为奇异数据，按式(1)计算：式中，xi表示样本，包括该参量数据的幅值、评价指标的计算值；表示与该测试数据对应的基础样本的平均值，Sx表示该测试数据对应的基础样本的标准差，进一步地，所述数据预处理子模块消除数据趋势项的方法为：实测振动信号的采样数据为{xk}(k＝1,2,3,...,n)，采用m阶多项式xi来拟合测试数据，见式(2)：xk＝a0+a1k+a2k2+···+amkm(k＝1,2,3,...,n)(2)选择最合适的多项式系数a0,a1,a2,···,am，使得xk与xi差值的平方和最小，即：依次取E对a求偏导，产生一个m+1元线性方程组，求解方程组得到m+1个待定系数aj(j＝0,1,···,m)；消除趋势项的计算公式为：上式中采用m＝1或2来消除趋势项。进一步地，所述关键参数指标计算子模块获取的与轨道振动、噪声及动态变形评价相关的关键参数、指标包括振级振动加速度级VAL、Z振级VLz、加速度频谱、加速度幅值、等效A声级、声压频谱、声压幅值、位移幅值。进一步地，还包括数据传输模块，用于将所述实时分析模块处理后的数据上传给监测数据后台管理系统。另一方面，本专利技术还提供一种轨道振动噪声与动态变形监测数据现场处理方法，包括以下步骤：数据采集模块对列车通过时段内与轨道振动、噪声及动态变形评价相关的各类型参量进行现场实时采集；实时分析模块对所述数据采集模块采集的数据进行现场实时处理，获取与轨道振动、噪声及动态变形评价相关的关键参数、指标。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的这种轨道振动噪声与动态变形监测数据现场处理系统及方法，通过现场对监测数据进行实时计算，提取其关键参数、指标进行回传，而不用对庞大的原始数据进行回传，从而降低数据传输难度，能在轨道交通轨道振动、噪声及动态变形长期、中长期监测或短期检测等情景中应用，解决了轨道交通轨道振动、噪声及动态变形因数据庞大而难以实时传输和管理的问题，为实现对轨道交通振动、噪声及动态变形进行智能监测提供帮助。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种轨道振动噪声与动态变形监测数据现场处理系统的方框图；图2为本专利技术实施例提供的一种轨道振动噪声与动态变形监测数据现场处理系统结构图；图3为本专利技术实施例提供的一种轨道振动噪声与动态变形监测数据现场处理方法的流程图。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它实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1和图2所示，本专利技术实施例提供一种轨道振动噪声与动态变形监测数据现场处理系统，主要包括数据采集模块1和实时分析模块2。所述数据采集模块1用于对列车通过时段内与轨道振动、噪声及动态变形评价相关的各类型参量进行现场实时采集，每一次列车通过时段为一过车事件，数据采集模块只采集过车事件对应的轨道振动、噪声及动态变形数据，其他时刻的数据不用采集，减少数据采集和处理量。具体地，所述数据采集模块包括参量感知传感设备11和信号采集设备12；所述参量感知传感设备安装于轨道交通现场，用于现场获取列车通过时段内与轨道振动、噪声及动态变形评价相关的各类型参量；优选地，所述参量感知传感设备11包括加速度传感器、声压传感器以及位移传感器等，所述参量感知传感设备现场获取的参量包括钢轨、道床、隧道回填层、隧道侧壁垂向加速度；轨旁声压；钢轨、道床的垂、横向动态位移等。所述信号采集设备12用于收集所述参量感知传感设备11本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轨道振动噪声与动态变形监测数据现场处理系统，其特征在于：包括数据采集模块和实时分析模块；/n所述数据采集模块用于对列车通过时段内与轨道振动、噪声及动态变形评价相关的各类型参量进行现场实时采集；/n所述实时分析模块用于对所述数据采集模块采集的数据进行现场实时处理，获取与轨道振动、噪声及动态变形评价相关的关键参数、指标。/n

【技术特征摘要】
1.一种轨道振动噪声与动态变形监测数据现场处理系统，其特征在于：包括数据采集模块和实时分析模块；
所述数据采集模块用于对列车通过时段内与轨道振动、噪声及动态变形评价相关的各类型参量进行现场实时采集；
所述实时分析模块用于对所述数据采集模块采集的数据进行现场实时处理，获取与轨道振动、噪声及动态变形评价相关的关键参数、指标。


2.如权利要求1所述的轨道振动噪声与动态变形监测数据现场处理系统，其特征在于：所述数据采集模块包括参量感知传感设备和信号采集设备；
所述参量感知传感设备用于现场获取列车通过时段内与轨道振动、噪声及动态变形评价相关的各类型参量；
所述信号采集设备用于收集所述参量感知传感设备现场获取的各类型参量并传输给所述实时分析模块。


3.如权利要求2所述的轨道振动噪声与动态变形监测数据现场处理系统，其特征在于：所述参量感知传感设备包括加速度传感器、声压传感器以及位移传感器，所述参量感知传感设备现场获取的参量包括钢轨、道床、隧道回填层、隧道侧壁垂向加速度；轨旁声压；钢轨、道床的垂、横向动态位移。


4.如权利要求1所述的轨道振动噪声与动态变形监测数据现场处理系统，其特征在于：所述数据采集模块还用于对采集的与轨道振动、噪声及动态变形评价相关的各类型参量的原始数据进行备份存储。


5.如权利要求1所述的轨道振动噪声与动态变形监测数据现场处理系统，其特征在于：所述数据实时分析模块包括数据有效性检查子模块、数据预处理子模块和关键参数指标计算子模块；
所述数据有效性检查子模块用于根据各类型参量的奇异性判断阈值，对所述数据采集模块采集的与轨道振动、噪声及动态变形评价相关的各类型参量进行有效性判断，检查是否存在具有显著趋势项、异常值的奇异数据；
所述数据预处理子模块用于对所述数据有效性检查子模块检查出的奇异数据进行处理，消除趋势项、异常值；
所述关键参数指标计算子模块用于对经所述数据预处理子模块预处理的与轨道振动、噪声及动态变形评价相关的各类型参量进行计算分析，获取与轨道振动、噪声及动态变形评价相关的关键参数、指标。


6.如权利要求5所述的轨道振动噪...

【专利技术属性】
技术研发人员：王森荣，罗伟，李秋义，孙立，杨艳丽，林超，朱彬，张世杰，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42