本技術(shù)涉及一種軌道檢測相關(guān)，尤其是指一種軌道不平順的檢測方法、裝置、計算設(shè)備和可讀存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、軌道不平順病害存在于各種鐵路軌道線路中，波長分布為20～1200mm，波峰間距大多在?200?~?700?mm，嚴重時波深可達?1.?5?mm。軌道不平順是導(dǎo)致輪軌系統(tǒng)出現(xiàn)劇烈振動的主要原因，直接影響乘坐的舒適性，降低軌道、結(jié)構(gòu)件和車輛的壽命，嚴重危害行車安全。

2、當(dāng)前國內(nèi)外對軌道不平順檢測主要有兩種方法：慣性基準法與弦測法。慣性基準法對加速度計采集到的信號經(jīng)過二次積分以獲取軌道不平順信息。通常情況下，慣性基準法的測量數(shù)據(jù)需要使用高通濾波器進行濾波，但高通濾波器在車輛低速行駛時會引起較大的誤差，因此慣性基準法不適合在低速情況下工作。弦測法指沿軌道表面拉一根固定長度的弦，在弦上布置一個或多個位移傳感器，通過測量弦線與軌道表面的距離，來判斷軌道表面的不平順情況。弦測法具有測速無關(guān)優(yōu)勢，但由于弦測公式的傳遞函數(shù)不恒為1，需要結(jié)合波長設(shè)計逆濾波器進行反演二次處理，方能復(fù)原出軌道的波磨情況。弦線固定后，部分因傳遞函數(shù)為零的波形將無法反演。此外，對于弦測法中的偏弦法，其相頻響應(yīng)不為0，存在相位非線性問題，逆濾波函數(shù)設(shè)計難度較大。此外，弦測法通常需要將所有測量原始數(shù)據(jù)進行存儲，待測量結(jié)束后才能開始進行分析評估處理，以得到軌道的真實不平順數(shù)據(jù)。在這個過程中需要大規(guī)模矩陣運算，往往需要在天窗時間后將數(shù)據(jù)拷貝至臺式電腦進行離線處理。

3、近年來，隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，一些機器視覺方法被用于軌道不平順檢測。該類方法通過對大量軌道不平順圖像樣本學(xué)習(xí)訓(xùn)練后可以實現(xiàn)在線實時檢測軌道不平順，但這類方法受圖像質(zhì)量、光照及軌道表面的臟污等因素影響較大，系統(tǒng)穩(wěn)定性不高，軌道不平順檢測精度較差。

4、因此，在此背景下，如何提供一種不受速度限制、計算資源消耗少、計算精度高、能夠在線實時檢測軌道不平順檢測方法，以更高效地完成軌道不平順檢測工作，是有待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于現(xiàn)有技術(shù)的以上問題，本技術(shù)提供一種軌道不平順的檢測方法，以能提供一種不受速度限制、計算資源消耗少、計算精度高、能夠在線實時檢測軌道不平順的檢測方法，以更高效地完成軌道不平順檢測工作。

2、為達到上述目的，本技術(shù)第一方面提供了一種軌道不平順的檢測方法，通過一種具有前輪和后輪的測量小車在軌道上行駛過程中進行檢測，所述方法包括如下步驟：

3、獲取初始參數(shù)，所述初始參數(shù)包括所述軌道的基準函數(shù)；

4、通過布置在所述測量小車上的位移傳感器采集沿垂直于所述測量小車行進方向上所述位移傳感器到軌道的距離；

5、根據(jù)初始參數(shù)及所述位移傳感器到軌道的距離及前次所述前輪與所述軌道的偏差計算并記錄當(dāng)前所述前輪與軌道基準函數(shù)的偏差；

6、根據(jù)多次記錄的所述前輪與軌道基準函數(shù)的偏差的歷史數(shù)據(jù)序列計算得到所述軌道的不平順函數(shù)。

7、由上，通過利用測量小車與軌道間的幾何關(guān)系進行推導(dǎo)，可實現(xiàn)僅采集包括位移傳感器到軌道的距離的少量數(shù)據(jù)，便可快速計算前輪與軌道基準函數(shù)的偏差；并可依據(jù)此，較為精確地實時計算出軌道的不平順函數(shù)。此外，由于計算成本較低、計算速度較快，因此可以實現(xiàn)在線實時監(jiān)測，避免了現(xiàn)有方法如弦測法所帶來的測量與計算反饋周期較長的問題。

8、作為第一方面的一種可能的實現(xiàn)方式，所述采集沿垂直于所述測量小車行進方向上所述位移傳感器到軌道的距離每隔一段時間或距離進行一次。

9、由上，通過使用一種位移傳感器進行數(shù)據(jù)采集，減少了器材的使用需求。每隔一段時間或距離進行采集可以多次對位移傳感器到軌道的距離進行更新。

10、作為第一方面的一種可能的實現(xiàn)方式，所述初始參數(shù)包括：所述測量小車的長度、所述位移傳感器沿所述測量小車的車體縱軸方向到所述后輪的軸線的距離、所述位移傳感器在小車行進方向上的位置。

11、由上，通過包括上述少量的數(shù)據(jù)采集，進行計算，計算成本較小，可運行在較小的計算內(nèi)存及系統(tǒng)上，以及進行實時計算。其中，部分數(shù)據(jù)可以通過預(yù)先采集獲得，進一步減少了計算成本。

12、作為第一方面的一種可能的實現(xiàn)方式，所述前輪與軌道基準函數(shù)的偏差和所述不平順函數(shù)根據(jù)下式計算得到：

13、

14、其中，為所述位移傳感器在小車行進方向上的位置；為所述測量小車的長度；為所述位移傳感器沿所述測量小車的車體縱軸方向到所述后輪的軸線的距離；為所述前輪位于不平順軌道段時軌道垂向上所述位移傳感器到軌道的距離與標準值的位置偏差；為所述后輪位于不平順軌道段時軌道垂向上所述位移傳感器到軌道的距離與所述標準值的位置偏差；為所述前輪與軌道基準函數(shù)的偏差；為位移傳感器在初始基準軌道上的測量均值；g(x)為所述位移傳感器到軌道的距離；為軌道基準函數(shù)；為所述軌道的不平順函數(shù)。

15、由上，通過上述計算方法，多次對前輪與軌道基準函數(shù)的偏差進行計算，相比于需進行濾波或反演的信號計算方法，減少了中間操作，軌道不平順函數(shù)可以由測量值推出，計算精度高，且用到的測量參數(shù)較小。由于計算中無迭代、積分、求解等操作，因此對計算系統(tǒng)的要求較低。

16、作為第一方面的一種可能的實現(xiàn)方式，所述位移傳感器位于所述測量小車的中間位置。

17、由上，通過將位移傳感器設(shè)置在測量小車中央，使得位移傳感器在測量小車的位置相對于計算公式來說不明顯，可消除一個變量，進一步節(jié)約計算資源。

18、作為第一方面的一種可能的實現(xiàn)方式，所述前輪與軌道基準函數(shù)的偏差和所述不平順函數(shù)根據(jù)下式計算得到：

19、

20、其中，為所述位移傳感器在小車行進方向上的位置；為所述測量小車的長度；為所述位移傳感器沿所述測量小車的車體縱軸方向到所述后輪的軸線的距離；為所述前輪位于不平順軌道段時軌道垂向上所述位移傳感器到軌道的距離與標準值的位置偏差；為所述后輪位于不平順軌道段時軌道垂向上所述位移傳感器到軌道的距離與所述標準值的位置偏差；為所述前輪與軌道基準函數(shù)的偏差；為位移傳感器到軌道的距離的序列的移動平均值；為所述位移傳感器到軌道的距離；為軌道基準函數(shù)；為所述軌道的不平順函數(shù)。

21、位移傳感器到軌道的距離所述移動平均位移傳感器到軌道的距離根據(jù)下式計算得到：

22、

23、

24、其中，為加權(quán)系數(shù)，為所述位移傳感器在x處最近的n個測量值的算術(shù)平均值，其中，n>0。

25、由上，通過將一定距離后的位移傳感器到基準軌道的測量均值重新計算，可以保證在較長距離的測量中，不會因為與初始段的軌道情況相差過大而產(chǎn)生的累積誤差。

26、作為第一方面的一種可能的實現(xiàn)方式，采用固定長度的fifo隊列記錄所述前輪與軌道基準函數(shù)的偏差；其中，所述固定長度為所述測量小車的長度與每次采集距離間隔的比值。

27、由上，通過使用fifo的儲存方法可以進一步減少系統(tǒng)內(nèi)存占用。當(dāng)fifo長度為上述比值時，可以保證測量方法的基本運行無誤。

28、本技術(shù)第二方面提供了一種軌道不平順的檢測裝置，包括：

29、采集模塊，用于獲取初始參數(shù)，包括所述軌道的基準函數(shù)；通過布置在所述測量小車上的位移傳感器采集沿垂直于所述測量小車行進方向上所述位移傳感器到軌道的距離；

30、計算模塊，用于根據(jù)所述位移傳感器到軌道的距離及前次前輪與所述軌道的偏差計算當(dāng)前所述前輪與軌道基準函數(shù)的偏差；以及根據(jù)多次記錄的所述前輪與軌道基準函數(shù)的偏差的歷史數(shù)據(jù)序列計算得到所述軌道的不平順函數(shù)；

31、儲存模塊，用于記錄當(dāng)前所述前輪與軌道基準函數(shù)的偏差。

32、本技術(shù)第三方面提供了一種計算設(shè)備，包括：處理器，以及存儲器，其上存儲有程序指令，所述程序指令當(dāng)被所述處理器執(zhí)行時使得所述處理器執(zhí)行第一方面任一項所述的軌道不平順的檢測方法。

33、本技術(shù)第四方面提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有程序指令，所述程序指令當(dāng)被計算機執(zhí)行時使得所述計算機執(zhí)行第一方面任一項所述的軌道不平順的檢測方法。