一种轨道单元状态在线测试与评估方法

1.一种轨道单元状态在线测试与评估方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、监测系统实时接收触发信号，当所述触发信号处于触发状态时，所述监测系统采集测试信号，否则持续进行步骤S1；S2、将所述测试信号的原始数据导入所述监测系统的数据处理模块；S3、对所述测试信号的原始数据进行基线调理处理和通带滤波处理；S4、根据经过预处理的所述原始数据对列车的首轮对进行定位；S5、将原始数据中的列车数据进行分段，并对各段进行车辆首轮对定位和识别，生成列车轮位信息；S6、对各轮位进行垂向力、横向力、位移和加速度识别，得到轮轨垂向力T 4 ，得到轮轨横向力T 5 ，得到钢轨垂向位移T 6 、得到钢轨横向位移T 7 ，得到钢轨垂向振动加速度T 8 ，得到轨枕垂向振动加速度T 9 ；S7、根据上述数值计算脱轨系数T 1 、减载率T 2 、轮轴横向力T 3 ；S8、根据测试线路的性质，确定各评价指标T i 的通常值T i c 和限值T i u ；S9、计算各项指标评价系数f i ，公式如下：其中D为监测区段评价指标T i 对轨道实际状态的影响基数；S10、根据测试线路的性质，确定各项评价指标T i 的评价权重系数P i ；S11、计算监测区段轨道单元的状态等级指数TSG，公式如下：当TSG≥90输出对于监测区段的轨道单元状态评估结果为优秀；当90＞TSG≥60输出对于监测区段的轨道单元状态评估结果为合格；当40＞TSG≥60输出对于监测区段的轨道单元状态评估结果为失格；当TSG＜40输出对于监测区段的轨道单元状态评估结果为危险。 2.根据权利要求1所述的一种轨道单元状态在线测试与评估方法，其特征在于：所述监测系统包括若干轮轨力监测组、若干振动加速度监测组、若干位移监测组和轨道动态响应自动监测设备，所述轮轨力监测组、所述振动加速度监测组和所述位移监测组均与所述轨道动态响应自动监测设备连接，所述轨道动态响应自动监测设备用于处理所述轮轨力监测组、所述振动加速度监测组和所述位移监测组所传输的数据，所述轮轨力监测组设置于待测铁路轨道轨腰侧表面和所述待测铁路轨道轨底上表面，所述振动加速度监测组和所述位移监测组设置于所述待测铁路轨道的轮轨力测试断面范围内；所述轮轨力监测组包括第一垂向力传感器、第二垂向力传感器、第一横向力传感器和第二横向力传感器，所述第一垂向力传感器和所述第二垂向力传感器设置于钢轨两相邻的钢轨支点之间，以两所述钢轨支点中线为对称轴纵向对称设置于所述钢轨两侧中和轴所在水平面的所述钢轨轨腰表面；所述第一横向力传感器和所述第二横向力传感器分别设置于两所述钢轨支点之间，以两所述钢轨支点中线为对称轴纵向相对设置于所述钢轨轨底上表面。 3.根据权利要求1所述的一种轨道单元状态在线测试与评估方法，其特征在于：所述步骤S5具体包括：S51、列车单元起始位置定位：判断是否为列车首车，若是则接以首轮位位置作为单元起始位置；若不是则基于上一个单元的末轮位位置，加上车辆临轴距长度，作为该单元的起始位置；S52、设定迭代值N并对N赋值0；S53、按照最小固定轴距A的a倍作为时域指标计算的数据区间，以单元起始位置为起点P1+b*i，计算[P1+b*i，P1+Aa+b*i]范围内数据的时域统计指标，若本次计算得到的均方差小于上一单元的触发量用均方差的1/3，则进行步骤S54；否则进行步骤S55；S54、判断是否非最后一组数据，是则移动步长b，迭代值N赋值加1，重复步骤S52；否则进行步骤S55；S55、根据单元首轮位位置数据区间的数据，计算得到6个时域统计指标量，再计算绝对最大值，单元首轮位触发电平计算按照高低两级计算，即一级触发电平TrigL21和二级触发电平TrigL22，其计算公式为：TrigL21＝(|MAX2|-Mean2)*0.2+Rms2，TrigL22＝(|MAX2|-Mean2)*0.4+Rms2，其中，MAX2为单元时域统计指标量最大值，Mean2为单元时域统计指标量平均值，Rms2为单元时域统计指标量有效值；S56、从单元首轮位位置开始，以距离c1作为单元，用单元两级触发电平TrigL21和TrigL22寻找定位本单元内的各个轮对位置，同时搜寻左轨垂向力脉冲的轮位和右轨垂向力脉冲的轮位，并记录脉冲峰值和轮位位置；S57、基于搜索到的垂向力脉冲轮位位置信息，按照机车轴式的轮轴相对位置关系，确定该机车的机车轴数；S58、根据本单元的机车轴式类型，计算第二和第一轮轴脉冲峰值位置时间差t2，所述第二和第一轮轴脉冲峰值位置时间差t2为L1区间的经过时间，相对位置数据点数与采样率的比值，结合预先输入的转向架固定轴距典型值L2，计算本单元的车速vi＝L2/t2；S59、基于步骤S57确定的列车首车机车轴式类型，根据轴数X，则记录搜寻到的最前X个轮位为该机车的轮位信息，并记录第X个轮位位置，作为首车的末轮位位置；S510、存储该单元识别的单元车速，单元触发量，单元首轮位区间时域统计值，单元的机车轴式；以及每个轮对的左、右轨垂向力脉冲峰值位置和峰值方向及峰值量。 4.根据权利要求1所述的一种轨道单元状态在线测试与评估方法，其特征在于：所述步骤S4具体包括：S41、列车首轮位定位：根据原始数据的采样率，获得车速和机车固定轴距最小值，确定检索数据步长，所述步长小于第一个车轮到第二个车轮的距离；S42、按照检索步长逐段读取所述原始数据，对读取的左轨垂向力和右轨垂向力数据段同时进行时域统计指标计算，当数据段的均方差比上一个数据段的均方差值提高4倍以上时，进行步骤S43，否则持续进行步骤S42；S43、使用所述数据段的最大值或最小值进行校验最大值或最小值超过重载轮轨垂向力幅值1.5倍时，认定此数据段为干扰脉冲，从未读取的位置开始，运行步骤S42；否则记录为列车首轮位所在数据段，进行步骤S44；S44、根据列车首轮位位置数据区间的数据，计算得到6个时域统计指标量，再计算绝对最大值，首轮位触发电平计算按照高低两级计算，即一级列车触发电平TrigL11和二级列车触发电平TrigL12，其计算公式为：TrigL11＝(|MAX1|-Mean1)*0.2+Rms1，TrigL12＝(|MAX1|-Mean1)*0.4+Rms1，其中，MAX1为列车时域统计指标量最大值，Min1为列车时域统计指标量最小值，Mean1为列车时域统计指标量平均值，Rms1为列车时域统计指标量有效值；S45、从列车首轮位位置开始，以距离c2作为单元，用列车两级触发电平TrigL11和TrigL12寻找定位本单元内的各个轮对位置，同时搜寻左轨垂向力脉冲的轮位和右轨垂向力脉冲的轮位，并记录脉冲峰值和轮位位置，搜索最大轮对数为6，搜寻轮对数小于2个则搜索失败；S46、基于搜索到的垂向力脉冲轮位位置信息，按照机车轴式的轮轴相对位置关系，确定该机车的机车轴数；S47、以搜索到的至少2个轮位位置信息，计算轮轴脉冲峰值位置时间差t1，所述轮轴脉冲峰值位置时间差t1为相对位置数据点数与采样率的比值，结合预先输入的转向架固定轴距典型值L1，计算本单元的车速v0＝L1/t1；S48、根据列车时车速V0对列车车速进行修正。 5.根据权利要求1所述的一种轨道单元状态在线测试与评估方法，其特征在于：所述垂向力识别的具体方法为：判断机车轴数，若为4轴机车轴式，取1轴和2轴之间，3轴和4轴之间的脉冲位置中间位置数据段的平均值ave12和ave34；对1轴和2轴之间的脉冲峰值量减去ave12得到修正后的1轴垂向力、2轴垂向力，对3轴脉冲峰值和4轴的脉冲峰值量减去ave34得到修正后的3轴垂向力、4轴垂向力；若为6轴机车轴式，分别取1轴和2轴之间，2轴和3轴之间，4轴和5轴之间，5轴和6轴之间脉冲位置中间位置数据段的平均值ave12，ave23，ave45，ave56；1轴的脉冲峰值量和2轴的脉冲峰值量减去ave12得到修正后的1轴垂向力、2轴垂向力，对3轴脉冲峰值量减去ave23得到修正后的3轴垂向力；对4轴的脉冲峰值量和5轴的脉冲峰值量减去ave45得到修正后的4轴垂向力、5轴垂向力，对6轴脉冲峰值量减去ave56得到修正后的6轴垂向力。 6.根据权利要求1所述的一种轨道单元状态在线测试与评估方法，其特征在于：轮对横向力识别方式具体为：对横向力波形做低通滤波处理；以垂向力峰值位置为中心，以垂向力脉冲的脉宽为区间，识别该区间内的横向力脉冲峰值最大值和最小值；横向力脉冲峰值最大值和最小值修正；左轨最大值与右轨最小值之和H1，取左轨最小值与右轨最大值之和H2，取H1与H2的绝对值更小者作为左右轨横向力值。