1.一种基于列车振声复合特征的轨道交通钢轨波磨识别方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤S101:列车振动、噪声及关联信号采集与处理;步骤S102:振动、噪声信号增强、融合;步骤S103:振动、噪声复合数据与波磨关系映射和样本集建立;步骤S104:振动、噪声复合样本集卷积神经网络结构设计与训练;步骤S105:钢轨波磨状态识别。
2.根据权利要求1所述的一种基于列车振声复合特征的轨道交通钢轨波磨识别方法,其特征在于:所述步骤S101中,在车外设置加速度传感器采集振动信号和列车速度信号,同时采集钢轨波磨状态数据,在车内设置声压传感器采集噪声信号;对采集的速度信号进行时间积分获得列车位移信息,将速度信号转换为位移域信号,根据列车位移与时间的一一对应关系,用位移信号替换振动信号和噪声信号的时间坐标。
3.根据权利要求2所述的一种基于列车振声复合特征的轨道交通钢轨波磨识别方法,其特征在于:所述加速度传感器设置在列车轴箱或转向架处,所述声压传感器设置在转向架上方的列车内,高度为距离车厢内底部1.2m处。
4.根据权利要求2所述的一种基于列车振声复合特征的轨道交通钢轨波磨识别方法,其特征在于:所述步骤S102中,采用具有0-1之间重叠系数的空间滑移窗对步骤S101中得到的空间域的振动信号和噪声信号进行切割,将同一个滑移窗内的振动数据和噪声数据并联形成双通道数据。
5.根据权利要求1所述的一种基于列车振声复合特征的轨道交通钢轨波磨识别方法,其特征在于:所述步骤S103包括以下步骤:步骤S301:定义钢轨波磨超限原则,约定连续3个1/3倍频程处的粗糙度超限3dB或单个频率处超限6dB,判断该区段波磨超限;步骤S302:根据波磨是否超标赋予对应振动、噪声的复合数据响应标签,波磨超限标签定义为“1”,否则为“0”;步骤S303:将映射样本集分为训练集和测试集,分别占比p%和(1-p)%。
6.根据权利要求1所述的一种基于列车振声复合特征的轨道交通钢轨波磨识别方法,其特征在于:所述步骤S104中,根据数据量确定振动、噪声的复合样本集采用一维卷积神经网络结构,确定其层数、作用和函数,采用随机搜索法确定最优参数。
7.根据权利要求6所述的一种基于列车振声复合特征的轨道交通钢轨波磨识别方法,其特征在于:所述一维卷积神经网络结构共7层,包括1层为输入层,用于将输入数据送入卷积神经网络进行特征提取;2层为大卷积核卷积层,用于进行振动噪声融合样本短时特征提取;3-6层为小卷积核卷积层,用于样本的局部与全局特征捕捉;7层为sigmoid分类层,用于判定样本标签。
8.根据权利要求7所述的一种基于列车振声复合特征的轨道交通钢轨波磨识别方法,其特征在于,所述一维卷积神经网络结构使用函数包括:same零补命令,卷积层使用,使卷积层输入与输出长度相等;Adam优化训练网络,使训练网络基于样本数据迭代更新神经网络权重,设定学习率为0.0001,损失函数采用binary_crossentropy;批处理,利用批处理样本进行训练,避免梯度弥散与梯度爆炸;5折交叉验证法,对模型进行训练以提高其泛化能力,提高训练模型的模型鲁棒性。
9.根据权利要求8所述的一种基于列车振声复合特征的轨道交通钢轨波磨识别方法,其特征在于:采用随机搜索法确定的最优参数为大卷积核大小为128、小卷积核大小为8、步长为3、批处理大小为512、5折交叉验证法的Early Stopping技术中设置patience为100。
10.根据权利要求6所述的一种基于列车振声复合特征的轨道交通钢轨波磨识别方法,其特征在于:所述步骤S105中,sigmoid分类层阈值约定为0.5,输出低于此数,则判定样本标签为0,则无波磨,反之判定标签为1,代表有波磨。