基于奇异值分解理论的钢轨断裂检测方法

赵 建，张友鹏，赵 斌

ZHAO Jian,ZHANG Youpeng,ZHAO Bin

兰州交通大学 自动化与电气工程学院，兰州 730070

School ofAutomation and Electrical Engineering,Lanzhou Jiaotong University,Lanzhou 730070,China

1 引言

铁路钢轨是轨道交通运输系统中的重要组成部件。铁路运营线路上如果出现钢轨断裂就有可能造成列车脱轨、倾覆等重大行车事故[1-3]。因此，为了预防钢轨断裂事故的发生，前期的检测方法和检测系统的研发备受关注[4]。目前，我国主要采用钢轨探伤小车、大型钢轨探伤车定期在轨道上检查以及轨道电路进行断轨检测[5]。随着高速铁路的发展，探伤小车和大型钢轨探伤车对钢轨断裂的检测已经无法满足新形势下对检测速度和断轨检出率的要求[1]。从已公开的专利、文献来看，基于轨道电路原理的实时断轨检测方法得到了普遍重视[6]。而在我国普遍应用的ZPW-2000A轨道电路依靠断轨时接收器处的轨道继电器因信号电流消失而释放，使区间轨道电路显示“红光带”提示断轨，但轨道电路受本身道床参数情况影响大，在道床电阻较小时经常发生轨间短路和“红光带”误报等故障[5]，而使其轨检测功能受到影响。因此，改进钢轨断裂检测的方法是十分必要和迫切的工作。

本文依据轨道电路断裂态的特性，结合ZPW-2000A无绝缘轨道电路的结构特点，首先建立了基于均匀传输线理论的列车分路条件下轨道电路断裂态的四端网模型，并通过该模型求得分路电流幅值函数。然后对分路电流幅值包络进行多分辨奇异值分解，确定了幅值包络中的突变点，进而通过换算关系得到钢轨断裂点的准确位置。……