基于粗糙集理論的高速道岔損傷識別研究

◆摘? 要：粗糙集理論是現階段應用效果極佳的損傷是識別方法，將粗糙集理論應用于高速道岔損傷識別當中，能夠提高損傷識別的工作效率與工作質量，這對于幫助相關工作人員提取準確的損傷信號是十分重要的。基于此，本文主要研究基于粗糙集理論的高速道岔損傷識別，希望對相關人員有所啟示。

◆關鍵詞：粗糙集理論;高速道岔;損傷識別

加強對高速道岔損傷識別的研究是十分有必要的，而基于粗糙集理論的高速道岔損傷識別研究能夠簡便損傷識別方法，幫助損傷識別減少損傷特征參量集中存在冗余特征量，簡化了算法的復雜度，這對于提升高速道岔損傷識別的識別效率及識別準確度具有十分重要的現實意義。

1相關理論概述

高速道岔是指高速鐵路上的岔，是高速鐵路的重要組成部分，其主要作用是幫助列車在高速形式的過程中轉變運行方向，從而促使列車能夠順利的到達目標地點。但高速道岔是鐵路軌道三大薄弱環節之一，列車在行駛的過程中將會對高速道岔產生強大的沖擊力。同時，岔道也很容易受到環境因素、人為因素的影響受到破壞，這就導致列車在經過高速道岔的時候很容易出現問題，尤其是高速客專上，一旦高速岔道出現問題影響了列車的正常形式，則極易引發交通安全事故，這就對高速客專上乘客及工作人員的生命財產安全帶來了嚴重的威脅。粗糙集理論是一種不依賴于數據的數據分析處理理論，在進行數據處理的過程中，其主要應用系統模型與相關知識對數據進行分析與處理，主要處理目標是挖掘出數據本身所蘊含的知識，并從知識中找尋有應用價值的知識，并挖掘知識的相關聯性及具備的規律性。基于粗糙集理論的知識挖掘能夠有效簡化冗余信息，能夠精煉提取其中蘊含的知識，而知識最終也能夠運用到被提取的物當中。近年來，國內對于粗糙集理論的研究越來越深入，在研究過程中發現，將粗糙集理論應用于損傷識別中，能夠準確識別損傷，且具有較好的應用效果。由此可見，將粗糙集理論應用于高速道岔損傷識別檢驗當中已經成為了提高高速道岔損傷識別檢測效果與較長質量的必然選擇。

2基于粗糙集理論的高速道岔損傷識別

2.1基于粗糙集理論的高速道岔損傷識別流程

基于粗糙集理論的高速道岔損傷識別是需要通過構建模型來完成對損傷信息的識別，所構建的模型為高速道岔的損傷振動特征。首先，需要用力錘激勵道岔并獲得高速道岔的振動信號，隨后根據振動信號提取特征振動信號，該特征振動信號便是高度道岔損傷部位的振動信號，待損傷振動信號提取完成后，需要根據信號的特征辨別道岔的損傷狀態，并形成能量特征描述，最后通過對能量特征描述的分析，尋找出更多的信號特征，從而將高速道岔的粗損傷信號全部的提取出來。

其次，粗糙集理論若想良好的應用于高速道岔的損傷識別當中，則需要與RBF神經網絡相結合，由于在實際損傷振動信號提取的過程中，提取的環境為室外，環境較為復雜，且高速道岔損傷的種類居多，損傷機理存在較大的不確定，且同一損傷機理可能存在不同的損傷表現形式，故而所提取的損傷振動信號也存在較大的不確定性，因此，需要利用RBF神經網絡對損傷振動信號的特征信號進行聚類。粗糙集能夠利用RBF神經網絡中關于粗損傷信號的數學參數來對損傷信號進行進一步提取，且在提取過程中，能夠幫助粗糙集剔除無關信號，并且能夠根據數學參數的計算結果探究出高速道岔的損傷情況，并將根據損傷數據對損傷情況進行分類，通常情況下將對損傷情況的分類稱之為粗糙k-均值聚類。

最后，需要將粗糙k-均值聚類的結果與提取出來的振動特征損傷信號整合為RBF神經網絡識別模型，并在模型中導入未知道岔振動信號，未知道岔振動信號是指并非損傷信號和無損傷信號的信號，可能是由于環境、溫度因素導致的振動信號異常的結果，故而也需要將其導入，并最終在模型中輸出損傷信號的識別結果。

2.2噪聲對振動信號的影響

眾所周知，在實際對高速道岔進行振動信號的提取過程中，噪聲是不可避免的影響因素，且噪聲會影響振動信號的提取結果，故而需要對噪聲的影響進行分析。據筆者調查研究顯示，當噪聲比大于20dB時，噪聲對振動信號提取的影響效果并不大，而當噪聲比低于20dB時，噪聲將會導致信號提取衰弱，這是由于高速道岔振動信號提取時主要提取振動信號的高頻部分，且當噪聲頻率過高時，則會導致噪聲的高頻部分對振動信號的高頻部分產生影響，最主要的影響便是識別率將會減小，故而損傷振動信號提取效果將會大打折扣，因此，需要在進行高速道岔進行振動信號的提取時需要對噪聲進行處理，將噪聲盡量控制在20dB左右，從而減少噪聲對高速道岔進行振動信號的提取的影響。

3結論

綜上所述，基于粗糙集理論的高速道岔損傷識別是現階段常用的高速道岔損傷識別方法，其主要是利用粗糙集理論與RBF神經網絡相結合，從而將提取到的損傷特征振動信號進行分類，且在損傷特征針對信號的提取過程中，需要考慮噪聲對信號提取的影響，從而準確的判斷出損傷的類型，以便于后續的維修工作順利開展。

參考文獻

[1]李金城，丁軍君，楊九河.高速道岔發展及研究現狀分析[J].鐵道標準設計，2019，08（26）：155-157.

[2]莫蓉，魏斌斌，秦現生.粗糙集理論在關鍵功能零件識別中的應用[J].哈爾濱工業大學學報，2021，01（27）：148-149.

作者簡介

洪慧鵬（1988.01-），性別：男，民族：漢，職稱：講師，學位：學士，研究方向：鐵道工程.