(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210740506.0 (22)申请日 2022.06.28 (71)申请人 中铁第四勘察设计院集团有限公司 地址 430063 湖北省武汉市杨园和平大道 745号 (72)发明人 单翀皞　张栋梁　戚广枫　徐鸿燕　 刘大勇　李红梅　王刘辉　王璐　 龚孟荣　黄冬亮　易培文　刘明杰　 肖长春　刘煜铖　 (74)专利代理 机构 武汉东喻专利代理事务所 (普通合伙) 42224 专利代理师 张英 (51)Int.Cl. G01D 21/02(2006.01) G06K 9/00(2022.01)G06F 17/11(2006.01) G06F 17/18(2006.01) (54)发明名称 一种基于Tsallis熵的地铁接触轨系统状态 特征提取方法及应用 (57)摘要 本申请公开了一种基于Tsallis熵的地铁接 触轨系统状态评估方法， 包括： 实时采集地铁接 触轨不同状态下的检测数据； 采用经验模态分解 算法对检测数据进行分解， 得到不同频率的本征 模态函数分量及残差； 采用赤池信息准则的自回 归谱分析各本征模态函数分量的峰值频率， 并对 不在接触轨结构波长范围内的本征模态函数分 量进行叠加重组， 以提取出检测数据的非接触轨 结构波长成分； 将提取到的非接触轨结构波长成 分数据进行小波包分解， 并求取对应的Tsallis 熵值， 作为接触轨的状态特征； 根据Tsallis熵值 的变化评估接触轨系统的状态。 其可以解决决传 统接触轨状态评价采用二元评价体系无法反映 接触轨状态变化规律和发展趋势， 状态评估的灵 敏度和准确性较低的问题。 权利要求书2页 说明书9页 附图3页 CN 115144026 A 2022.10.04 CN 115144026 A 1.一种基于Tsal lis熵的地铁 接触轨系统状态评估方法， 其特 征在于， 包括： 实时采集 地铁接触轨不同状态下的检测数据； 采用经验模态分解算法对所述检测数据进行分解， 得到不同频率的本征模态函数分量 及残差； 采用赤池信 息准则的自回归谱分析各所述本征模态函数分量的峰值频率， 并对不在接 触轨结构波长范围内的所述本征模态函数分量进 行叠加重组， 以提取出所述检测数据的非 接触轨结构波长成分； 将提取到的所述非接触轨结构波长成分数据进行小波包分解， 并求取对应的Tsallis 熵值， 作为所述接触轨的状态特 征； 根据所述Tsal lis熵值的变化评估所述接触轨系统的状态。 2.根据权利要求1所述的基于Tsallis熵的地铁接触轨系统状态评估方法， 其特征在 于， 所述采用经验模态分解算法对所述检测数据进行分解， 得到不同频率的本征模态函数 分量及残差， 包括： 获取所述检测数据分布序列中的所有极大值点和极小值点， 连接各所述极大值点和所 述极小值 点分别得到上、 下包络线， 并计算均值线； 判断所述检测数据与 所述均值线的差值是否满足限制标准偏差、 且在判断为是时将所 述差值作为所需的本征模态函数分量； 将所述本征模态函数分量从所述检测数据中分离出来， 以得到残差； 将所述残差作为新检测数据重复上述步骤， 直至得到的第n个所述残差为单调函数或 者只含有一个极值点时停止分解， 以将所述检测数据表征为n个所述本征模态函数分量与 所述残差之和。 3.根据权利要求1所述的基于Tsallis熵的地铁接触轨系统状态评估方法， 其特征在 于， 所述采用赤池信息准则的自回归 谱分析各所述本征模态函数分量的峰值频率， 包括： 建立所述本征模态函数分量的差分方程， 并根据 所述差分方程表征所述本征模态函数 分量的功率谱表达式； 根据所述功率谱表达式求取数学期望， 得到所述本征模态函数分量的自回归模型参数 与自相关函数的关系式； 根据所述关系式计算所述功率谱系数， 以代入所述功率谱表达式中计算得到对应的功 率谱估计值。 4.根据权利要求1所述的基于Tsallis熵的地铁接触轨系统状态评估方法， 其特征在 于， 所述将提取到的所述非接触轨结构波长成分数据进行小波包分解， 并求取对应的 Tsallis熵值， 包括： 将提取的所述非接触轨结构波长成分X(t)经j层分解后得到基于小波包函数的信号分 量表达式， 并计算对应的小 波包系数； 根据所述信号分量表达 式定义每个所述信号分量的小波包能量， 以计算所述非接触轨 结构波长成分的Tsal lis熵。 5.一种基于Tsal lis熵的地铁 接触轨系统状态评估 装置， 其特 征在于， 包括： 数据采集模块， 用于实时采集 地铁接触轨不同状态下的检测数据； 数据分解模块， 用于采用经验模态分解算法对所述检测数据进行分解， 得到不同频率权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115144026 A 2的本征模态函数分量及残差； 非接触轨结构波长成分提取模块， 用于采用赤池信 息准则的自回归谱分析各所述本征 模态函数分量的峰值频率， 并对不在接触轨结构波长范围内的所述本征模态函数分量进 行 叠加重组， 以提取 出所述检测数据的非接触轨结构波长成分； 状态特征提取模块， 用于将提取到的所述非接触轨结构波长成分数据进行小波包分 解， 并求取对应的Tsal lis熵值， 作为所述接触轨的状态特 征； 熵值变化分析模块， 用于根据所述Tsal lis熵值的变化评估所述接触轨系统的状态。 6.根据权利要求5所述的基于Tsallis熵的地铁接触轨系统状态评估装置， 其特征在 于， 所述数据分解模块具体用于： 获取所述检测数据分布序列中的所有极大值点和极小值点， 连接各所述极大值点和所 述极小值 点分别得到上、 下包络线， 并计算均值线； 判断所述检测数据与 所述均值线的差值是否满足限制标准偏差、 且在判断为是时将所 述差值作为所需的本征模态函数分量； 将所述本征模态函数分量从所述检测数据中分离出来， 以得到残差； 将所述残差作为新检测数据重复上述步骤， 直至得到的第n个所述残差为单调函数或 者只含有一个极值点时停止分解， 以将所述检测数据表征为n个所述本征模态函数分量与 所述残差之和。 7.根据权利要求5所述的基于Tsallis熵的地铁接触轨系统状态评估装置， 其特征在 于， 所述非接触轨结构波长成分提取模块具体用于： 建立所述本征模态函数分量的差分方程， 并根据 所述差分方程表征所述本征模态函数 分量的功率谱表达式； 根据所述功率谱表达 式求取数学期望， 得到所述本征模态函数分量的AR模型参数与自 相关函数的关系式； 根据所述关系式计算所述功率谱系数， 以代入所述功率谱表达式中计算得到对应的功 率谱估计值。 8.根据权利要求5所述的基于Tsallis熵的地铁接触轨系统状态评估装置， 其特征在 于， 所述状态特 征提取模块具体用于： 将提取的所述非接触轨结构波长成分X(t)经j层分解后得到基于小波包函数的信号分 量表达式， 并计算对应的小 波包系数； 根据所述信号分量表达 式定义每个所述信号分量的小波包能量， 以计算所述非接触轨 结构波长成分的Tsal lis熵。 9.一种电子设备， 其特征在于， 包括至少一个处理单元、 以及至少一个存储单元， 其中， 所述存储单元存储有计算机程序， 当所述计算机程序被所述处理单元执行时， 使得所述处 理单元执行权利要求1 ‑4中任一项所述方法的步骤。 10.一种计算机可读存储介质， 其特征在于， 其存储有可由访问认证设备执行的计算机 程序， 当所述计算机程序在访问认证设备上运行时， 使得所述访问认证设备执行权利要求 1‑4中任一项所述方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115144026 A 3