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龙图腾网获悉上海邦诚电信技术股份有限公司申请的专利一种基于振动频谱分析的道岔故障诊断系统及方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN120197109B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-30发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202510355943.4，技术领域涉及：G06F18/2433；该发明授权一种基于振动频谱分析的道岔故障诊断系统及方法是由刘一春;沈麟;李定国设计研发完成，并于2025-03-25向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于振动频谱分析的道岔故障诊断系统及方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于振动频谱分析的道岔故障诊断系统及方法，涉及铁路信号设备故障诊断技术领域，该系统的组成包括：多源振动传感模块、机械传动链信号解耦模块、动态基线建模模块、故障决策引擎模块、互相关验证模块，本发明通过多源振动传感模块，能够在道岔采集不同通道的振动信号，机械传动链信号解耦模块采用约束型变分模态分解信号，将复杂的振动信号分解为三类独立分量，使得对每个机械部件的运行状态能够进行更细致的分析，动态基线建模模块根据道岔动作次数和环境温度的因素动态更新阈值，故障决策引擎模块联合判定规则，结合各分量的特征值与阈值进行对比，能够精准区分转辙机齿轮断齿、锁闭缺油的故障类型。

本发明授权一种基于振动频谱分析的道岔故障诊断系统及方法在权利要求书中公布了：1.一种基于振动频谱分析的道岔故障诊断系统，其特征在于，该系统的组成包括：多源振动传感模块、机械传动链信号解耦模块、动态基线建模模块、故障决策引擎模块、互相关验证模块； 所述多源振动传感模块由布置于转辙机壳体轴向、齿轮箱顶部、锁闭杆根部的三轴加速度传感器阵列构成，同步采集电机驱动、齿轮传动、锁闭机构的三通道振动信号，并且所述三通道振动信号的物理对应关系为： 电机驱动分量：用于反映电机绕组不平衡及轴承缺陷引起的低频振动，频率范围为0‑500Hz，判断电机的故障隐患； 齿轮传动分量：表示齿轮啮合冲击及磨损情况的中频振动，频率范围为500Hz‑5kHz，该分量用于监测齿轮的健康状态； 锁闭撞击分量：用于捕捉锁闭机构碰撞瞬间产生的高频振动，频率大于5kHz，判断锁闭机构的工作状况； 所述机械传动链信号解耦模块将振动信号物理分解为电机驱动分量、齿轮传动分量、锁闭撞击分量，并计算各分量的谐波畸变率H、调制边带比M、冲击周期方差S三类时频域特征，所述机械传动链信号解耦模块对多源振动传感模块采集到的混合振动信号进行分解过程中，通过最小化函数值，实现对混合振动信号的数学分解，将其分解为K个相互独立的模态分量{uk}且K＝3，即K对应电机驱动、齿轮传动、锁闭撞击三个分量，并且确定每个模态分量对应的中心频率{ωk}，所述最小化函数值满足：其中，{uk}表示分解得到的各个模态分量，ukt表示实时分解结果，{ωk}表示各个模态分量对应的中心频率，表示对时间t求导，δt是时间函数，j是虚数单位，*表示卷积运算，α是平衡参数，用于调节各个模态分量的带宽，Pk是约束算子，根据机械部件特性设定，具体： 电机分量约束：P1u1＝|FFTu1|f500Hz＝0，表示通过快速傅里叶变换FFT对电机分量u1进行处理，强制使频率大于500Hz的高频能量归零，用于检测电机驱动分量的低频振动； 齿轮分量约束：表示对齿轮分量u2在500Hz到5kHz频率范围内的能量进行积分计算，使该能量占总能量Etotal的比例大于等于80％，以此保证中频能量在齿轮分量中的占比； 锁闭分量约束：其中，max|u3t|表示锁闭分量u3在时间域上的最大幅值，Ath是幅值阈值且Ath＝0.5g，g为重力加速度，frequ3表示锁闭分量u3的主要频率，[fmin,fmax]是锁闭机构撞击产生振动信号的特征频率范围，以此强化对锁闭机构冲击事件的检测； 所述机械传动链信号解耦模块计算各分量的谐波畸变率H、调制边带比M、冲击周期方差S三类时频域特征，其中： 所述谐波畸变率H用于衡量信号中谐波成分的含量，反映了信号偏离基波的程度，对于一个周期性信号xt，其谐波畸变率Xn表示信号xt的第n次谐波分量的幅值，X1表示信号xt的基波分量的幅值，即设备的正常运行频率； 所述调制边带比M用于描述信号中调制现象的强弱，调制边带是由于信号受到调制作用而在基波频率两侧产生的频率分量，即对于受调制的信号xt，其调制边带比As‑a表示第a个调制边带分量的幅值，Ac‑j表示第j个载波分量的幅值对应于齿轮的啮合频率，N是调制边带的数量，M是载波分量的数量； 所述冲击周期方差S用于描述信号中冲击事件的周期性稳定性，对于包含冲击事件的信号xt，通过检测信号中冲击事件的发生时刻t1,t2,…,tn，计算相邻冲击事件之间的时间间隔Ti＝ti+1‑ti，i＝1,2,…,n‑1，得到冲击周期方差Ti是第i个相邻冲击事件之间的时间间隔，是所有相邻冲击事件时间间隔的平均值，即n是检测到的冲击事件的数量； 所述动态基线建模模块采用滑动时间窗动态更新三类分量的能量占比基线阈值Hth、Mth、Sth； 所述动态基线建模模块基于滑动时间窗TW＝30±ΔT动态更新阈值，具体的阈值设定为： 所述电机谐波畸变率阈值：Hth＝5％+0.5％·lnN，其中N∈Z+代表道岔累计动作次数； 所述齿轮调制边带比阈值：Mth＝0.25+0.02Tenv‑20，其中Tenv∈[‑10,50]℃是环境温度； 锁闭冲击周期方差阈值：Sth＝0.1ms2是一个固定值； 所述故障决策引擎模块根据三类特征值的超标组合生成故障类型诊断结论，所述故障类型诊断结论包括齿轮断齿故障、锁闭缺油故障、复合故障； 所述互相关验证模块通过比对实时分解的电机驱动分量与预设空载实验模板的互相关函数，判断分解的有效性。

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