基于MFCC的高铁隧道衬砌脱空智能识别

U456; 衬砌脱空作为高铁隧道常见病害之一,威胁车辆和人员安全.目前,高铁隧道衬砌脱空检测多采用人工敲击听声的方法进行判断,受主观影响较大,准确率会受到影响.基于传统叩诊法原理并结合声音识别技术,对高铁隧道衬砌脱空的智能识别进行研究.采集京广高铁某隧道敲击检查的270段敲击声音样本,分析密实和脱空状态下的时域和频域特征.分析发现:衬砌背后密实与脱空时域波形特征和短时能量均有显著差异;密实状态下主频与次主频在6 200 Hz左右,脱空状态下主频与次主频在800 Hz左右.提取36维梅尔频率倒谱系数(MF-CC),降维处理后作为机器学习数据集.采用极端梯度提升(XGBoost)算法训练与测试,建立基于MFCC的高铁隧道衬砌脱空智能识别模型,与优化的支持向量机(CV-SVM)模型和梯度提升决策树(GBDT)模型相比,识别准确率更高,达到96.87%.该模型可用于衬砌背后脱空的定性识别,相较于人工检测,智能化和信息化程度极大提升,对智能化和自动化诊断高铁隧道衬砌脱空缺陷具有重要意义.