This paper presents a deep learning framework for analyzing on board vibration response signals in infrastructure health monitoring. The proposed WaveletInception-BiGRU network uses a Learnable Wavelet Packet Transform (LWPT) for early spectral feature extraction, followed by one-dimensional Inception-Residual Network (1D Inception-ResNet) modules for multi-scale, high-level feature learning. Bidirectional Gated Recurrent Unit (BiGRU) modules then integrate temporal dependencies and incorporate operational conditions, such as the measurement speed. This approach enables effective analysis of vibration signals recorded at varying speeds, eliminating the need for explicit signal preprocessing. The sequential estimation head further leverages bidirectional temporal information to produce an accurate, localized assessment of infrastructure health. Ultimately, the framework generates high-resolution health profiles spatially mapped to the physical layout of the infrastructure. Case studies involving track stiffness regression and transition zone classification using real-world measurements demonstrate that the proposed framework significantly outperforms state-of-the-art methods, underscoring its potential for accurate, localized, and automated on-board infrastructure health monitoring.


翻译:本文提出一种深度学习框架,用于分析基础设施健康监测中的车载振动响应信号。所提出的WaveletInception-BiGRU网络采用可学习小波包变换进行早期频谱特征提取,随后通过一维Inception残差网络模块进行多尺度高级特征学习。双向门控循环单元模块进一步整合时序依赖性并纳入运行条件(如测量速度)。该方法能够有效分析不同速度下记录的振动信号,无需显式的信号预处理步骤。序列估计头充分利用双向时序信息,生成精确的局部化基础设施健康评估。最终,该框架生成高分辨率健康剖面,并将其空间映射至基础设施的物理布局。通过实测数据进行的轨道刚度回归与过渡区分类案例研究表明,所提框架显著优于现有先进方法,彰显了其在实现精确、局部化、自动化车载基础设施健康监测方面的潜力。

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健康是指一个人在身体、精神和社会等方面都处于良好的状态。 健康包括两个方面的内容:

一是主要脏器无疾病,身体形态发育良好,体形均匀,人体各系统具有良好的生理功能,有较强的身体活动能力和劳动能力,这是对健康最基本的要求;

二是对疾病的抵抗能力较强,能够适应环境变化,各种生理刺激以及致病因素对身体的作用。传统的健康观是“无病即健康”,现代人的健康观是整体健康,世界卫生组织提出“健康不仅是躯体没有疾病,还要具备心理健康、社会适应良好和有道德”。因此,现代人的健康内容包括:躯体健康、心理健康、心灵健康、社会健康、智力健康、道德健康、环境健康等。健康是人的基本权利。健康是人生的第一财富。
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