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一种接触网状态的多元统计评价方法

阅读：445发布：2020-05-14

专利汇可以提供一种接触网状态的多元统计评价方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种接触网状态的多元统计评价方法，首先确定待评价状态接触网几何参数的个数，再确定一跨内的检测数据子组向量和跨矩内的检测参数状态矩阵，而后计算跨距检测参数的整体均值和跨距内各跨的Ti2统计量以及协方差矩阵S；再确定置信度 α的大小，根据F分布，确定状态值的最高上限Ucl；最后绘制状态统计量图形，同时将统计量的最高上限在图形上以一平行于横坐标的直线绘制，根据绘制的图形，判断统计值中是否有超出上限的点，若有则判断状态异常，对异常组进行分析，找到异常原因；若无则说明接触网状态正常，图形化显示，判断结果形象直观，应用方便。，下面是一种接触网状态的多元统计评价方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种接触网状态的多元统计评价方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)确定待评价状态的接触网几何检测参数个数l，几何检测参数包括拉出值、导高、坡度、硬点及高差，而后将检测参数数据构成接触网状态评价向量X＝(X拉出值，X导高，X坡度，X硬点，X高差)；
(2)以一跨内接触网几何检测参数数据的均值作为状态向量子组的一个子组值，则一个子组向量内各检测参数分别表示为：
其中，n为一跨内检测数据的个数，j表示第j组跨距；
(3)将步骤(2)中各子组的接触网状态量组合，得到待评价接触网m个跨距内的检测参数状态矩阵
(4) 计算被评价接触网范围内检测参数的总体均值状态评价向量
(5)计算被评价的第i个跨距的接触网检测数据的Ti2统计量；
(6)按照接触网几何参数状态评价要求，取置信度α，根据F分布，确定统计量的最高上限其中，m为跨距个数，n为一跨内检测数据个数，p为检测参
数个数，F表示此时满足置信度为α＝0.027、第一自由度为l、第二自由度为mn-m-p+1的F分布；
(7)对每一跨按顺序编号，将跨距序号数作为横坐标，将计算得到的每一跨的Ti2统计量作为纵坐标，绘制状态统计量图形；
(8)根据步骤(7)绘制的状态统计量图形，判断统计值中是否存在超出上限的点，若存在则判断状态异常，对异常组进行分析，找到异常原因；若无则说明接触网状态正常。
2.根据权利要求1所述的一种接触网状态的多元统计评价方法，其特征在于，步骤(5)中，Ti2统计量其中，S为被评价接触网检测数据的协方差矩阵。
3.根据权利要求2所述的一种接触网状态的多元统计评价方法，其特征在于，协方差矩阵计算公式为：
4.根据权利要求1所述的一种接触网状态的多元统计评价方法，其特征在于，步骤(7)中，同时将统计量的最高上限Ucl在状态统计量图形上以一平行于横坐标的直线绘制。
5.根据权利要求1所述的一种接触网状态的多元统计评价方法，其特征在于，步骤(8)中，以Ti2状态值作为状态统计量图形打点值，以Ucl的计算量作为状态统计量的最高控制线绘图，而后将Ti2状态量与控制线Ucl进行比较，若Ti2＜Ucl，则该段接触网的状态正常，若Ti2≥Ucl，则超出Ucl的检测数据异常，找出异常状态参数，具体分析异常子组，提出改进措施。

说明书全文

一种接触网状态的多元统计评价方法

技术领域

[0001] 本发明涉及接触网参数评价技术领域，尤其涉及一种接触网状态的多元统计评价方法。

背景技术

[0002] 电气化铁路是一种重要的交通运输方式，接触网沿铁路上空架设，承担着给电力机车提供电能的重要任务。对接触网检测状态的准确评价是进行接触网状态检修的依据和前提。

[0003] 对接触网检测状态的准确评价能够及时发现接触网状态的异常，为接触网的预防性维修提供依据，从而减少接触网故障的发生，降低接触网异常对铁路运输的不良影响，保障电气化铁路的安全正点运行。

[0004] 目前主要利用接触网检测车对接触网的状态参数进行检测，检测车通过安装的传感器等对接触网的拉出值、导高、接触压力、硬点、离线等机械和电气参数进行测量，而后将测量所得的参数与事先设定的阈值进行比较，若有参数越限，则认为接触网的状态出现异常；这种多指标单参数阈值比较的方法是将各个指标分开判断，而忽略了接触网参数之间的关联影响，阈值设定缺乏合理依据，对接触网状态的判断不够全面，评判结果不够直观，有时甚至会出现评价结果相互冲突的情况，这给现场接触网运营维护带来困扰。

发明内容

[0005] 本发明所解决的技术问题在于提供一种接触网状态的多元统计评价方法，以解决上述背景技术中的问题。

[0006] 本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

[0007] 一种接触网状态的多元统计评价方法，具体步骤如下：

[0008] (1)确定待评价状态的接触网几何检测参数个数l，几何检测参数包括拉出值、导高、坡度、硬点及高差，而后将检测参数数据构成接触网状态评价向量X＝(X拉出值，X导高，X坡度，X硬点，X高差)；

[0009] (2)以一跨内接触网几何检测参数数据的均值作为状态向量子组的一个子组值，则一个子组向量内各检测参数分别表示为：

[0010]其中，n为一跨内检测数据的个数，j表示第j组跨距；

[0011] (3)将步骤(2)中各子组向量的接触网状态量组合，得到待评价接触网m个跨距内的检测参数状态矩阵

[0012]

[0013] (4)计算被评价接触网范围内检测参数的总体均值状态评价向量

[0014] (5)计算被评价的第i个跨距的接触网检测数据的Ti2统计量其中，S为被评价接触网检测数据的协方差矩阵；

[0015] 协方差矩阵计算公式为：

[0016] (6)按照接触网几何参数状态评价要求，取置信度α，根据F分布，确定统计量的最高上限其中，m为跨距个数，n为一跨内检测数据个数，p为检测参数个数，F表示此时满足置信度为α＝0.027、第一自由度为l、第二自由度为mn-m-p+1的F分布；

[0017] (7)对每一跨按顺序编号，将跨距序号数作为横坐标，将计算得到的每一跨的Ti2统计量作为纵坐标，绘制状态统计量图形；同时将统计量的最高上限Ucl在图形上以一平行于横坐标的直线绘制；

[0018] (8)根据步骤(7)绘制的状态统计量图形，判断统计值中是否超出上限的点，若存在则判断状态异常，对异常组进行分析，找到异常原因；若无则说明接触网状态正常。

[0019] 在本发明中，步骤(8)中，以Ti2状态值作为状态统计量图形打点值，以Ucl的计算量作为状态统计量的最高控制线绘图，而后将Ti2状态量与控制线Ucl进行比较，若Ti2＜Ucl，则该段接触网的状态正常，若Ti2≥Ucl，则超出Ucl的检测数据异常，找出异常状态参数，具体分析异常子组，提出改进措施。

[0020] 有益效果：

[0021] (1)本发明中将接触网的多个几何参数转化为一个统计参数进行分析，统计参数不仅能反映接触网几何参数的变化情况，且能体现各几何参数之间关联关系的变化情况；

[0022] (2)本发明中接触网状态判断的限值由全段接触网状态参数的统计均值确定，与当前人为规定的接触网各参数阈值相比，更具客观性；同时能够判断接触网的状态是否异常，还可对引起接触网状态异常的原因进行分析，有利于采取针对性措施以消除异常；

[0023] (3)本发明图形化显示，判断结果形象直观，应用方便。附图说明

[0024] 图1为本发明的较佳实施例的流程示意图。

[0025] 图2为本发明的较佳实施例中的计算状态值与绘制状态评价图流程示意图。

[0026] 图3为本发明的较佳实施例中的正常状态下Ucl示意图。

[0027] 图4为本发明的较佳实施例中的异常状态下Ucl示意图。

具体实施方式

[0028] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白清晰，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

[0029] 一种接触网状态的多元统计评价方法，具体步骤如下：

[0030] (1)确定待评价状态的接触网几何检测参数个数l，几何检测参数包括拉出值、导高、坡度、硬点及高差，而后将检测参数数据构成接触网状态评价向量X＝(X拉出值，X导高，X坡度，X硬点，X高差)；

[0031] (2)以一跨内接触网几何检测参数数据的均值作为状态向量子组的一个子组值，则一个子组向量内各检测参数可分别表示为：

[0032]其中n为一跨内检测数据的个数，j表示第j组跨距；

[0033] (3)将步骤(2)中各子组的接触网状态量组合，得到待评价接触网m个跨距内的检测参数状态矩阵

[0034]

[0035] 以A区间一段25个跨距的检测数据为例，即m＝25，若一跨内共检测到10个检测数据，即n＝10，对每一跨按顺序编号，计算出接触网25跨内各检测数据均值见表1：

[0036] 表1区间A内接触网几何参数检测数据

[0037]

[0038]

[0039] (4)计算被评价接触网范围内检测参数的总体均值状态评价向量

[0040] (5)计算被评价的第i个跨距的接触网检测数据的Ti2统计量其中，S为被评价接触网检测数据的协方差矩阵；

[0041] 协方差矩阵计算公式为：计算协方差的逆矩阵S-1，

[0042]

[0043]

[0044] 将S-1带入Ti2统计量的计算公式中，结果如表2：

[0045] 表2区间AT2统计量

[0046] 子组编号 T2状态量序号 T2状态量1 10.66 14 3.03
2 6.78 15 7.82
3 14.83 16 6.64
4 12.68 17 7.46
5 2.76 18 6.61
6 1.60 19 1.21
7 2.23 20 2.94
8 6.00 21 10.06
9 2.58 22 6.64
10 4.54 23 4.66
11 2.37 24 15.76
12 8.06 25 3.16
13 3.98

[0047] (6)按照接触网几何参数状态评价要求，取置信度α＝0.027，根据F分布，确定统计量的最高上限其中，l＝5，m＝25，n＝10，p为检测参数的个数即p＝5，F表示此时满足置信度为α＝0.027、第一自由度为l、第二自由度为mn-m-p+1的F分布；

[0048] (7)对A区间每一跨按顺序编号，将跨距序号数作为横坐标，将计算得到的每一跨的Ti2统计量作为纵坐标，绘制状态统计量图形如图3所示；同时将统计量的最高上限Ucl在图形上以一平行于横坐标的直线绘制；

[0049] 另选B区间内25子组的检测数据，保持需要检测的接触网几何参数：拉出值、导高、跨距高差、导线坡度以及硬点不变，则l＝5，确定跨距数m＝25，一跨内有10个统计量，即n＝10，对每一跨按顺序编号，根据步骤(1)、(2)和(3)计算出接触网25跨内各检测数据均值见表3：

[0050] 表3区间B内接触网几何参数检测数据

[0051]

[0052] B区间25跨内检测参数数据的整体均值均值向量X＝[0.29 599 3.12 0.316 14.30 33.28]、

[0053]

[0054]

[0055] 表4区间B T2统计量

[0056] 序号状态量序号状态量1 5.09 14 5.66
2 7.85 15 10.79
3 1.10 16 12.63
4 6.18 17 2.03
5 1.73 18 7.79
6 2.74 19 3.17
7 7.57 20 5.98
8 6.47 21 7.64
9 7.16 22 1.93
10 7.70 23 19.53
11 3.74 24 6.53
12 5.44 25 3.57
13 13.27

[0057] 在α＝0.0027的条件下，将l＝5，m＝25，n＝10带入Ucl的计算公式中，计算状态量的最高上限Ucl＝18.34；

[0058] (8)根据步骤(7)绘制的状态统计量图形，判断统计值中是否超出上限的点，若存在则判断状态异常，对异常组进行分析，找到异常原因；若无则说明接触网状态正常；

[0059] 上述步骤(8)中，以Ti2状态值作为状态统计量图形打点值，以Ucl的计算量作为状态量的最高控制线绘图，将Ti2状态量与控制线Ucl进行比较，若Ti2＜Ucl，则该段接触网的状态正常，若Ti2≥Ucl，则超出Ucl的检测数据异常，找出异常状态参数，具体分析异常子组，提出改进措施；

[0060] 由图3可知，A区间中25个子组的检测数据均位于控制线Ucl的下方，说明A区间选取的检测数据正常，接触网状态稳定；

[0061] 由图4可知，第23个跨距数据异常，超出控制线，此时需要对第23跨内各检测参数数据进行单独分析，从而找到引起23跨内接触网异常的原因。

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