譜互相關係數的弓網匹配性能評估方法
2023-07-28 22:53:41 1
專利名稱：譜互相關係數的弓網匹配性能評估方法
技術領域：
本發明涉及的是一種高速鐵路接觸網與受電弓的匹配性能的評估方法。具體說就是一種接觸網和受電弓動態抬升量連續頻譜皮爾遜互相關係數的弓網匹配性能評估方法。
背景技術：
弓網關係是高鐵系統三大關鍵技術之一，弓網匹配問題長期制約高鐵提速和鐵路安全運行。目前對於弓網匹配還未有有效地評價方法，由於弓網匹配不良造成受電弓損壞嚴重、受流質量不佳，造成了巨大的經濟損失和運營可靠性問題，因此亟需找到有效地弓網匹配評價方法來指導弓網選型及優化工作。目前對於弓網動態特性評估主要採用歐標中定義的時域平穩均值、方差等統計參數。這些評價指標假設弓網數據具有廣義平穩性，無法適應高速下弓網動態數據的分析要求，且單一統計值也難以對弓網匹配性能進行有效評估。更有效的弓網特性評估一方面可以通過研究更為符合高速弓網數據特性的時域統計參數實現，但暫未見相關報導；另一方面可嘗試從頻域/時頻域進行弓網特性分析，該種方法已經有不少有益嘗試。如梅桂明等利用頻譜分析了受電弓線性模型與非線性模型的差別[梅桂明，張衛華.受電弓/接觸網系統動力學模型及特性[J].交通運輸工程學報，2002，2 (01) :20-25.]。陳康利用三維受電弓模型分析了受電弓固有特性與頻率的關係[陳康.電力機車受電弓的三維多體動力學模型研究[J].機車電傳動，2006，(05) :11-14.]。周寧等分析了受電弓彈性體模型的動態頻譜響應，認為彈性體模型可以更準確進行弓網特性模擬[周寧，張衛華.基於受電弓彈性體模型的弓網動力學分析[J].鐵道學報，2009，31 (06) :26-32.]。Tong-Jin Park等在頻域內分析了高速鐵路弓網動態敏感性問題[Park T, Han C, Jang J. Dynamic sensitivityanalysis for the pantograph of a high-speed rail vehicle[J]. Journal of Sound &Vibration, 2003, 266(2) :235-260. ]。Barmada等利用小波時頻方法分析了弓網電弧特性[Barmada S,Landi A,Papi M,et al. Wavelet multiresolution analysis for monitoringthe occurrence of arcing on overhead electrified railways[J]. Proceedings ofthe Institution of Mechanical Engineers — Part F —Journal of Rail & RapidTransit, 2003, 217 (3) :177-187. ]。Shintaro Kudo等分析了利用小波分析接觸線故障的可行性並利用雙譜分析了接觸壓力低頻成分[Kudo S, Honda S, Ikeda M. Contact forcesignal analysis of current collecting with bispectrum and wavelet[C]//SICE.Proceedings of the 41st SICE Annual Conference. _Tokyo Soc.1nstrument & ControlEng，2002 :2478-2482. ]。Stefano Bruni等重點分析了弓網系統的中高頻特性，找到了造成中高頻振動的弓網物理系統原因，為弓網優化提供了參考[Bruni S，Bucca G, CollinaA, et al. Pantograph-Catenary dynamic interaction in the medium-high frequencyrange [J]. Vehicle System Dynamics, 2004, 41 :697-706.]。但目前利用頻域進行弓網匹配關係的研究未見相關報導。
發明內容
本發明的目的在於提出一種高速鐵路弓網匹配性能的評估方法。該方法通過構造接觸網和受電弓動態抬升量連續頻譜，計算弓網抬升譜的皮爾遜互相關係數量化評估弓網匹配性能。該方法能克服單一時域統計值難以證明弓網匹配優劣成因的問題，對高速鐵路弓網選型具有指導意義。本發明採用的手段是譜互相關係數的弓網匹配性能評估方法，在高速鐵路弓網選型中評估不同類型的弓網匹配的性能，通過構造接觸網和受電弓動態抬升量連續頻譜，計算弓網抬升譜的皮爾遜互相關係數量化評估弓網匹配性能以明確弓網選型構造參數，其具體工作步驟包含A、接觸網和受電弓動態抬升量數據的預處理a.檢驗原始數據是否符合本方法要求應用於本方法的實測或仿真的接觸網和受電弓動態抬升量數據，其實測或仿真時弓網運行的距離應不少於所選鐵道線路十跨的距離；b.剔除接觸網和受電弓抬升量數據中殘差超過標準差3倍的數據；B、自回歸AR(Auto Regressive)模型法構造接觸網和受電弓動態抬升量連續頻譜接觸網或受電弓抬升量數據為離散數據，其AR模型可用如下差分方程表示
權利要求
1.譜互相關係數的弓網匹配性能評估方法，在高速鐵路弓網選型中評估不同類型的弓網匹配的性能，通過構造接觸網和受電弓動態抬升量連續頻譜，計算弓網抬升譜的皮爾遜互相關係數量化評估弓網匹配性能以明確弓網選型構造參數，其具體工作步驟包含 A、接觸網和受電弓動態抬升量數據的預處理 a.檢驗原始數據是否符合本方法要求應用於本方法的實測或仿真的接觸網和受電弓動態抬升量數據，其實測或仿真時弓網運行的距離應不少於所選鐵道線路十跨的距離； b.剔除接觸網和受電弓抬升量數據中殘差超過標準差3倍的數據； B、自回歸AR(Auto Regressive)模型法構造接觸網和受電弓動態抬升量連續頻譜接觸網或受電弓抬升量數據為離散數據，其AR模型可用如下差分方程表示
2.根據權利要求1所述的譜互相關係數的弓網匹配性能評估方法，其特徵在於所述B步AR模型法構造接觸網和受電弓動態抬升量連續頻譜的具體做法為 式(2)中AR模型參數σ 2和ak的求解採用Burg算法，在確定了 AR模型階數p的情況下，設Burg算法的算法階數為m，在其算法過程中m取值為I，2，L，p依次進行運算，算法中計算m階預測誤差的遞推公式為
全文摘要
本發明公開了一種譜互相關係數的高速鐵路弓網匹配性能評估方法。針對高速鐵路接觸網和受電弓選型問題，提出一種接觸網和受電弓動態抬升量連續頻譜皮爾遜互相關係數的弓網匹配性能評估方法。本發明對弓網運行的動態抬升量數據進行預處理，剔除異常數據，保證數據可靠性；使用自回歸模型法構造接觸網和受電弓動態抬升量連續頻譜，利用抬升譜對比分析弓網匹配性能產生差別的原因；計算弓網抬升譜皮爾遜互相關係數，量化弓網匹配性能優劣的指標，最終對弓網匹配性能優劣做出判斷。分析表明，使用本發明方法可直觀比較不同類型弓網匹配特性的差異，明確造成匹配性能不佳的頻帶範圍，定量比較弓網匹配性能，為高速鐵路弓網選型提供了一種新的評估方法。
文檔編號G06F19/00GK103020430SQ20121049622
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月28日 優先權日2012年11月28日
發明者劉志剛, 韓志偉, 汪宏睿, 宋洋 申請人:西南交通大學