[发明专利]一种基于模糊隶属度的高速列车运行工况确定方法

说明书

技术领域

本发明属于高速列车运行工况自动识别技术领域，具体涉及一种基于模糊隶属度的高速列车运行工况确定方法。

背景技术

伴随着我国高速列车的飞速发展，运营里程的不断增加，列车向着大功率、高速、重载的方向发展，安全也成为铁路运输永恒的主题。在列车运行的过程中，当出现环境突变，变轨、转弯、上下坡、驶向以及驶离站点等情况时，列车运行的工况就会发生变化，实际上，列车在运行的过程中，运行工况不仅有牵引运行，还有惰力运行和制动运行，即加速、平稳运行和减速，在这三种运行工况下列车的能耗也是不同的。

当列车在转弯或者上下坡时，运行工况变化较频繁，速度变化过于剧烈，则会影响平均的行车速度，同时会因为频繁的加速和减速造成车轴温度的升高，严重的话会造成热轴故障问题。虽然根据列车在运行过程中所产生的数据可以判断出一个时间点的速度处于哪种运行工况，但是对于其在两种运行工况转换的过程中到底处于哪种工况是不确定的，且如若对运行工况进行自动识别，则可以在三种运行工况下，基于大数据的思想对轴温进行预测。故针对此问题，首先对列车运行所产生的速度数据进行去噪处理，然后利用模糊隶属度的方法对列车的运行工况进行自动识别。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于模糊隶属度的高速列车运行工况确定的方法，解决了列车运行过程中由于环境突变、转弯等因素造成的运行工况不确定的问题。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于模糊隶属度的高速列车运行工况确定方法，具体包括以下步骤：

步骤1、对列车运行产生的速度数据进行去噪处理；

步骤2、对去噪后的数据采样；

步骤3、高速列车运行工况的确定。

作为本发明进一步的方案：步骤1具体为：

步骤(1.1)、采集数据，采集高速列车的运行速度v，且生成速度向量如下：

v_t＝[v₁,v₂,...,v_n]^T；

步骤(1.2)、去掉停车阶段，将步骤(1.1)中所得的速度数据的停车阶段去掉，即去掉v_t＝0的点，记为v_t0；

步骤(1.3)、缺失值处理，将步骤(1.2)中所得的速度数据v_t0，对其进行缺失值处理，若v_t0i为缺失值，则令

v_t0i＝(v_t0(i-1)+v_t0(i+1))/2

其中v_t0(i-1)、v_t0(i+1)分别为缺失值v_t0i的相邻前后两项的值，将其值补入步骤(1.2)中的去掉停车阶段后的速度数据v_t0中，生成新的速度数据v_t1；

步骤(1.4)、去噪处理，对步骤(1.3)中的速度向量v_t1进行去噪处理，本发明选用二次指数平滑法去噪，且平滑常数α取值0.95，则

S_t'＝αv_t1+(1-α)S′_t-1

S_t”＝αv_t'₁+(1-α)S″_t-1

S_t'为一次指数平滑值；S_t”为二次指数平滑值，故生成去噪后的速度表示为S_t”。

作为本发明进一步的方案：步骤2具体为：

采样，对经过所述步骤(1.4)处理后的高速列车的速度数据S_t”进行采样，记为v_c，记采样频率为σ，本发明取σ＝10，且生成向量如下；

v_c＝[v_c1,v_c2,...,v_cn]^T。

作为本发明进一步的方案：步骤3具体为：

步骤(3.1)、选择输入参数，对步骤(2.1)得到的v_c进行一阶差分，即连续相邻两项之差，然后用其差值与采样频率σ相除，得到加速度a，且生成向量如下：