[發明專利]一種基于模糊隸屬度的高速列車運行工況確定方法

在審

• 申請號: 201710631185.X
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107527140A
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 謝國;王竹欣;黑新宏;惠鏸;趙金偉;馬維剛;張春麗
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06N5/04
• 代理公司: 北京國昊天誠知識產權代理有限公司11315
• 代理人: 楊洲

1.一種基于模糊隸屬度的高速列車運行工況確定方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

步驟1、對列車運行產生的速度數據進行去噪處理；

步驟2、對去噪后的數據采樣；

步驟3、高速列車運行工況的確定。

2.根據權利要求1所述的一種基于模糊隸屬度的高速列車運行工況確定方法，其特征在于，步驟1具體為：

步驟(1.1)、采集數據，采集高速列車的運行速度v，且生成速度向量如下：

v_t＝[v₁,v₂,...,v_n]^T；

步驟(1.2)、去掉停車階段，將步驟(1.1)中所得的速度數據的停車階段去掉，即去掉v_t＝0的點，記為v_t0；

步驟(1.3)、缺失值處理，將步驟(1.2)中所得的速度數據v_t0，對其進行缺失值處理，若v_t0i為缺失值，則令

v_t0i＝(v_t0(i-1)+v_t0(i+1))/2

其中v_t0(i-1)、v_t0(i+1)分別為缺失值v_t0i的相鄰前后兩項的值，將其值補入步驟(1.2)中的去掉停車階段后的速度數據v_t0中，生成新的速度數據v_t1；

步驟(1.4)、去噪處理，對步驟(1.3)中的速度向量v_t1進行去噪處理，本發明選用二次指數平滑法去噪，且平滑常數α取值0.95，則：

S′_t＝αv_t1+(1-α)S′_t-1

S″_t＝αv′_t1+(1-α)S″_t-1

S′_t為一次指數平滑值；S″_t為二次指數平滑值，故生成去噪后的速度表示為S″_t。

3.根據權利要求1所述的一種基于模糊隸屬度的高速列車運行工況確定方法，其特征在于，步驟2具體為：

采樣，對經過所述步驟(1.4)處理后的高速列車的速度數據S_t”進行采樣，記為v_c，記采樣頻率為σ，本發明取σ＝10，且生成向量如下；

v_c＝[v_c1,v_c2,...,v_cn]^T。

4.根據權利要求1所述的一種基于模糊隸屬度的高速列車運行工況確定方法，其特征在于，步驟3具體為：

步驟(3.1)、選擇輸入參數，對步驟(2.1)得到的v_c進行一階差分，即連續相鄰兩項之差，然后用其差值與采樣頻率σ相除，得到加速度a，且生成向量如下：

a＝[a₁,a₂,...a_i,...,a_n-1]^T

其中a_i＝(v_c(i+1)-v_ci)/σ，設a為論域X上的集合；

步驟(3.2)、建立模糊規則庫，將步驟(3.1)得到的a作為輸入參數，且將此參數模糊化，生成三個模糊等級，并表示稱模糊集合a＝{A₁,A₂,A₃}，A₁,A₂,A₃分別表示很小、中間、很大；然后根據列車的運行模態，將其分為三個模糊等級，分別為B₁＝減速階段、B₂＝惰行階段、B₃＝加速階段，1個模糊變量，有3個模糊等級，則生成3條模糊規則；如表1所示：

序號加速度a結果1很小A₁減速B₁2中間A₃惰行B₂3很大A₅加速B₃

步驟(3.3)、模糊變量論域的確定，對步驟(3.1)得到的a取最大值以及最小值，得到a_max＝1.8，a_min＝-1.4，取模糊變量a的隸屬度函數為三角形分布，其隸屬度函數的中心點按照以下方法確定：

第一個中心點為c₁＝a_min/2＝-0.7；

第二個中心點為c₂＝(a_min+a_max)/2＝0.2；

第三個中心點為c₃＝a_max/2＝0.9；

步驟(3.4)、隸屬度函數的確定，通過步驟(3.3)得到3個隸屬度函數的中心點，則模糊變量a的隸屬度函數分別為：

μA1(a)=1a≤c1c2-ac2-c1c1<a≤c20c2<a]]>

μA2(a)=0a≤c1a-c1c2-c1c1<a≤c2c3-ac3-c2c2<a≤c30c3<a]]>

μA3(a)=0a≤c1a-c2c3-c2c2<a≤c31c3<a]]>

步驟(3.5)、模糊推理，對步驟(3.1)得到的模糊輸入a用步驟(3.2)的模糊規則進行推理，用γ表示模糊推理的值；

步驟(3.6)、去模糊化，對步驟(3.4)得到模糊值用加權平均法對其進行清晰化，得到去模糊化公式為

γ=Σi=13γiμAi(γi)Σi=13μAi(γi)]]>

其中γ是模糊推理的輸出結果，γ_i是模糊輸出的中心點，即運行工況，1代表減速階段、2代表惰行階段、3代表加速階段。