[發明專利]一種高速鐵路接觸網設備健康評估方法

在審

• 申請號: 202010537508.0
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111652395A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 范國海;白文勇;鄭欣;殷順堯;何洪偉;張智鈞
• 申請（專利權）人: 成都國鐵電氣設備有限公司
• 主分類號: G06Q10/00
• 分類號: G06Q10/00;G06Q10/06;G06K9/62;G06Q50/30;G06Q50/06;B60M1/28
• 代理公司: 成都時譽知識產權代理事務所(普通合伙) 51250
• 代理人: 李春彥

本發明公開了一種高速鐵路接觸網設備健康評估方法，建立接觸網健康評價指標項集；收集接觸網運行數據，構建特征工程；以質量評價為標簽，二級指標項為特征維度，構建訓練集及測試集，通過分類?隨機森林算法得到分類模型；提取分類模型中的二級指標項中各項指標的權重比值；采集各接觸網設備二級指標的記錄值，作為原始數據；對原始數據進行0?1標準化；計算出二級指標項之間的各項指標的權重比值；將權重比值進行綜合，得到二級指標中各項指標的最終權重比值；構造灰色聚類中的灰類等級以及灰色聚類函數；計算每個接觸網對象所屬于每個灰色等級的系數，最大系數對應的等級作為該接觸網健康狀態，通過本發明，實現接觸網設備健康出問題的預警。

技術領域

本發明涉及鐵路領域，具體是一種高速鐵路接觸網設備健康評估方法。

背景技術

隨著中國經濟的快速發展，鐵路交通成為國民經濟發展的重要基礎，而電氣化鐵路是未來鐵路發展的方向。接觸網是電氣化鐵路系統中最重要的組成部分，其健康評估與檢修的工作十分重要。同時由于接觸網常年曝露在自然環境中，考慮到沒有多余的備用設備、以及接觸網的機械和電氣性能，一旦接觸網出現任何微小的故障都將會影響列車的運行，對繁忙的鐵路網干線將產生巨大的經濟損失。

現實中，有關接觸網的管理工作都是基于有缺陷記錄后進行的維修，并未建立起有關接觸網健康狀態監測反饋的機制，故存在以下一些問題：

第一、現有接觸網管理評價的機制大都是二元的，即發生缺陷故障和未發生缺陷故障；并不能反應出接觸網隨時間變化中，其相應健康程度的變化。

第二、在一些少數有關接觸網設備健康評價中，過度依賴專家的個人經驗，依托專家的經驗值進行接觸網設備健康的評價，未考慮到現實中專家的稀有及其意見的片面性。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種高速鐵路接觸網設備健康評估方法，包括如下步驟：

步驟一，基于接觸網系統健康狀態評估指標體系建立接觸網健康評價指標項集；

步驟二，收集接觸網運行數據，基于二級指標構建特征工程；

步驟三，以質量評價為標簽，二級指標項為特征維度，構建訓練集及測試集，基于訓練集及測試集通過分類-隨機森林算法得到分類模型；

步驟四，提取分類模型中的二級指標項中各項指標的權重比值；

步驟五，采集同一天、同一線路、同一行別、同一區站下不同公里標位置下各接觸網設備二級指標的記錄值，作為原始數據；

步驟六，對原始數據利用數據清洗機制進行清洗，對清洗后的數據進行0-1標準化；

步驟七，將0-1標準化后的數據利用熵權法計算出二級指標項之間的各項指標的權重比值；

步驟八，將步驟四中的各項權重比值和步驟七中的各項權重比值進行綜合，得到二級指標中各項指標的最終權重比值；

步驟九，構造灰色聚類中的灰類等級以及灰色聚類函數；

步驟十，將步驟六標準化后的數據和步驟八中的最終權重比值，通過灰色聚類函數計算每個接觸網對象所屬于每個灰色等級的系數，其中最大系數對應的等級作為該接觸網健康狀態。

進一步的，所述的指標項集分為一級指標四項：安全性指標、平順性指標、受流性指標以及網壓；二級指標項八項：導高值、拉出值、跨內導高差、硬點、離線時長、導線坡度、接觸壓力以及接觸網電壓。

進一步的，所述的0-1標準化，包括如下過程設有n個評估對象，m個評估指標，x_ij，i＝1,2...n；j＝1,2,...,m為評估對象i關于評估指標j的量化值為對每一個維度指標的數據記錄，則標準化公式為：