[發(fā)明專利]一種高鐵沿線測(cè)風(fēng)站點(diǎn)布局優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110307203.5
• 申請(qǐng)日: 2021-03-23
• 公開（公告）號(hào): CN113011029B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊雄;袁詩(shī)云;葉小嶺;李偉;葉星瑜;呂于榮;王可;沈子豪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F18/22;G06F111/06;G06F111/10
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王安琪

1.一種高鐵沿線測(cè)風(fēng)站點(diǎn)布局優(yōu)化方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：采集高鐵沿線一定范圍內(nèi)的地面氣象站瞬時(shí)風(fēng)速數(shù)據(jù)，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行基本的質(zhì)量控制；

步驟2：對(duì)鐵路沿線布設(shè)等間距模擬站點(diǎn)，通過(guò)克里金插值得到沿線模擬站點(diǎn)的瞬時(shí)風(fēng)速數(shù)據(jù)，其中，z(x₀)為未知站點(diǎn)的插值估計(jì)值，x_i為區(qū)域上的一系列觀測(cè)站點(diǎn)，z(x_i)為相應(yīng)站點(diǎn)的測(cè)量值，λ_i為已知站點(diǎn)的權(quán)重值；

步驟3：依據(jù)地形因素，設(shè)置高鐵沿線風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以此為基礎(chǔ)，將高鐵沿線劃分為多塊區(qū)段，并通過(guò)歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)進(jìn)行空間插值分析確定這些區(qū)段是大風(fēng)多發(fā)段或風(fēng)速平緩段；

步驟4：計(jì)算出各區(qū)段站點(diǎn)間的相似離度x、y分別代表選取的兩個(gè)站點(diǎn)風(fēng)速序列，C(X,Y)表示這兩個(gè)站點(diǎn)之間的相似離度，其值越小則這兩個(gè)站點(diǎn)相似度越高，R_xy稱之為形系數(shù)，它能夠準(zhǔn)確地反映了兩個(gè)站點(diǎn)之間的風(fēng)速形相似程度；D_xy稱為值系數(shù)，反映了兩個(gè)站點(diǎn)之間風(fēng)速數(shù)值本身的差異程度，α與β分別是對(duì)形系數(shù)R_xy和值系數(shù)D_xy的相似加權(quán)系數(shù)，α與β相加需為1；

步驟5：計(jì)算出各區(qū)段站點(diǎn)間的杰卡德相似系數(shù)A與B為選取的任意兩站點(diǎn)的風(fēng)速序列，杰卡德值越大說(shuō)明兩個(gè)站點(diǎn)相似度越高；

步驟6：將各區(qū)段站點(diǎn)間的相似離度與杰卡德相似系數(shù)相結(jié)合，針對(duì)不同的風(fēng)速段選取相應(yīng)合適的相似度閾值區(qū)間，采用提出的相似度布站公式從而增加或刪減模擬站點(diǎn)來(lái)完成對(duì)高鐵沿線測(cè)風(fēng)站點(diǎn)的合理布局；相似度布站公式具體為：設(shè)定x為相似離度，y為杰卡德相似系數(shù)，對(duì)于任意相比較的兩個(gè)站點(diǎn)間的相似離度與杰卡德相似系數(shù)分別用x₁與x₂，y₁與y₂來(lái)表示，對(duì)于所有沿線區(qū)域，兩兩相鄰站點(diǎn)間相似度高且總是x＜y，而對(duì)于區(qū)域中任意相比的兩站點(diǎn)間一旦存在x＞y，此時(shí)站點(diǎn)間的相似度由高轉(zhuǎn)低且偏低，區(qū)域中需新增站點(diǎn)；設(shè)定當(dāng)在區(qū)域中存在任意一對(duì)x₁與x₂，y₁與y₂滿足相似度站點(diǎn)添加條件：(y₁-x₁)*(y₂-x₂)＜0時(shí)，此段區(qū)域需要添加站點(diǎn)，反之此段區(qū)域無(wú)需新增站點(diǎn)；

(x₁-x₂)²+(y₁-y₂)²表示兩個(gè)站點(diǎn)相似離度與杰卡德相似系數(shù)差值的平方和，差值越大則兩個(gè)站點(diǎn)的相似性差異越大；對(duì)于風(fēng)速平緩區(qū)，在滿足相似度站點(diǎn)添加條件后，由于小風(fēng)區(qū)域段對(duì)鐵路安全運(yùn)行影響較小，因此應(yīng)在站點(diǎn)相似性差異最大處新增站點(diǎn)，此時(shí)在合理閾值范圍內(nèi)，相似離度最大且杰卡德相似系數(shù)最小，則(x₁-x₂)²+(y₁-y₂)²最大；對(duì)于大風(fēng)多發(fā)區(qū)，大風(fēng)區(qū)域段對(duì)鐵路安全運(yùn)行影響嚴(yán)重，在滿足相似度站點(diǎn)添加條件后，應(yīng)在站點(diǎn)相似性差異最小處新增站點(diǎn)，此時(shí)在合理閾值范圍內(nèi)，相似離度最小且杰卡德相似系數(shù)最大，則(x₁-x₂)²+(y₁-y₂)²最小；

從而針對(duì)風(fēng)速平緩區(qū)域提出小風(fēng)段站點(diǎn)相似度布站函數(shù)公式f(x)添加站點(diǎn)，其公式如下：

f(x)求出的相似性差異最大值所處的區(qū)間，即為此段區(qū)域所需新增站點(diǎn)的具體位置；

針對(duì)大風(fēng)多發(fā)區(qū)域添加站點(diǎn)提出大風(fēng)段站點(diǎn)相似度布站函數(shù)公式g(x)，其公式如下：

新增站點(diǎn)的具體區(qū)域位置為g(x)求出的相似性差異最小值所處的區(qū)間；

步驟7：計(jì)算所有區(qū)段優(yōu)化布局前后的風(fēng)速平均誤差是原始站點(diǎn)布局下的各區(qū)段的風(fēng)速平均值，是優(yōu)化站點(diǎn)布局后的各區(qū)段的風(fēng)速平均值，當(dāng)風(fēng)速平均誤差極小，則優(yōu)化布局是合理的，以此來(lái)檢驗(yàn)優(yōu)化布局的合理性。

2.如權(quán)利要求1所述的高鐵沿線測(cè)風(fēng)站點(diǎn)布局優(yōu)化方法，其特征在于，步驟3中，地形因素具體為橋梁、湖泊、隧道、峽谷、高山的特殊地理位置。