本發(fā)明屬于交通安全工程領(lǐng)域，特別是一種城軌車輛輪緣尺寸在線檢測系統(tǒng)測量值的可信度確定方法。

背景技術(shù)：

輪對作為城軌車輛走行部中的重要部件,在行駛過程中受到撞擊、循環(huán)應(yīng)力、高低溫等作用的影響,因此輪對產(chǎn)生磨損、裂紋、剝離等損壞現(xiàn)象十分常見。為了實(shí)時(shí)掌握輪對尺寸變化情況，獲得準(zhǔn)確的輪對尺寸參數(shù)，國內(nèi)外許多機(jī)構(gòu)和公司已開發(fā)出不同的輪對尺寸在線檢測系統(tǒng)。由于采用的檢測方法、測量儀器和檢測環(huán)境的不同，在對輪對進(jìn)行測量的過程中會出現(xiàn)一些檢測不確定度問題，影響最終的檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度，這也導(dǎo)致了檢測系統(tǒng)測量值出現(xiàn)不可靠、綜合評價(jià)指數(shù)較低等情況。

針對輪對尺寸檢測系統(tǒng)測量值的不確定度和測量誤差的研究中，西南交通大學(xué)的李德維提出了一種基于接觸式測頭的機(jī)構(gòu)幾何參數(shù)自標(biāo)定方法，進(jìn)一步提高了輪對測量系統(tǒng)的測量精度；華東理工大學(xué)的藺聰聰建立了檢測系統(tǒng)安裝方式的綜合作用誤差模型，并對踏面關(guān)鍵測量點(diǎn)進(jìn)行了不確定度評價(jià)。國內(nèi)外許多學(xué)者在系統(tǒng)評價(jià)中進(jìn)行了大量的研究并取得了一些顯著的研究成果，但是目前的評價(jià)模型，尚不能直觀的反應(yīng)輪對尺寸檢測系統(tǒng)測量值結(jié)果的有效性，也不能對輪對尺寸檢測系統(tǒng)測量結(jié)果的可靠性進(jìn)行準(zhǔn)確評價(jià)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種城軌車輛輪緣尺寸在線檢測系統(tǒng)測量值的可信度確定方法，從而直接、有效地判斷檢測系統(tǒng)每一次測量值的可靠程度。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種城軌車輛輪緣尺寸在線檢測系統(tǒng)測量值的可信度確定方法，包括以下步驟：

步驟1，確定指標(biāo)：確定輪緣尺寸在線檢測系統(tǒng)測量值的影響因素，以及各影響因素的具體指標(biāo)；

步驟2，建立指標(biāo)體系矩陣：選取影響因素的具體指標(biāo)，建立指標(biāo)體系矩陣；

步驟3，指標(biāo)無量綱化：根據(jù)步驟1中確定的影響因素的具體指標(biāo)，選取指標(biāo)無量綱化處理方法；

步驟4，確定指標(biāo)的效用度：在步驟3指標(biāo)無量綱化處理的基礎(chǔ)上，結(jié)合熵值法，確定指標(biāo)體系中各指標(biāo)效用度的計(jì)算方法；

步驟5，計(jì)算分析對象的可行度指數(shù)：根據(jù)多維度關(guān)聯(lián)系數(shù)法計(jì)算每組分析對象的可信度指數(shù)；

步驟6，篩選最優(yōu)分析對象：根據(jù)步驟5計(jì)算出的每組分析對象可信度指數(shù)的值，確定最佳輪緣尺寸檢測方案。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)是：(1)熵值法確定的指標(biāo)效用度有較高的可信度；(2)使用多維度關(guān)聯(lián)系數(shù)法融合處理，獲得分析對象的可信度指數(shù)，提高了可信度分析的可靠性；(3)更直觀的判斷輪緣尺寸檢測系統(tǒng)檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明城軌車輛輪緣尺寸在線檢測系統(tǒng)測量值的可信度確定方法流程圖。

圖2為測量輪緣尺寸檢測系統(tǒng)測量值的可信度計(jì)算方法層次圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

結(jié)合圖1，本發(fā)明城軌車輛輪緣尺寸在線檢測系統(tǒng)測量值的可信度確定方法，包括以下步驟：

步驟1，確定指標(biāo)：確定輪緣尺寸在線檢測系統(tǒng)測量值的影響因素，以及各影響因素的具體指標(biāo)；

結(jié)合圖2，所述的輪緣尺寸在線檢測系統(tǒng)測量值的影響因素包括：檢測模塊不確定度、環(huán)境因素不確定度、算法一致性不確定度和輪緣特征一致性不確定度；

所述檢測模塊不確定度包括傳感器精度、傳感器采樣頻率和鄰近測量值差異程度；所述環(huán)境因素不確定度包括光照強(qiáng)度干擾和溫度影響程度；所述算法一致性不確定度包括輪對內(nèi)端面傾角、輪對外端面傾角和基準(zhǔn)點(diǎn)處擬合范圍；所述輪緣特征一致性不確定度包括第一組輪緣參數(shù)差異度、第二組輪緣參數(shù)差異度和有效輪緣參數(shù)組數(shù)。

步驟2，建立指標(biāo)體系矩陣：選取影響因素的具體指標(biāo)，建立指標(biāo)體系矩陣；

所述的建立指標(biāo)體系矩陣，具體如下：

取m組輪緣尺寸在線檢測系統(tǒng)的分析對象，每組分析對象均有n項(xiàng)指標(biāo)；設(shè)定xi＝[xi(1),xi(2),xi(3),...,xi(n)]，其中xi(j)為第i組分析對象中第j項(xiàng)指標(biāo)，其中i∈[1,m]，j∈[1,n]；建立指標(biāo)體系矩陣p如下式：

步驟3，指標(biāo)無量綱化：根據(jù)步驟1中確定的影響因素的具體指標(biāo)，選取指標(biāo)無量綱化處理方法；

所述的指標(biāo)無量綱化處理，具體如下：

指標(biāo)的類型分為望大指標(biāo)和望小指標(biāo)；

(3.1)對望大指標(biāo)進(jìn)行無量綱化處理得到pi(j)：

(3.2)對望小指標(biāo)進(jìn)行無量綱化處理得到pi(j)：

無量綱化后得待分析指標(biāo)矩陣x：

其中，pi(j)為對原指標(biāo)無量綱化處理后的指標(biāo)值，xi(j)為第i組分析對象中第j項(xiàng)指標(biāo)，其中i∈[1,m]，j∈[1,n]。

步驟4，確定指標(biāo)的效用度：在步驟3指標(biāo)無量綱化處理的基礎(chǔ)上，結(jié)合熵值法，確定指標(biāo)體系中各指標(biāo)效用度的計(jì)算方法；

所述的結(jié)合熵值法，確定指標(biāo)體系中各指標(biāo)效用度的計(jì)算方法，具體如下：

(4.1)計(jì)算指標(biāo)體系中第j項(xiàng)指標(biāo)的熵值ej：

其中，k＝(loge(m))^-1,ej≥0；其中i為分析對象的組數(shù)標(biāo)號，j為指標(biāo)的項(xiàng)叔標(biāo)號，i∈[1,m]，j∈[1,n]；

(4.2)計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)的差異系數(shù)gj：

gj＝1-ej

(4.3)計(jì)算分析指標(biāo)的效用度，第j項(xiàng)指標(biāo)的效用度wj為：

最終得到各指標(biāo)的效用度w＝(w1,w2,w3,...,wn)。

步驟5，計(jì)算分析對象的可行度指數(shù)：根據(jù)多維度關(guān)聯(lián)系數(shù)法計(jì)算每組分析對象的可信度指數(shù)；

所述的根據(jù)多維度關(guān)聯(lián)系數(shù)法計(jì)算每組分析對象的可信度指數(shù)，具體如下：

(5.1)根據(jù)步驟3得到的分析指標(biāo)矩陣x，確定每個(gè)指標(biāo)的正理想解和負(fù)理想解：

正理想解：

式中：

負(fù)理想解：

式中：

(5.2)利用海明距離，計(jì)算各輪緣尺寸檢測系統(tǒng)的檢測值對應(yīng)的分析對象到理想解的距離

(5.3)利用海明距離，計(jì)算各輪緣尺寸檢測系統(tǒng)的檢測值對應(yīng)的分析對象到負(fù)理想解的距離

(5.4)根據(jù)各輪緣尺寸檢測系統(tǒng)的檢測值對應(yīng)的分析對象到理想解的距離各輪緣尺寸檢測系統(tǒng)的檢測值對應(yīng)的分析對象到負(fù)理想解的距離計(jì)算可信度指數(shù)tk，公式為：

其中，k＝1,2,3,...,m。

步驟6，篩選最優(yōu)分析對象：根據(jù)步驟5計(jì)算出的每組分析對象可信度指數(shù)的值，確定最佳輪緣尺寸檢測方案：可信度指數(shù)越大，輪緣尺寸檢測系統(tǒng)檢測的結(jié)果偏差越小、準(zhǔn)確性越高。

實(shí)施例1

以某地鐵公司現(xiàn)場安裝的一套輪緣尺寸在線檢測系統(tǒng)為研究對象，選取該系統(tǒng)獲得的4組測量數(shù)據(jù)。每組測量數(shù)據(jù)都對應(yīng)一組分析對象，這些分析對象包括了檢測模塊不確定度、環(huán)境因素不確定度、算法一致性不確定度和輪緣特征一致性不確定度四個(gè)方面。影響輪緣尺寸檢測系統(tǒng)檢測結(jié)果的這四個(gè)因素種又具體劃分為不同類型的指標(biāo)。

該四個(gè)方面因素的指標(biāo)集合為一個(gè)分析對象：xi＝[傳感器精度，傳感器采樣頻率，鄰近測量值差異程度，光照強(qiáng)度干擾，溫度影響程度，內(nèi)端面傾角，外端面傾角，基準(zhǔn)點(diǎn)處擬合范圍，第一組輪緣參數(shù)差異度，第二組輪緣參數(shù)差異度，有效輪緣參數(shù)組數(shù)]，每組分析對象中有11個(gè)指標(biāo)，其中1≤i≤4。則四組分析對象分別為x1＝[x1(1),x1(2),x1(3),...,x1(11)]，x2＝[x2(1),x2(2),x2(3),...,x2(11)]，x3＝[x3(1),x3(2),x3(3),...,x3(11)]，x4＝[x4(1),x4(2),x4(3),...,x4(11)]。

根據(jù)4組分析對象的指標(biāo)建立的指標(biāo)體系為：

將評價(jià)對象中的各個(gè)指無量綱化處理，可得待分析指標(biāo)矩陣x：

在指標(biāo)無量綱化處理的基礎(chǔ)上，結(jié)合熵值法確定各指標(biāo)的效用度w：

w＝(0.095,0.081,0.078,0.099,0.092,0.079,0.106,0.097,0.089,0.090,0.094)。

確定每個(gè)指標(biāo)的正理想解和負(fù)理想解，可得：

正理想解：

負(fù)理想解：

利用海明距離計(jì)算各輪緣尺寸檢測系統(tǒng)的檢測值對應(yīng)的分析對象到理想解的距離：

利用海明距離計(jì)算各分析對象到負(fù)理想解的距離：

根據(jù)各分析對象到理想解的距離和到負(fù)理想解的距離計(jì)算出輪緣尺寸檢測系統(tǒng)測量值可行度指數(shù)：tk＝(0.2382,0.6499,0.1281,0.8887)。

可在獲得各分析對象可信度指數(shù)的基礎(chǔ)上，判斷每一輪緣尺寸檢測系統(tǒng)檢測值的可信度，由于tk的結(jié)果對應(yīng)四組分析對象，可知由輪緣尺寸檢測系統(tǒng)檢測結(jié)果最佳的是第四組，其可信度指數(shù)為0.8887；同理可知由輪緣尺寸檢測系統(tǒng)檢測結(jié)果最不理想的是第三組，其可信度指數(shù)為0.1281。在實(shí)際輪緣尺寸檢測過程中，輪緣尺寸檢測系統(tǒng)處在第四組設(shè)置狀況中的輪緣尺寸檢測結(jié)果偏差最小、檢測的精度最高，而第三組設(shè)置情況的檢測系統(tǒng)檢測結(jié)果最不理想。

綜上所述，本發(fā)明城軌車輛輪緣尺寸在線檢測系統(tǒng)測量值的可信度確定方法，具有可信度高、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，能夠更直觀的判斷輪緣尺寸檢測系統(tǒng)檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。