本發(fā)明屬于交通安全工程領(lǐng)域，具體涉及一種城軌車(chē)輛輪對(duì)尺寸檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)結(jié)果可靠度的確定方法。

背景技術(shù)：

輪對(duì)作為城軌車(chē)輛的重要組成部分，不僅承載著整個(gè)列車(chē)的全部重量，還需承受列車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中的制動(dòng)力和各種摩擦力，輪對(duì)的外形尺寸直接影響著列車(chē)運(yùn)行的安全穩(wěn)定。為了能夠及時(shí)的獲取城軌車(chē)輛輪對(duì)的外部特征情況，需要持續(xù)獲得準(zhǔn)確的輪對(duì)尺寸參數(shù)。目前諸多研發(fā)機(jī)構(gòu)和公司開(kāi)發(fā)出多種輪對(duì)尺寸檢測(cè)系統(tǒng)。各檢測(cè)系統(tǒng)的原理和方法有所不同，皆不可避免的會(huì)產(chǎn)生檢測(cè)效果有偏差的共性特點(diǎn)，所以由系統(tǒng)檢測(cè)的輪對(duì)尺寸參數(shù)會(huì)存在準(zhǔn)確性不可靠的問(wèn)題。

目前，關(guān)于輪對(duì)幾何參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量值不確定度分析和誤差分析，有關(guān)學(xué)者做了大量的研究，西南交通大學(xué)的劉李瑩在論文《便攜式鐵道車(chē)輪外形測(cè)量?jī)x的準(zhǔn)確度研究》提出了測(cè)量機(jī)構(gòu)不確定度評(píng)價(jià)的方法，進(jìn)一步提高了輪對(duì)尺寸檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量精度；西南交通大學(xué)的張英春介紹了鐵路車(chē)輪外形測(cè)量?jī)x直徑標(biāo)定模型，并對(duì)不確定度進(jìn)行分析，為測(cè)量?jī)x的測(cè)量準(zhǔn)確度提供了保障。但是，現(xiàn)有的輪對(duì)尺寸檢測(cè)技術(shù)均不能直觀地判斷檢測(cè)系統(tǒng)每一次檢測(cè)結(jié)果的可靠程度。

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(chē)輛輪對(duì)尺寸檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)結(jié)果可靠度的確定方法，從而直觀地判斷檢測(cè)系統(tǒng)每一次檢測(cè)結(jié)果的可靠程度。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案是：一種城軌車(chē)輛輪對(duì)尺寸檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)結(jié)果可靠度的確定方法，包括以下步驟：

步驟1，獲取影響因素：確定城軌車(chē)輛輪對(duì)尺寸檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)結(jié)果的影響因素，以及各影響因素指標(biāo)；

步驟2，指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理：對(duì)步驟1中確定的影響因素指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理；

步驟3，確定指標(biāo)重要度：在步驟2指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理的基礎(chǔ)上，結(jié)合變異系數(shù)法，確定指標(biāo)的重要度的計(jì)算方法；

步驟4，計(jì)算檢測(cè)結(jié)果的可靠度指數(shù)：使用topsis法計(jì)算城軌車(chē)輛輪對(duì)尺寸檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)結(jié)果的可靠度指數(shù)；

步驟5，獲取最佳測(cè)量結(jié)果：根據(jù)步驟4計(jì)算出的可靠度指數(shù)，確定最終的輪對(duì)尺寸檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)結(jié)果。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)是：(1)采用變異系數(shù)法確定各影響因素下指標(biāo)的重要度，避免了指標(biāo)類型不同對(duì)可靠度判斷的影響；(2)利用topsis法比較充分的利用指標(biāo)數(shù)據(jù)，對(duì)指標(biāo)無(wú)特殊要求；(3)較直觀地反映輪對(duì)尺寸檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果的可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明城軌車(chē)輛輪對(duì)尺寸檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)結(jié)果可靠度的確定方法的流程圖。

圖2為可靠度計(jì)算中各影響因素下的指標(biāo)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(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

結(jié)合圖1，本發(fā)明城軌車(chē)輛輪對(duì)尺寸檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)結(jié)果可靠度的確定方法，包括以下步驟：

步驟1，獲取影響因素：確定城軌車(chē)輛輪對(duì)尺寸檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)結(jié)果的影響因素，以及各影響因素指標(biāo)；

結(jié)合圖2，所述的城軌車(chē)輛輪對(duì)尺寸檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)結(jié)果的影響因素，包括傳感器設(shè)置因素、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因素、算法處理因素和車(chē)輛影響因素；

所述傳感器設(shè)置因素包括曝光時(shí)間和傳感器采樣頻率；所述現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因素包括光照影響度和現(xiàn)場(chǎng)溫度影響度；所述算法處理因素包括內(nèi)端面傾角、融合度偏差和有效幀數(shù)；所述車(chē)輛影響因素包括同軸檢測(cè)偏差、同轉(zhuǎn)向架檢測(cè)偏差和同車(chē)廂檢測(cè)偏差。

步驟2，指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理：對(duì)步驟1中確定的影響因素指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理；所述指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理，具體如下：

城軌車(chē)輛輪對(duì)尺寸檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)結(jié)果的影響因素指標(biāo)包括正向指標(biāo)和逆向指標(biāo)，將正向指標(biāo)和逆向指標(biāo)做標(biāo)準(zhǔn)化處理，轉(zhuǎn)化成同一量綱指標(biāo)類型；各影響因素指標(biāo)體系中包括m組檢測(cè)結(jié)果，每組檢測(cè)結(jié)果中包括n項(xiàng)指標(biāo)類型，其中xij表示第i組檢測(cè)結(jié)果對(duì)應(yīng)的影響因素中第j項(xiàng)指標(biāo)數(shù)值；

對(duì)正向指標(biāo)進(jìn)行處理得pij：

對(duì)逆向指標(biāo)進(jìn)行處理得pij：

標(biāo)準(zhǔn)化處理后，得到各影響因素指標(biāo)數(shù)據(jù)矩陣p如下式：

步驟3，確定指標(biāo)重要度：在步驟2指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理的基礎(chǔ)上，結(jié)合變異系數(shù)法，確定指標(biāo)的重要度的計(jì)算方法，具體如下：

(3.1)在各影響因素下的指標(biāo)數(shù)據(jù)體系中，求取每項(xiàng)指標(biāo)的均值計(jì)算每項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差

其中，影響因素指標(biāo)體系中包括m組檢測(cè)結(jié)果，每組檢測(cè)結(jié)果中包括n項(xiàng)指標(biāo)類型，xij表示第i組檢測(cè)結(jié)果對(duì)應(yīng)的影響因素中第j項(xiàng)指標(biāo)數(shù)值；

(3.2)計(jì)算各指標(biāo)的變異系數(shù)進(jìn)一步計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)的重要度

步驟4，計(jì)算檢測(cè)結(jié)果的可靠度指數(shù)：使用topsis法計(jì)算城軌車(chē)輛輪對(duì)尺寸檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)結(jié)果的可靠度指數(shù)，具體如下：

(4.1)topsis法是通過(guò)計(jì)算各影響因素指標(biāo)和理想化指標(biāo)間的密切程度來(lái)排名的方法；由步驟2得到的各影響因素指標(biāo)數(shù)據(jù)矩陣p，構(gòu)成規(guī)范化的決策矩陣t：

規(guī)范化決策矩陣t中zij計(jì)算過(guò)程如下式所示：

(4.2)構(gòu)造規(guī)范化決策矩陣的加權(quán)決策矩陣q，其元素為qij，qij＝wj·zij，i＝1,2,3,...,m；j＝1,2,3,...,n；wj第j項(xiàng)指標(biāo)的重要度；加權(quán)決策矩陣q為：

確定加權(quán)決策矩陣q的最優(yōu)解和最劣解：

最優(yōu)解：

最劣解：

(4.3)計(jì)算各檢測(cè)結(jié)果對(duì)應(yīng)的指標(biāo)到最優(yōu)解的距離各檢測(cè)結(jié)果對(duì)應(yīng)的指標(biāo)到最劣解的距離用歐幾里得范數(shù)作為距離的測(cè)度，則任意的可行解qij到最優(yōu)解的距離為：

任意的可行解qij到最劣解qj的距離為：

每一檢測(cè)結(jié)果對(duì)應(yīng)指標(biāo)對(duì)于最優(yōu)解的相對(duì)接近度即可靠度指數(shù)ci：

步驟5，獲取最佳測(cè)量結(jié)果：根據(jù)步驟4計(jì)算出的可靠度指數(shù)，確定最終的輪對(duì)尺寸檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)結(jié)果。

根據(jù)步驟4中獲得的每個(gè)檢測(cè)結(jié)果的可靠度指數(shù)，當(dāng)可靠度指數(shù)越接近1時(shí)，輪對(duì)尺寸檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)輪對(duì)尺寸偏差越小，檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性越高；可靠度指數(shù)最接近1的檢測(cè)結(jié)果為準(zhǔn)確性最高的檢測(cè)結(jié)果。

實(shí)施例1

以現(xiàn)場(chǎng)安裝的輪對(duì)尺寸檢測(cè)系統(tǒng)為研究對(duì)象，獲取該系統(tǒng)檢4組測(cè)結(jié)果對(duì)應(yīng)各影響因素下的指標(biāo)。每組輪對(duì)尺寸檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)結(jié)果都對(duì)應(yīng)一組影響因素指標(biāo)，包括傳感器設(shè)置因素、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因素、算法處理因素和車(chē)輛影響因素。該四個(gè)方面影響因素下的指標(biāo)可靠度計(jì)算對(duì)象：xij＝[曝光時(shí)間，傳感器采樣頻率，光照影響度，現(xiàn)場(chǎng)溫度影響度，內(nèi)端面傾角，融合度偏差，有效幀數(shù)，同軸檢測(cè)偏差，同轉(zhuǎn)向架檢測(cè)偏差，同車(chē)廂檢測(cè)偏差]，每組評(píng)價(jià)對(duì)象中包括10個(gè)指標(biāo)，其中1≤i≤4。則四組評(píng)價(jià)對(duì)象分別為x1＝[x1(1),x1(2),x1(3),...,x1(10)]，x2＝[x2(1),x2(2),x2(3),...,x2(10)]，x3＝[x3(1),x3(2),x3(3),...,x3(10)]，x4＝[x4(1),x4(2),x4(3),...,x4(10)]。

將各影響因素下指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理后，得標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)數(shù)據(jù)矩陣p：

在指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理的基礎(chǔ)上，結(jié)合變異系數(shù)法確定指標(biāo)重要度w：w＝(0.1430,0.0667,0.1127,0.1639,0.0009,0.1555,0.1128,0.1096,0.0681,0.0670)。

根據(jù)topsis法優(yōu)選過(guò)程，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)數(shù)據(jù)獲得規(guī)范化決策矩陣t：

在構(gòu)造規(guī)范化決策矩陣得到加權(quán)決策矩陣q之后，確定最優(yōu)解和最劣解，獲得最優(yōu)解q⁺＝(0.0452,0.0391,0.0356,0.0553,0.0007,0.0492,0.0357,0.0347,0.0222,0.0262)；

最劣解q⁺＝(0.0137,0.0163,0.0173,0.0,0.0003,0.0119,0.0139,0.0140,0.0177,0.0196)。

基于歐幾里德范數(shù)作為距離的測(cè)度，計(jì)算出每組檢測(cè)結(jié)果對(duì)應(yīng)的指標(biāo)到最優(yōu)解的距離和最劣解的距離得到四組檢測(cè)結(jié)果對(duì)應(yīng)指標(biāo)到最優(yōu)解的距離最劣解距離

每組檢測(cè)結(jié)果對(duì)應(yīng)的指標(biāo)對(duì)于最優(yōu)解的接近度即檢測(cè)結(jié)果的可靠度指數(shù)c＝(0.813,0.6843,0.1047,0.3681)，判斷可知該四組檢測(cè)結(jié)果對(duì)應(yīng)指標(biāo)的優(yōu)劣關(guān)系為：c1>c2>c4>c3，可知第一組檢測(cè)結(jié)果對(duì)應(yīng)的輪對(duì)尺寸檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量結(jié)果最為理想，而第三組檢測(cè)結(jié)果對(duì)應(yīng)的測(cè)量結(jié)果最不理想。該結(jié)論與實(shí)際輪對(duì)尺寸測(cè)量值的偏差分析的結(jié)果一致，該方法滿足現(xiàn)場(chǎng)輪對(duì)尺寸檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)結(jié)果的可靠度的要求。