一种基于假设检验的轨道电路仿真模型校核验证方法

摘要

本发明涉及一种基于假设检验方法的ZPW2000A轨道电路仿真模型校核验证的方法，属于高速铁路信号系统技术领域。首先通过计算仿真模型可能测量点的相对灵敏度确定ZPW2000A轨道电路最终测量点，同时通过蒙特卡洛方法对仿真模型可能测量点的幅值数据进行计算得到检验统计量概率的区间分布函数，并求取ZPW2000A轨道电路的超椭球面接收域，最后通过测量ZPW2000A轨道电路最终测量点的信号幅值来验证ZPW2000A轨道电路与仿真模型的一致性。本发明方法利用样本数据推断出仿真模型与实物模型是否一致，验证所用的方法简单有效，具有严谨的理论依据和良好的可操作性，结论可靠性高。本发明建立的校核验证方法，可广泛用于高速铁路或普通铁路的轨道电路仿真系统的校核验证。

主权项

一种基于假设检验的ZPW2000A轨道电路仿真模型的校核验证方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：(1)计算仿真模型可能测量点的相对灵敏度确定ZPW2000A轨道电路最终测量点；(2)采用蒙特卡洛方法对仿真模型最终测量点的幅值数据进行计算，得到检验统计量概率的区间分布函数；(3)求取ZPW2000A轨道电路的超椭球面接收域；(4)验证ZPW2000A轨道电路与仿真模型的一致性；所述步骤(1)具体包括：1‑1)首先设定原假设和备选假设，即原假设：ZPW2000A轨道电路与仿真模型一致；备选假设：ZPW2000A轨道电路与仿真模型不一致；1‑2)其次采用仿真模型确定ZPW2000A轨道电路每个元器件电阻抗值对于该元器件的可能测量点的相对灵敏度即其中ΔT表示可能测量点输出幅值的变化程度，T表示可能测量点输出的幅值，ΔT/T表示可能测量点输出幅值的相对变化程度，Δx表示元器件电阻抗值的变化程度，x表示元器件的电阻抗值，Δx/x表示元器件电阻抗值的相对变化程度；1‑3)找出每一个元器件电阻抗值变化时每个可能测量点中相对灵敏度达到最大的点，定义为单参数灵敏度最大点；1‑4)统计所有元器件电阻抗值变化时每个可能测量点成为单参数灵敏度最大点的次数，定义为该可能测量点的最大灵敏度次数；1‑5)最后将前Q个最大灵敏度次数最多的可能测量点作为ZPW2000A轨道电路的最终测量点；所述步骤(2)具体包括：2‑1)首先按仿真模型元器件电阻抗标称值及容差分布随机设置一次仿真模型的元器件电阻抗值，同时进行仿真模型的M次有输入噪声和测量噪声的实验，并通过取平均的方式求得最终测量点的幅值，此即为检验统计量的一个样本；这样总共进行N次之前的仿真实验，采集得到N个所有最终测量点的测量值，即为检验统计量的N,N的范围为100000～1000000；2‑2)接着将N个样本中Q个最终测量点的幅值均从小到大各均匀分为k个部分，则检验统计量的N个样本数据分为k^Q个部分,每一部分构成一超立方体，同时统计每部分中样本数据占总体样本数据的比例，所述比例即为检验统计量的概率值，设组成原假设成立时检验统计量概率的区间分布函数如公式(1)所示：式(1)中u_j表示第j个最终测量点信号的幅值，x₁,...,x_j,...,x_Q分别表示Q个最终测量点，0≤m_j<n_j≤k,j＝1,2,...,Q，m_j,n_j为该式中总范围的幅值系数；所述步骤(3)具体包括：3‑1)首先将检验统计量的区域概率值从大到小进行排序；3‑2)其次确定假设检验的显著性水平α；然后从大到小依次顺序累加检验统计量的区域概率值，直到其概率累加和等于1‑α，q表示检验统计量的区域概率值从大到小进行排序后的序号；m_j,q表示在排序为q的区域的幅值系数；如公式(2)所示：此时得到一个由一组具有相同或相近概率值的超立方体组成的空间区域，并标记出每个超立方体的中心位置组成的临界边界；3‑3)最后采用非线性最小二乘法拟合临界边界并生成接收域的空间范围，如公式(3)所示：其中a_j是超椭球面的每一维度的中心位置，b_j是每一维度的半轴长，j＝1,2,...,Q；所述步骤(4)具体包括：测量M次ZPW2000A轨道电路中Q个最终测量点的信号幅值，取平均后判断其值是否落在接收域的空间范围内；若是，则认为原假设成立，即ZPW2000A轨道电路与仿真模型一致；反之则认为备选假设成立，即ZPW2000A轨道电路与仿真模型不一致。