一种轨道交通系统运行安全评估方法

摘要

本发明公开了交通技术和安全技术领域中的一种轨道交通系统运行安全评估方法。本发明首先确定评估对象的安全相关变量；获取安全相关变量的数据；然后对安全相关变量的数据预处理；最后确定评估对象的安全域的边界；并对系统运行安全评估。本发明实现了轨道交通系统及其局部子系统或关键设备的定量化安全状态评价和趋势预测，对实现轨道交通系统的高水平安全保障具有重要的理论和现实意义。

主权项

一种轨道交通系统运行安全评估方法，其特征是该方法包括以下步骤：步骤1：确定轨道交通系统待评估对象的安全相关变量，所述待评估对象为轨道交通整体系统，或所述整体系统中的局部子系统，或所述局部子系统中的关键设备；所述安全相关变量为所述待评估对象确定的系统中的、对行车安全性影响较大的因素，包括速度、轨道不平顺度、安全间隔、弓网电压/电流、横风、轮缘值；步骤2：所述安全相关变量的具体数据，取自以下三种途径中的至少一种：途径一：现场采集系统运行实时数据；途径二：采用Simpack、Adams/Rail和Simulink动力学仿真软件搭建轨道交通系统中车辆、轨道、弓网局部子系统及耦合后整体系统的仿真模型获取所需的仿真数据；途径三：相关研究机构的共享研究数据；步骤3：对安全相关变量的数据进行预处理，采用缩放、滤波、数据协调、滑动平均、小波消噪、希尔伯特变换技术中的至少一种，消除数据中的奇异点，降低噪声和干扰的成分，使数据集可直接应用于后续安全域估计；步骤4：基于多元统计分析的方法或基于数据智能分类的方法，确定评估对象的安全域的边界；所述基于多元统计分析的方法为：步骤4.1.1：将预处理后的数据集进行中心化和标准化；步骤4.1.2：采用累计方差贡献率法或交叉检验法确定主元个数，并经数据验证，确定主元模型；步骤4.1.3：计算设定检验水平下的统计变量平方预估误差和得分向量的标准平方和的阈值，将该阈值作为统计变量空间的安全域边界；所述基于数据智能分类的方法为：步骤4.2.1：选取指定的安全评价指标和评判准则，对预处理后各种工况下的数据进行标记；步骤4.2.2：将标记后数据按设定比例分为训练数据和测试数据，选定核函数和分类面确定算法，完成支持向量机模型的初始化；步骤4.2.3：利用训练数据训练支持向量机模型，并利用测试数据进行分类器性能检验，得到安全相关变量空间的安全域边界；步骤5：根据所述统计变量空间或安全相关变量空间，确定系统实时状态数据在其中的点，即系统实时运行状态点，将所述系统实时运行状态点与所对应空间的安全域边界进行比较；若该点落在安全域边界之外，则评定系统此时处于“不安全”状态，并计算此时状态点距离安全域边界的距离，估计出系统此时不安全的程度，距离安全域边界越远，不安全程度越高；若该点位于安全域边界以内，则评定系统此时处于“安全”状态，并计算此时状态点距离安全域边界的距离，估计出系统此时的安全裕度；若该点正好位于安全域边界上，则评定系统此时处于临界状态；所述统计变量平方预估误差的计算公式为：SPE_i＝e_ie_i^T＝X_(i)(I‑P_kP_k^T)X_(i)^T其中：SPE_i为第i时刻的统计变量平方预估误差；e_i为残差矩阵的第i行；X_(i)为过程变量第i时刻的采样；P_k为前k个负荷向量组成的负荷矩阵。