谱互相关系数的弓网匹配性能评估方法

摘要

本发明公开了一种谱互相关系数的高速铁路弓网匹配性能评估方法。针对高速铁路接触网和受电弓选型问题，提出一种接触网和受电弓动态抬升量连续频谱皮尔逊互相关系数的弓网匹配性能评估方法。本发明对弓网运行的动态抬升量数据进行预处理，剔除异常数据，保证数据可靠性；使用自回归模型法构造接触网和受电弓动态抬升量连续频谱，利用抬升谱对比分析弓网匹配性能产生差别的原因；计算弓网抬升谱皮尔逊互相关系数，量化弓网匹配性能优劣的指标，最终对弓网匹配性能优劣做出判断。分析表明，使用本发明方法可直观比较不同类型弓网匹配特性的差异，明确造成匹配性能不佳的频带范围，定量比较弓网匹配性能，为高速铁路弓网选型提供了一种新的评估方法。

主权项

谱互相关系数的弓网匹配性能评估方法，在高速铁路弓网选型中评估不同类型的弓网匹配的性能，通过构造接触网和受电弓动态抬升量连续频谱，计算弓网抬升谱的皮尔逊互相关系数量化评估弓网匹配性能以明确弓网选型构造参数，其具体工作步骤包含：A、接触网和受电弓动态抬升量数据的预处理a.检验原始数据是否符合本方法要求：应用于本方法的实测或仿真的接触网和受电弓动态抬升量数据，其实测或仿真时弓网运行的距离应不少于所选铁道线路十跨的距离；b.剔除接触网和受电弓抬升量数据中残差超过标准差3倍的数据；B、自回归AR(Auto Regressive)模型法构造接触网和受电弓动态抬升量连续频谱接触网或受电弓抬升量数据为离散数据，其AR模型可用如下差分方程表示：$x\left(n\right)=-\underset{k=1}{\overset{p}{\Sigma }}{a}_{k}x(n-k)+e\left(n\right)---\left(1\right)$其中，x(n)表示接触网或受电弓抬升量数据的离散序列；e(n)为白噪声序列，其方差为σ²；p为模型的阶次；a_k为AR模型参数，k＝1,2,…,p；求解出AR模型的参数σ²和a_k，根据连续频谱的定义可以得到x(n)的连续频谱为：$S_x\left(\omega \right)=\frac{{\sigma }^2}{{|1+\underset{k=1}{\overset{p}{\Sigma }}{a}_k{e}^{-\mathrm{j\omega k}}|}^2}---\left(2\right)$其中，ω为圆频率，即得到接触线和受电弓抬升量的连续频谱S_c和S_p；C、计算弓网抬升谱皮尔逊互相关系数弓网抬升谱皮尔逊互相关系数的计算公式如下：$C_s=\frac{\Sigma (S_c\left(i\right)-\overline{S_c})·\Sigma (S_p\left(i\right)-\overline{S_p})}{\sqrt{\Sigma {(S_c\left(i\right)-\overline{S_c})}^2·\sqrt{\Sigma {(S_p\left(i\right)-\overline{S_p})}^2}}}---\left(3\right)$其中，S_c(i)和S_p(i)分别表示接触网和受电弓抬升量连续频谱序列的第i项的值，i的取值范围为所求得的连续频谱的第一项至最后一项；上划线表示均值；皮尔逊互相关系数计算结果精确到小数点后4位；D、评估弓网匹配性能a.根据接触网和受电弓动态抬升量连续频谱，定性比较不同弓网类型匹配性能，对比接触网和受电弓抬升谱的差异可以明确造成该类型弓网匹配性能不佳的频带范围；b.根据弓网抬升谱皮尔逊互相关系数，定量比较不同弓网类型匹配性能，互相关系数较大则可以认为匹配性能较好，输出判断结果至后续处理设备。