專(zhuān)利名稱(chēng)：一種脫軌系數(shù)的預(yù)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鐵路安全技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種脫軌系數(shù)的預(yù)測(cè)方法。
背景技術(shù)：
隨著世界鐵路向高速化，重載化，大運(yùn)量和高密度的邁進(jìn)，列車(chē)運(yùn)行的安全問(wèn)題備受關(guān)注。列車(chē)脫軌會(huì)帶來(lái)生命和財(cái)產(chǎn)的重大損失，因此，列車(chē)安全運(yùn)行的最基本要求是保證列車(chē)不發(fā)生脫軌事故。自從1908年法國(guó)學(xué)者Nadal提出了著名的脫軌系數(shù)判別準(zhǔn)則以來(lái)， 脫軌系數(shù)已成為研究列車(chē)脫軌問(wèn)題的重要指標(biāo)。因此，獲取脫軌系數(shù)具有重要的理論和實(shí)際意義。國(guó)內(nèi)外評(píng)判車(chē)輛是否脫軌的基本指標(biāo)是脫軌系數(shù)Q/P，即某一時(shí)刻作用在車(chē)輪上的橫向力Q和垂向力P的比值Ο /Ρ)。根據(jù)自身情況、研究成果及應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，各國(guó)采用了不盡相同的脫軌評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)《鐵道車(chē)輛動(dòng)力學(xué)性能評(píng)定和試驗(yàn)鑒定規(guī)范》(GB5599-85)規(guī)
定，為防止脫軌，車(chē)輛脫軌系數(shù)應(yīng)符合的條件為
權(quán)利要求
1.一種脫軌系數(shù)的預(yù)測(cè)方法，其特征是該方法包括以下步驟 步驟1 利用軌道檢測(cè)車(chē)檢測(cè)軌道的不平順數(shù)據(jù)；步驟2 通過(guò)步驟1采集的不平順數(shù)據(jù)，利用ADAMS/RAIL軟件建立模型仿真求得軌道的垂向輪軌力和橫向輪軌力，進(jìn)而求得脫軌系數(shù)，并對(duì)脫軌系數(shù)歸一化處理；步驟3 利用歸一化后的脫軌系數(shù)對(duì)算法改進(jìn)的NARX神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行訓(xùn)練，并通過(guò)指定網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)價(jià)函數(shù)確定NARX神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型的權(quán)值和閾值的優(yōu)化效果；步驟4 將步驟1采集的數(shù)據(jù)輸入訓(xùn)練后的算法改進(jìn)的NARX神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型得到脫軌系數(shù)，用均方根誤差法對(duì)該模型評(píng)價(jià)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脫軌系數(shù)的預(yù)測(cè)方法，其特征是所述軌道不平順數(shù)據(jù)包括左軌高低不平順數(shù)據(jù)、左軌軌向不平順數(shù)據(jù)、右軌高低不平順數(shù)據(jù)和右軌軌向不平順數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脫軌系數(shù)的預(yù)測(cè)方法，其特征是所述歸一化公式為
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脫軌系數(shù)的預(yù)測(cè)方法，其特征是所述NARX神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型的中間層節(jié)點(diǎn)采用tan-sigmoid函數(shù)，輸出層節(jié)點(diǎn)采用線性函數(shù)；輸入層節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)為 4，中間層節(jié)點(diǎn)數(shù)目為15，輸出層節(jié)點(diǎn)數(shù)目為1，輸入延遲和輸出延遲都為設(shè)定時(shí)間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種脫軌系數(shù)的預(yù)測(cè)方法，其特征是所述對(duì)算法改進(jìn)的NARX 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行訓(xùn)練的方法為改進(jìn)的正則化算法。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種脫軌系數(shù)的預(yù)測(cè)方法，其特征是所述改進(jìn)的正則化算法的網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)價(jià)函數(shù)F(w) = (I-Y)Ed+y Ew 式中F(w)為網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)價(jià)函數(shù)值； w為權(quán)值；Y為修正因子，0≤γ≤1，這里取0.3 ； Ew為網(wǎng)絡(luò)所有權(quán)值或閾值的平方和； 為網(wǎng)絡(luò)誤差的平方和。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種脫軌系數(shù)的預(yù)測(cè)方法，其特征是所述Ew和&的計(jì)算公式分別為
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種脫軌系數(shù)的預(yù)測(cè)方法，其特征是所述中間層的激活函數(shù)為/0) = :^17-1;輸出層的線性處理函數(shù)為fQ(x) =x，且輸出層和中間層權(quán)值修正量 1 + e~分別為
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種脫軌系數(shù)的預(yù)測(cè)方法，其特征是所述輸出層和中間層權(quán)值的調(diào)整分別為
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脫軌系數(shù)的預(yù)測(cè)方法，其特征是所述均方根誤差法的公式為
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了鐵路安全技術(shù)領(lǐng)域中的一種脫軌系數(shù)的預(yù)測(cè)方法。首先利用軌檢車(chē)采集軌道的左軌高低不平順、左軌軌向不平順、右軌高低不平順和右軌軌向不平順數(shù)據(jù)；然后利用專(zhuān)業(yè)軟件ADAMS/RAIL對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真，得到輪軌力數(shù)據(jù)，即垂向輪軌力和橫向輪軌力，進(jìn)而求得脫軌系數(shù)，并對(duì)脫軌系數(shù)歸一化處理；選取訓(xùn)練樣本訓(xùn)練NARX神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；對(duì)訓(xùn)練好的NARX神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行測(cè)試，輸出測(cè)試后的脫軌系數(shù)數(shù)據(jù)；對(duì)測(cè)試樣本中的脫軌系數(shù)數(shù)據(jù)和測(cè)試后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到的脫軌系數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，評(píng)價(jià)NARX神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型的性能。本發(fā)明能夠精確預(yù)測(cè)脫軌系數(shù)，提過(guò)了對(duì)鐵路行車(chē)安全評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性，對(duì)軌道交通安全控制具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
文檔編號(hào)G06N3/08GK102567786SQ20111041571
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者張媛, 張道于, 朱躍, 秦勇, 賈利民, 邢宗義, 陳皓 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)