本發(fā)明屬于交通安全工程領域，具體涉及一種城軌車輛輪對尺寸檢測系統(tǒng)檢測結(jié)果可靠度的確定方法。

背景技術：

輪對作為城軌車輛的重要組成部分，不僅承載著整個列車的全部重量，還需承受列車在運行過程中的制動力和各種摩擦力，輪對的外形尺寸直接影響著列車運行的安全穩(wěn)定。為了能夠及時的獲取城軌車輛輪對的外部特征情況，需要持續(xù)獲得準確的輪對尺寸參數(shù)。目前諸多研發(fā)機構和公司開發(fā)出多種輪對尺寸檢測系統(tǒng)。各檢測系統(tǒng)的原理和方法有所不同，皆不可避免的會產(chǎn)生檢測效果有偏差的共性特點，所以由系統(tǒng)檢測的輪對尺寸參數(shù)會存在準確性不可靠的問題。

目前，關于輪對幾何參數(shù)測量系統(tǒng)測量值不確定度分析和誤差分析，有關學者做了大量的研究，西南交通大學的劉李瑩在論文《便攜式鐵道車輪外形測量儀的準確度研究》提出了測量機構不確定度評價的方法，進一步提高了輪對尺寸檢測系統(tǒng)的測量精度；西南交通大學的張英春介紹了鐵路車輪外形測量儀直徑標定模型，并對不確定度進行分析，為測量儀的測量準確度提供了保障。但是，現(xiàn)有的輪對尺寸檢測技術均不能直觀地判斷檢測系統(tǒng)每一次檢測結(jié)果的可靠程度。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種城軌車輛輪對尺寸檢測系統(tǒng)檢測結(jié)果可靠度的確定方法，從而直觀地判斷檢測系統(tǒng)每一次檢測結(jié)果的可靠程度。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術解決方案是：一種城軌車輛輪對尺寸檢測系統(tǒng)檢測結(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：確定城軌車輛輪對尺寸檢測系統(tǒng)檢測結(jié)果的影響因素，以及各影響因素指標；

步驟2，指標標準化處理：對步驟1中確定的影響因素指標進行標準化處理；

步驟3，確定指標重要度：在步驟2指標標準化處理的基礎上，結(jié)合變異系數(shù)法，確定指標的重要度的計算方法；

步驟4，計算檢測結(jié)果的可靠度指數(shù)：使用topsis法計算城軌車輛輪對尺寸檢測系統(tǒng)檢測結(jié)果的可靠度指數(shù)；

步驟5，獲取最佳測量結(jié)果：根據(jù)步驟4計算出的可靠度指數(shù)，確定最終的輪對尺寸檢測系統(tǒng)檢測結(jié)果。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其顯著優(yōu)點是：(1)采用變異系數(shù)法確定各影響因素下指標的重要度，避免了指標類型不同對可靠度判斷的影響；(2)利用topsis法比較充分的利用指標數(shù)據(jù)，對指標無特殊要求；(3)較直觀地反映輪對尺寸檢測系統(tǒng)測量結(jié)果的可靠性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明城軌車輛輪對尺寸檢測系統(tǒng)檢測結(jié)果可靠度的確定方法的流程圖。

圖2為可靠度計算中各影響因素下的指標層次圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。

結(jié)合圖1，本發(fā)明城軌車輛輪對尺寸檢測系統(tǒng)檢測結(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：確定城軌車輛輪對尺寸檢測系統(tǒng)檢測結(jié)果的影響因素，以及各影響因素指標；

結(jié)合圖2，所述的城軌車輛輪對尺寸檢測系統(tǒng)檢測結(jié)果的影響因素，包括傳感器設置因素、現(xiàn)場環(huán)境因素、算法處理因素和車輛影響因素；

所述傳感器設置因素包括曝光時間和傳感器采樣頻率；所述現(xiàn)場環(huán)境因素包括光照影響度和現(xiàn)場溫度影響度；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)；所述車輛影響因素包括同軸檢測偏差、同轉(zhuǎn)向架檢測偏差和同車廂檢測偏差。

步驟2，指標標準化處理：對步驟1中確定的影響因素指標進行標準化處理；所述指標標準化處理，具體如下：

城軌車輛輪對尺寸檢測系統(tǒng)檢測結(jié)果的影響因素指標包括正向指標和逆向指標，將正向指標和逆向指標做標準化處理，轉(zhuǎn)化成同一量綱指標類型；各影響因素指標體系中包括m組檢測結(jié)果，每組檢測結(jié)果中包括n項指標類型，其中xij表示第i組檢測結(jié)果對應的影響因素中第j項指標數(shù)值；

對正向指標進行處理得pij：

對逆向指標進行處理得pij：

標準化處理后，得到各影響因素指標數(shù)據(jù)矩陣p如下式：

步驟3，確定指標重要度：在步驟2指標標準化處理的基礎上，結(jié)合變異系數(shù)法，確定指標的重要度的計算方法，具體如下：

(3.1)在各影響因素下的指標數(shù)據(jù)體系中，求取每項指標的均值計算每項指標的標準差

其中，影響因素指標體系中包括m組檢測結(jié)果，每組檢測結(jié)果中包括n項指標類型，xij表示第i組檢測結(jié)果對應的影響因素中第j項指標數(shù)值；

(3.2)計算各指標的變異系數(shù)進一步計算各項指標的重要度

步驟4，計算檢測結(jié)果的可靠度指數(shù)：使用topsis法計算城軌車輛輪對尺寸檢測系統(tǒng)檢測結(jié)果的可靠度指數(shù)，具體如下：

(4.1)topsis法是通過計算各影響因素指標和理想化指標間的密切程度來排名的方法；由步驟2得到的各影響因素指標數(shù)據(jù)矩陣p，構成規(guī)范化的決策矩陣t：

規(guī)范化決策矩陣t中zij計算過程如下式所示：

(4.2)構造規(guī)范化決策矩陣的加權決策矩陣q，其元素為qij，qij＝wj·zij，i＝1,2,3,...,m；j＝1,2,3,...,n；wj第j項指標的重要度；加權決策矩陣q為：

確定加權決策矩陣q的最優(yōu)解和最劣解：

最優(yōu)解：

最劣解：

(4.3)計算各檢測結(jié)果對應的指標到最優(yōu)解的距離各檢測結(jié)果對應的指標到最劣解的距離用歐幾里得范數(shù)作為距離的測度，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：

每一檢測結(jié)果對應指標對于最優(yōu)解的相對接近度即可靠度指數(shù)ci：

步驟5，獲取最佳測量結(jié)果：根據(jù)步驟4計算出的可靠度指數(shù)，確定最終的輪對尺寸檢測系統(tǒng)檢測結(jié)果。

根據(jù)步驟4中獲得的每個檢測結(jié)果的可靠度指數(shù)，當可靠度指數(shù)越接近1時，輪對尺寸檢測系統(tǒng)的檢測結(jié)果與標準輪對尺寸偏差越小，檢測結(jié)果的準確性越高；可靠度指數(shù)最接近1的檢測結(jié)果為準確性最高的檢測結(jié)果。

實施例1

以現(xiàn)場安裝的輪對尺寸檢測系統(tǒng)為研究對象，獲取該系統(tǒng)檢4組測結(jié)果對應各影響因素下的指標。每組輪對尺寸檢測系統(tǒng)的檢測結(jié)果都對應一組影響因素指標，包括傳感器設置因素、現(xiàn)場環(huán)境因素、算法處理因素和車輛影響因素。該四個方面影響因素下的指標可靠度計算對象：xij＝[曝光時間，傳感器采樣頻率，光照影響度，現(xiàn)場溫度影響度，內(nèi)端面傾角，融合度偏差，有效幀數(shù)，同軸檢測偏差，同轉(zhuǎn)向架檢測偏差，同車廂檢測偏差]，每組評價對象中包括10個指標，其中1≤i≤4。則四組評價對象分別為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數(shù)據(jù)標準化處理后，得標準化指標數(shù)據(jù)矩陣p：

在指標標準化處理的基礎上，結(jié)合變異系數(shù)法確定指標重要度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)選過程，根據(jù)標準化指標數(shù)據(jù)獲得規(guī)范化決策矩陣t：

在構造規(guī)范化決策矩陣得到加權決策矩陣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)作為距離的測度，計算出每組檢測結(jié)果對應的指標到最優(yōu)解的距離和最劣解的距離得到四組檢測結(jié)果對應指標到最優(yōu)解的距離最劣解距離

每組檢測結(jié)果對應的指標對于最優(yōu)解的接近度即檢測結(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結(jié)果對應指標的優(yōu)劣關系為：c1>c2>c4>c3，可知第一組檢測結(jié)果對應的輪對尺寸檢測系統(tǒng)的測量結(jié)果最為理想，而第三組檢測結(jié)果對應的測量結(jié)果最不理想。該結(jié)論與實際輪對尺寸測量值的偏差分析的結(jié)果一致，該方法滿足現(xiàn)場輪對尺寸檢測系統(tǒng)檢測結(jié)果的可靠度的要求。