高速铁路接触网状态退化评估

摘要

随着我国高速铁路的飞速发展，接触网系统的重要性不言而喻，为了保证安全稳定的供电，要求我们能评估出接触网当前的退化状态，分析其状态退化的趋势，对其进行状态退化研究不但可以提高供电的稳定性，也可以优化维修成本和维修计划，做为视情维修的依据。
　　本文首先从分析接触网系统的结构和接触网故障与状态退化之间的关系入手，提出应整体评估接触网系统的退化状态;对传统利用单个参数量进行评价的方式缺点进行分析，得出应利用多参数融合来判断接触网的性能退化状态。在对比分析多种状态评估方法的基础上，选取模糊综合评价法和隐Markov模型对高铁接触网状态退化评估。
　　依据指标的选取原则建立了指标的三层层次结构体系，在建立的评估指标体系的基础上深入探讨了模糊综合评价法在高铁接触网状态退化评估中的建模;分析了常规的权重计算方法——层次分析法，针对层次分析法完全依赖专家主观意愿的缺点采用均衡函数进行了客观改进;探讨了几种隶属度函数，结合高铁接触网运行特点选择正态分布隶属度函数来计算评价矩阵，避免了专家打分的主观无依据性;结合实测数据探讨了模糊综合评价法在高铁接触网状态退化评估中的应用，并与采用常权计算进行比较，证明采用变权改进的评估结果更合理。
　　论述了离散HMM的建模原理以及在实际应用中的改进，结合HMM模型进行了高铁接触网退化状态评估的建模。在HMM模型训练之前利用通信编码领域quantiz算法对数据进行标量量化。利用广州南—清远某段线路实测数据，针对高铁接触网在不同运行状态下7种检测数据进行HMM的识别应用，依据建模步骤在Matlab环境下开发了状态识别的程序。在不同量化精度下进行了识别的对比，证明了不同量化精度对离散HMM的训练和识别结果有影响。最后对接触网性能退化进行定量分析，绘制的性能退化指标(PDV)曲线符合接触网性能退化趋势。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究意义

1．3 接触网状态退化评估研究现状

1．4 论文主要工作

第2章 高铁接触网状态退化分析

2．1 高速铁路接触网状态退化评估基础

2．1．1 高铁接触网的结构

2．1．2 接触网的故障与状态退化关系

2．1．3 高铁接触网检测参数量分析

2．2 状态退化评估的常用方法

2．2．1 缺陷扣分法

2．2．2 故障树分析法

2．2．3 模糊综合评价法

2．2．4 神经网络法

2．2．5 隐Markov模型法

2．3 高铁接触网转化状态评估方法的选取

2．4 本章小结

第3章 基于模糊综合评价的接触网状态退化评估

3．1 接触网退化状态分级

3．2 指标体系建立

3．2．1 指标的选取

3．2．2 指标规范化

3．3 接触网模糊综合评价

3．3．1 评价模型

3．3．2 模糊算子选择

3．4 指标权重的计算

3．4．1 层次分析法计算常权

3．4．2 基于均衡函数的变权改进

3．5 评价矩阵的计算

3．5．1 隶属度函数

3．5．2 正态分布隶属度函数

3．6 实例应用

3．6．1 采用变权计算分析

3．6．2 与采用常权计算比较分析

3．7 本章小结

第4章 基于HMM的高铁接触网状态退化评估

4．1 隐Markov模型的基本算法

4．1．1 Forward算法

4．1．2 Baum-Welch算法

4．2 接触网状态退化转移

4．3 高铁接触网HMM的训练

4．3．1 特征参数的标量量化

4．3．2 HMM训练前的改进措施

4．3．3 HMM的训练过程

4．4 高铁接触网退化状态评估

4．4．1 接触网退化状态识别

4．4．2 接触网性能退化指标

4．5 实例应用

4．5．1 基于HMM的接触网状态退化识别应用

4．5．2 不同量化精度下识别的对比

4．5．3 接触网性能退化的定量分析

4．6 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

附录