铁路货车曲线通过性能可靠性评估方法和装置

摘要

本申请涉及一种铁路货车曲线通过性能可靠性评估方法、装置、计算机设备、系统和存储介质。所述方法包括：获取目标类别铁路货车在一个定检周期内的曲线通过性能地面监测数据；获取目标类别铁路货车的定检信息；根据车号匹配目标类别铁路货车的曲线通过性能地面监测数据和定检信息，得到每辆铁路货车的曲线通过性能数据和对应的运用时间；根据每辆铁路货车的曲线通过性能数据进行曲线通过性能失效评估，得到目标类别铁路货车的曲线通过性能可靠性样本；根据所述曲线通过性能可靠性样本进行可靠性评估，得到目标类别铁路货车的可靠性指标。采用本方法能实现对目标类别的铁路货车的曲线通过性能的可靠性进行准确的评估。

说明书

技术领域

本申请涉及可靠性评估技术领域，特别是涉及一种铁路货车曲线通过性能可靠性评估方法、装置、计算机设备、系统和存储介质。

背景技术

铁路货车是一种典型的机械系统，在曲线路段高速行驶时，容易因曲线通过性能不足而导致铁路货车脱轨事件的发生。因此，曲线通过性能的可靠性评估对铁道火车的运行安全、设计、制造、检修周期以及标准指定具有重要意义。然而，传统铁路货车曲线通过性能的可靠性评估是通过车辆曲线通过性能试验进行，由于评估的样本数量少、结果不稳定、代价高等问题，则导致无法对铁路货车曲线通过性能的可靠性进行准确的评估。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种铁路货车曲线通过性能可靠性评估方法、装置、计算机设备、系统和存储介质，能够准确的评估铁路货车曲线通过性能的可靠性。

第一方面，提供了一种铁路货车曲线通过性能可靠性评估方法，所述方法包括：

从车辆曲线通过性能地面监测中心服务器中获取目标类别铁路货车在一个定检周期内的曲线通过性能地面监测数据；曲线通过性能地面监测数据包括铁路货车的车号、监测时间和曲线通过性能数据；曲线通过性能数据包括铁路货车的横向力、脱轨系数、轮重减载率、速度、轴重、总重、通过曲线半径以及累计走行里程；

从铁路货车技术管理系统中获取目标类别铁路货车的定检信息；定检信息包括铁路货车的定检时间；

根据车号匹配目标类别铁路货车的曲线通过性能地面监测数据和定检信息，得到每辆铁路货车的曲线通过性能数据和对应的运用时间；运用时间是指铁路货车在定检周期内的运用时间；

根据每辆铁路货车的曲线通过性能数据，得到目标类别铁路货车的曲线通过性能可靠性样本；曲线通过性能可靠性样本包括失效评估数据以及运用时间；失效评估数据用于评估铁路货车是否达到货车曲线通过性能失效评估标准；

根据曲线通过性能可靠性样本进行可靠性评估，得到目标类别铁路货车的可靠性指标。

在其中一个实施例中，根据曲线通过性能可靠性样本进行可靠性评估，得到目标类别铁路货车的可靠性指标的步骤包括：根据曲线通过性能可靠性样本，建立威布尔分布函数；根据威布尔分布函数进行可靠性评估，得到目标类别货车的可靠性指标。

在其中一个实例中，根据曲线通过性能可靠性样本，建立威布尔分布函数的步骤包括：

基于以下表达式建立威布尔分布函数：

其中，F(t)为威布尔分布函数；t

在其中一个实施例中，可靠性评估包括参数点估计和置信区间估计。

在其中一个实施例中，可靠性指标包括可靠度分布函数、可靠寿命函数、故障率函数、可靠度置信下限以及可靠寿命置信下限。

第二方面，提供了一种铁路货车曲线通过性能可靠性评估装置，该装置包括第一获取模块、第二获取模块、数据匹配模块、样本生成模块以及可靠性评估模块；

其中，第一获取模块用于从车辆曲线通过性能地面监测中心服务器中获取目标类别铁路货车在一个定检周期内的曲线通过性能地面监测数据；曲线通过性能地面监测数据包括铁路货车的车号、监测时间和曲线通过性能数据；曲线通过性能数据包括铁路货车的横向力、脱轨系数、轮重减载率、速度、轴重、总重、通过曲线半径以及累计走行里程。第二获取模块用于从铁路货车技术管理系统中获取目标类别铁路货车的定检信息；定检信息包括铁路货车的定检时间。数据匹配模块用于根据车号匹配目标类别铁路货车的曲线通过性能地面监测数据和定检信息，得到每辆铁路货车的曲线通过性能数据和对应的运用时间；运用时间是指铁路货车在定检周期内的运用时间。样本生成模块用于根据每辆铁路货车的曲线通过性能数据进行曲线通过性能失效评估，得到目标类别铁路货车的曲线通过性能可靠性样本；曲线通过性能可靠性样本包括失效评估数据以及运用时间；失效评估数据用于评估铁路货车是否达到货车曲线通过性能失效评估标准。可靠性评估模块用于根据曲线通过性能可靠性样本进行可靠性评估，得到目标类别铁路货车的可靠性指标。

在其中一个实施例中，可靠性评估模块包括分布函数建立单元和可靠性指标生成单元。

其中，分布函数建立单元用于根据所述曲线通过性能可靠性样本，建立威布尔分布函数。可靠性指标生成单元用于根据所述威布尔分布函数进行可靠性评估，得到所述目标类别货车的可靠性指标。

第三方面，提供了一种计算机设备，该计算机设备包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行所述计算机程序时实现上述方法实施例中任一方法的步骤。

第四方面，提供了一种铁路货车曲线通过性能可靠性评估系统，该系统包括车辆曲线通过性能地面监测站、车辆曲线通过性能地面监测中心服务器以及上述第三方面实施例中的计算机设备；

其中，车辆曲线通过性能地面监测站连接车辆曲线通过性能地面监测中心服务器，用于监测曲线通过性能地面监测数据，还用于将曲线通过性能地面监测数据上传至车辆曲线通过性能地面监测中心服务器。车辆曲线通过性能地面监测中心服务器连接计算机设备，并用于存储车辆曲线通过性能地面监测站上传的曲线通过性能地面监测数据。

第五方面，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例中任一方法的步骤。

上述一种铁路货车曲线通过性能可靠性评估方法、装置、计算机设备、系统和存储介质中，通过从车辆曲线通过性能地面监测中心服务器中获取目标类别铁路货车在一个定检周期内的曲线通过性能地面监测数据；而后，从铁路货车技术管理系统中获取目标类别铁路货车的定检信息；接着，根据车号匹配目标类别铁路货车的曲线通过性能地面监测数据和定检信息，得到每辆铁路货车的曲线通过性能数据和对应的运用时间；且，根据每辆铁路货车的曲线通过性能数据进行曲线通过性能失效评估，得到目标类别铁路货车的曲线通过性能可靠性样本；最后，根据所述曲线通过性能可靠性样本进行可靠性评估，即可得到目标类别铁路货车的可靠性指标。基于此，通过根据每辆铁路货车的曲线通过性能数据进行曲线通过性能失效评估来获得目标类别铁路货车的曲线通过性能可靠性样本，使得铁路货车曲线通过性能可靠性评估的样本体量大、符合铁路货车实际运用条件；且通过对曲线通过性能可靠性样本进行可靠性评估，即可得到目标类别铁路货车的可靠性指标，也就实现对目标类别的铁路货车的曲线通过性能的可靠性进行准确的评估，同时降低了铁路货车曲线通过性能可靠性评估的成本。

附图说明

图1为一个实施例中铁路货车曲线通过性能可靠性评估方法的流程示意图；

图2为一个实施例中根据曲线通过性能可靠性样本进行可靠性评估，得到目标类别铁路货车的可靠性指标的步骤的流程示意图；

图3为一个实施例中铁路货车曲线通过性能可靠性评估装置的结构框图；

图4为一个实施例中可靠评估模块的结构框图；

图5为一个实施例中计算机设备的内部结构图；

图6为一个实施例中铁路货车曲线通过性能可靠性评估系统的结构框图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种铁路货车曲线通过性能可靠性评估方法，本实施例以该方法应用于计算机设备进行举例说明。本实施例中，该方法包括以下步骤102至步骤110。

步骤102，从车辆曲线通过性能地面监测中心服务器中获取目标类别铁路货车在一个定检周期内的曲线通过性能地面监测数据。

其中，车辆曲线通过性能地面监测中心服务器用于存储车辆曲线通过性能地面监测站上传的曲线通过性能地面监测数据。曲线通过性能地面监测数据包括铁路货车的车号、监测时间和曲线通过性能数据。曲线通过性能数据包括铁路货车的横向力、脱轨系数、轮重减载率、速度、轴重、总重、通过曲线半径以及累计走行里程。具体地，目标类别铁路货车是指经过车辆曲线通过性能地面监测站进行曲线通过性能监测的任意一种类别的铁路货车。定检周期是指目标类别铁路货车需按照相关规定定期进行检修的周期。其中，定检周期在实际应用中可以根据需求而灵活设置，在此不进行限制。

步骤104，从铁路货车技术管理系统中获取目标类别铁路货车的定检信息。

其中，定检信息包括目标类别铁路货车的定检时间；目标类别铁路货车的定检时间包括目标类别铁路货车的目标定检时间；目标定检时间是指距离目标类别铁路货车经过车辆曲线通过性能地面监测站对应的监测时间最近一次进行定期检修的时间。

步骤106，根据车号匹配目标类别铁路货车的曲线通过性能地面监测数据和定检信息，得到每辆铁路货车的曲线通过性能数据和对应的运用时间。

其中，运用时间是指铁路货车在定检周期内的运用时间。在其中一个实施例中，运用时间是每辆铁路货车对应的目标定检时间与曲线通过性能地面检测数据中对应的监测时间的差值。计算机设备可以根据每辆铁路货车的车号与目标类别铁路货车的曲线通过性能地面监测数据和定检信息进行匹配处理，从而获得每辆铁路货车的曲线通过性能数据和对应的运用时间。

步骤108，根据每辆铁路货车的曲线通过性能数据进行曲线通过性能失效评估，得到目标类别铁路货车的曲线通过性能可靠性样本。

其中，曲线通过性能可靠性样本包括失效评估数据以及运用时间。失效评估数据可以评估铁路货车是否达到货车曲线通过性能失效评估标准。计算机设备通过匹配处理后得到的每辆铁路货车的曲线通过性能数据进行曲线通过性能失效评估后，即可根据每辆铁路货车的曲线通过性能失效评估对应的结果得到目标类别铁路货车的曲线通过性能可靠性样本。

步骤110，根据所述曲线通过性能可靠性样本进行可靠性评估，得到所述目标类别铁路货车的可靠性指标。

计算机设备采用随机截尾数据处理算法对目标类别铁路货车的曲线通过性能可靠性样本进行可靠性评估，从而得到相应得目标类别铁路货车的可靠性指标。

上述铁路货车曲线通过性能可靠性评估方法中，通过从车辆曲线通过性能地面监测中心服务器中获取目标类别铁路货车在一个定检周期内的曲线通过性能地面监测数据；而后，从铁路货车技术管理系统中获取目标类别铁路货车的定检信息；接着，根据车号匹配目标类别铁路货车的曲线通过性能地面监测数据和定检信息，得到每辆铁路货车的曲线通过性能数据和对应的运用时间；且，根据每辆铁路货车的曲线通过性能数据进行曲线通过性能失效评估，得到目标类别铁路货车的曲线通过性能可靠性样本；最后，根据所述曲线通过性能可靠性样本进行可靠性评估，即可得到目标类别铁路货车的可靠性指标。基于此，上述铁路货车曲线通过性能可靠性评估方法通过根据每辆铁路货车的曲线通过性能数据进行曲线通过性能失效评估来获得目标类别铁路货车的曲线通过性能可靠性样本，使得铁路货车曲线通过性能可靠性评估的样本体量大、符合铁路货车实际运用条件；且通过对曲线通过性能可靠性样本进行可靠性评估，即可得到目标类别铁路货车的可靠性指标，也就实现对目标类别的铁路货车的曲线通过性能的可靠性进行准确的评估，同时降低了铁路货车曲线通过性能可靠性评估的成本。

在其中一个实施例中，如图2所示，根据曲线通过性能可靠性样本进行可靠性评估，得到目标类别铁路货车的可靠性指标的步骤包括：

步骤201，根据曲线通过性能可靠性样本，建立威布尔分布函数。

计算机设备可以根据曲线通过性能可靠性样本，建立威布尔分布函数。其中，威布尔分布函数可以但不限于是三参数威布尔分布函数。在其中一个实例中，根据曲线通过性能可靠性样本，建立威布尔分布函数的步骤包括：

基于以下表达式建立威布尔分布函数：

其中，F(t)为威布尔分布函数；t

步骤202，根据威布尔分布函数进行可靠性评估，得到目标类别货车的可靠性指标。

计算机设备可以根据建立的威布尔分布函数进行可靠性评估，从而得到目标类别货车的可靠性指标。在其中一个实施例中，可靠性评估包括参数点估计和置信区间估计。在其中一个实施例中，可靠性指标包括可靠度分布函数、可靠寿命函数、故障率函数、可靠度置信下限以及可靠寿命置信下限。

在一个具体示例中，在建立的威布尔分布函数是三参数威布尔分布函数时，可以基于三参数威布尔分布函数的表达式进行显著性试验，取显著性水平α＝0.1；假设三参数威布尔分布函数的表达式不成立，则该假设的拒绝域应大于某一数值；若检验统计量时间t落在拒绝域内，则三参数威布尔分布函数的表达式对应的函数关系成立是显著的。

基于三参数威布尔分布函数的表达式进行参数点估计，即可得到对应的可靠度分布函数、可靠度寿命函数以及故障率函数。

可靠度分布函数的表达式为：

其中，R(t)为可靠度分布函数；t

因此，根据上述可靠度分布函数的表达式即可得到目标类别铁路货车曲线通过性能可靠度随走行时间跨度的变化趋势，且可以计算出目标类别铁路货车走行不同时间跨度的可靠度数值。

可靠度寿命函数的表达式为：

其中，t(R)为可靠度寿命函数；t

因此，根据上述可靠度寿命函数的表达式即可计算出目标类别铁路货车可靠度为某一数值时，目标类别铁路货车的曲线通过性能可靠寿命。

故障率函数的表达式为：

其中，λ(t)为故障率函数；t

因此，根据上述故障率函数的表达式即可得到目标类别铁路货车曲线通过性能不足时对应的概率随走行时间跨度的变化趋势。

基于三参数威布尔分布函数的表达式进行置信估计，且选取置信度为γ＝95％，即可得到对应的可靠度置信下限以及可靠寿命置信下限。

可靠度置信下限的表达式为：

其中，R(t)′为可靠度置信下限；

由上述可靠度置信下限的表达式可以计算出，置信度为γ＝95％时，目标类别铁路货车曲线通过性能在某一时间跨度上的可靠度置信下限。

可靠寿命置信下限的表达式为：

其中，t(R)′为可靠度寿命置信下限；

由上述可靠寿命置信下限的表达式可以计算出，置信度为γ＝95％时，目标类别铁路货车在可靠度为某一限值时的曲线通过性能可靠寿命。此外，只要曲线通过性能可靠性样本数据量足够大，则会使得置信估计结果的分散性较小，因此，参数点估计结果和置信限结果比较接近。以上仅为具体示例，实际应用中可以根据需求而灵活设置，在此不进行限制。

应该理解的是，虽然图1-2的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1-2中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中，如图3所示，提供了一种铁路货车曲线通过性能可靠性评估装置，该装置包括第一获取模块310、第二获取模块320、数据匹配模块330、样本生成模块340以及可靠性评估模块350；

其中，第一获取模块310用于从车辆曲线通过性能地面监测中心服务器中获取目标类别铁路货车在一个定检周期内的曲线通过性能地面监测数据；曲线通过性能地面监测数据包括铁路货车的车号、监测时间和曲线通过性能数据；曲线通过性能数据包括铁路货车的横向力、脱轨系数、轮重减载率、速度、轴重、总重、通过曲线半径以及累计走行里程。第二获取模块320用于从铁路货车技术管理系统中获取目标类别铁路货车的定检信息；定检信息包括铁路货车的定检时间。数据匹配模块330用于根据车号匹配目标类别铁路货车的曲线通过性能地面监测数据和定检信息，得到每辆铁路货车的曲线通过性能数据和对应的运用时间；运用时间是指铁路货车在定检周期内的运用时间。样本生成模块340用于根据每辆铁路货车的曲线通过性能数据进行曲线通过性能失效评估，得到目标类别铁路货车的曲线通过性能可靠性样本；曲线通过性能可靠性样本包括失效评估数据以及运用时间；失效评估数据用于评估铁路货车是否达到货车曲线通过性能失效评估标准。可靠性评估模块350用于根据曲线通过性能可靠性样本进行可靠性评估，得到目标类别铁路货车的可靠性指标。

在其中一个实施例中，如图4所示，可靠性评估模块350包括分布函数建立单元351和可靠性指标生成单元352。

其中，分布函数建立单元351用于根据曲线通过性能可靠性样本，建立威布尔分布函数。可靠性指标生成单元352用于根据威布尔分布函数进行可靠性评估，得到目标类别货车的可靠性指标。

关于铁路货车曲线通过性能可靠性评估装置的具体限定可以参见上文中对于铁路货车曲线通过性能可靠性评估方法的限定，在此不再赘述。上述铁路货车曲线通过性能可靠性评估装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备500，该计算机设备500可以是终端，其内部结构图可以如图5所示。该计算机设备500包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备500的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备500的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、运营商网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种铁路货车曲线通过性能可靠性评估方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行所述计算机程序时实现上述方法实施例中任一方法的步骤。

在一个实施例中，如图6所示，提供了一种铁路货车曲线通过性能可靠性评估系统，该系统包括车辆曲线通过性能地面监测站610、车辆曲线通过性能地面监测中心服务器620以及计算机设备500。

其中，车辆曲线通过性能地面监测站610连接车辆曲线通过性能地面监测中心服务器620，用于监测曲线通过性能地面监测数据，还用于将曲线通过性能地面监测数据上传至车辆曲线通过性能地面监测中心服务器620。在其中一个实施例中，车辆曲线通过性能地面监测站610设置在铁路轨道上的检测平台，动态监测曲线通过性能地面监测数据，目前已经本覆盖所有主要铁路干线。

车辆曲线通过性能地面监测中心服务器620连接计算机设备500，并用于存储车辆曲线通过性能地面监测站610上传的曲线通过性能地面监测数据。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例中任一方法的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。