專利名稱：一種輪重減載率的預(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，尤其涉及一種輪重減載率的預(yù)測(cè)方法。
背景技術(shù)：
隨著鐵路運(yùn)輸向著高速、重載、大運(yùn)量和高密度的方向發(fā)展，保證列車的安全平穩(wěn)運(yùn)行成為當(dāng)前的一項(xiàng)重要任務(wù)。輪重減載率是車輛動(dòng)力學(xué)主要指標(biāo)之一，用于考核車輪由于輪重減載而引起的懸浮脫軌的安全程度。因此，減載率的預(yù)測(cè)對(duì)于鐵路的行車安全具有重要的意義。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB5599-85規(guī)定用輪重減載率限制車輪的減載量，輪重減載率定義
為減載側(cè)車輪的輪重減載量與輪對(duì)的平均靜輪重之比，記作ΔΡ/戶，其安全標(biāo)準(zhǔn)為
權(quán)利要求
1.一種輪重減載率的預(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)而求得輪重減載率，并對(duì)輪重減載率歸一化處理；步驟3 利用歸一化后的脫軌系數(shù)對(duì)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)練后的改進(jìn)的NARX神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型得到輪重減載率，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所述的一種輪重減載率的預(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所述的一種輪重減載率的預(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所述的一種輪重減載率的預(yù)測(cè)方法，其特征是所述NARX神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型的結(jié)構(gòu)包含2個(gè)中間層，其中一個(gè)中間層負(fù)責(zé)接收較長(zhǎng)的輸入輸出延遲數(shù)據(jù)序列， 另一個(gè)中間層負(fù)責(zé)接收較短的輸入輸出延遲數(shù)據(jù)序列，兩個(gè)中間層之間無(wú)聯(lián)系。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種輪重減載率的預(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所述的一種輪重減載率的預(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，取值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所述的一種輪重減載率的預(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所述的一種輪重減載率的預(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f。(x) =x，且輸出層和中間層權(quán)值修正 1 + e~量分別為
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種輪重減載率的預(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wJk(p) =wJk(p-1)-nAwJk(p) WiZrt =Wij^-Il Δ WiJ(p) 式中η為學(xué)習(xí)速率，取值為0.006。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輪重減載率的預(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)明公開了鐵路安全技術(shù)領(lǐng)域中一種輪重減載率的預(yù)測(cè)方法。首先利用軌檢車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)而求得輪重減載率，并對(duì)輪重減載率歸一化處理；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)試后的輪重減載率數(shù)據(jù)；對(duì)測(cè)試樣本中的輪重減載率數(shù)據(jù)和測(cè)試后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到的輪重減載率數(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)G06F17/50GK102567576SQ20111041582
公開日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)