本發(fā)明屬于交通安全工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種輪對尺寸在線檢測系統(tǒng)測量值的置信度的確定方法。

背景技術(shù)：

在地鐵、輕軌等基礎(chǔ)交通建設(shè)當(dāng)中，輪對不僅承受著車體的全部重量，而且負(fù)責(zé)傳遞輪對與鋼軌間的作用力，因此，其屬于車輛走行部中一個極為重要的部件。為了持續(xù)獲得準(zhǔn)確的輪對尺寸參數(shù)，以實時掌握輪對的質(zhì)量狀況，國內(nèi)外眾多專家學(xué)者、以及公司開發(fā)出了各種各樣的輪對尺寸在線檢測系統(tǒng)。但是，由于檢測系統(tǒng)測量方法的不完善、測試儀器及現(xiàn)場環(huán)境等因素的影響，輪對尺寸在線檢測系統(tǒng)在測量過程中不可避免地存在著不確定性，從而導(dǎo)致輪對尺寸在線檢測系統(tǒng)的測量值出現(xiàn)不可靠、置信度低等不良情況。

基于上述問題，針對輪對幾何參數(shù)測量系統(tǒng)的測量值不確定度分析和誤差分析，有關(guān)學(xué)者做了大量的研究。比如：

(1)西南交通大學(xué)的李德維在論文《非接觸式輪對幾何參數(shù)測量精度研究》中提出一種基于接觸式測頭的機構(gòu)幾何參數(shù)自標(biāo)定方法，進一步提高了輪對測量系統(tǒng)的測量精度；

(2)華東理工大學(xué)的藺聰聰建立了車輪偏心、傳感器偏移、傳感器與測量面交角和車輪軸線傾斜綜合作用誤差模型，并對踏面關(guān)鍵測量點進行了不確定度評價；

(3)北京交通大學(xué)的高巖在分析了輪對在線測量系統(tǒng)的幾種不確定度因素后，提出了合成不確定度的計算方法。

但是，在現(xiàn)有的研究分析中，僅僅參考輪對尺寸在線檢測系統(tǒng)的測量不確定度和測量精度，并不能直接、有效地判斷輪對尺寸在線檢測系統(tǒng)的每次測量值的可靠程度，換言之，每一次測量結(jié)果的置信度都難以得到合理的量化。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種輪對尺寸在線檢測系統(tǒng)測量值的置信度的確定方法，可以直接、有效地判斷輪對尺寸在線檢測系統(tǒng)每次測量值的可靠程度。

為了解決上述問題，本發(fā)明按以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的：

一種輪對尺寸在線檢測系統(tǒng)測量值的置信度的確定方法，其特征在于，包括以下步驟：

s1、確定輪對尺寸在線檢測系統(tǒng)測量值的多個評價指標(biāo)；

s2、將已經(jīng)確定的多個所述評價指標(biāo)均劃分為影響因素的集合，以確定所述測量值的置信度的評估層次；

s3、確定能夠準(zhǔn)確評估各所述影響因素的評估因子，并通過模糊數(shù)對各所述評估因子進行等級評估；

s4、采用層次分析法計算每一個所述評價指標(biāo)下的不同所述評估因子的評估權(quán)重；

s5、綜合量化各個所述評價指標(biāo)的參數(shù)；

s6、確定輪對尺寸在線檢測系統(tǒng)測量值的置信度。

進一步的，所述評價指標(biāo)包括有檢測一致性不確定度、車輛一致性不確定度、算法一致性不確定度。

進一步的，在步驟s2中，將已經(jīng)確定的多個所述評價指標(biāo)均劃分為影響因素的集合，具體包括：

所述檢測一致性不確定度包括有傳感器精度、傳感器采樣頻率、相鄰測量值差異程度；

所述車輛一致性不確定度包括有同軸輪對參數(shù)差異程度、同轉(zhuǎn)向架輪對參數(shù)差異程度、同車廂輪對參數(shù)差異程度；

所述算法一致性不確定度包括有離心距、右端面傾角、平均值組數(shù)。

進一步的，在步驟s3中，所述模糊數(shù)為梯形模糊數(shù)或者三角模糊數(shù)。

進一步的，在步驟s4中，采用層次分析法計算每一個所述評價指標(biāo)下的不同所述評估因子的評估權(quán)重的具體方法包括：

s41、建立評估因子評估層次結(jié)構(gòu)模型，頂層為所述評價指標(biāo)，中間層為所述評價指標(biāo)對應(yīng)的影響因素，底層為所述評估因子；設(shè)中間層有m個影響因素，分別記為e1,e2,...em，則評價指標(biāo)對應(yīng)的影響因素集為ue＝{e1,e2,...em}；設(shè)底層有n個所述評估因子，分別記為u1,u2,...un，則對應(yīng)的評估因子集為uu＝{u1,u2,...un}；

s42、設(shè)aij表示ei對ej的相對重要性數(shù)值，aij取值采用1～9標(biāo)度法；根據(jù)1～9標(biāo)度法中的數(shù)值標(biāo)度及其所代表的含義，構(gòu)建影響因素對評價指標(biāo)的判斷矩陣p，

在影響因素對評價指標(biāo)的判斷矩陣p中，aii＝1，其中i,j＝1,2,...m；

s43、設(shè)影響因素對評價指標(biāo)的判斷矩陣p的一致性程度指標(biāo)為cr，

其中，ri為相應(yīng)的一致性指標(biāo)，可通過查詢ri對照表得到，λmax表示影響因素對評價指標(biāo)的判斷矩陣p的最大特征值；

檢驗影響因素對評價指標(biāo)的判斷矩陣p的一致性。

s44、重復(fù)執(zhí)行子步驟s42、子步驟s43，分別構(gòu)建評估因子對影響因素的判斷矩陣p1,p2,...,pm，并分別檢驗其一致性；

s45、計算出影響因素對評價指標(biāo)的判斷矩陣p最大特征值對應(yīng)的特征向量，并歸一化得權(quán)重向量α；分別計算出評估因子對影響因素的判斷矩陣p1,p2,...,pm最大特征值對應(yīng)的特征向量，并歸一化得β1,β2,...,βm，則評估因子的評估權(quán)重w為，

w＝(β1,β2,...,βm)·α

進一步的，在步驟s43中，檢驗影響因素對評價指標(biāo)的判斷矩陣p的一致性的具體方法包括：

當(dāng)cr≤0.1，則確定影響因素對評價指標(biāo)的判斷矩陣p滿足一致性要求；若cr＞0.1，則重新調(diào)整影響因素對評價指標(biāo)的判斷矩陣p直到滿足一致性要求為止。

進一步的，綜合量化各個所述評價指標(biāo)的參數(shù)的具體方法包括：

應(yīng)用模糊綜合評判法綜合量化各個所述評價指標(biāo)，以得到各個所述評價指標(biāo)的模糊值；再采用重心法對各所述模糊值去模糊化。

進一步的，所述重心法的公式為：

進一步的，在步驟s6中，確定輪對尺寸在線檢測系統(tǒng)測量值的置信度的具體方法包括：

利用專家意見法確定每個所述評價指標(biāo)的參數(shù)的權(quán)重，并將該權(quán)重與已經(jīng)確定的各個所述評價指標(biāo)的量化值相乘，最終得到所述測量值的置信度的具體數(shù)值。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：

(1)本發(fā)明提供的一種輪對尺寸在線檢測系統(tǒng)測量值的置信度的確定方法，可以直接、有效地判斷輪對尺寸在線檢測系統(tǒng)的每次測量值的可靠程度，即其可以很好地對每一次測量結(jié)果的置信度進行合理量化。具體而言，比如：①本發(fā)明采用模糊數(shù)對評估因子進行等級評估，可以有效地降低了團隊決策中專家的主觀決斷對結(jié)果的影響；②本發(fā)明采用層次分析法計算每個評價指標(biāo)下的不同評估因子的評估權(quán)重，使得計算結(jié)果更具合理性。

(2)本發(fā)明提供的一種輪對尺寸在線檢測系統(tǒng)測量值的置信度的確定方法，應(yīng)用模糊綜合評判法綜合量化各個評價指標(biāo)的參數(shù)，可以進一步提高各個評價指標(biāo)的評價效果的可靠性。

綜上所述，本發(fā)明非常符合現(xiàn)代交通工程建設(shè)的實際需求，在交通安全工程技術(shù)領(lǐng)域具有廣闊的市場前景。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細(xì)的說明，其中：

圖1是本發(fā)明所述的輪對尺寸在線檢測系統(tǒng)測量值的置信度的確定方法一實施方式的步驟示意圖；

圖2是本發(fā)明所述的1～9標(biāo)度法圖表；

圖3是實施例1所述的測量值的置信度的評估層次示意圖；

圖4是實施例1所述的探測度的等級評估表；

圖5是實施例1所述的合理度的等級評估表；

圖6是實施例1所述的影響度的等級評估表。

圖7是實施例1所述的檢測一致性不確定度的影響因素的評估等級評定表。

具體實施方式

在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明能夠以很多不同于此描述的其他方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施方式的限制。

如圖1～圖2所示，本發(fā)明公開了一種輪對尺寸在線檢測系統(tǒng)測量值的置信度的確定方法，包括以下步驟：

s1、確定輪對尺寸在線檢測系統(tǒng)測量值的多個評價指標(biāo)；

綜合考慮影響輪對尺寸在線檢測系統(tǒng)測量結(jié)果的各個方面，比如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成、測量算法分析、以及車輛對于測量的影響等，因此，在上述步驟s1中，評價指標(biāo)包括有檢測一致性不確定度、車輛一致性不確定度、算法一致性不確定度等。

s2、將已經(jīng)確定的多個評價指標(biāo)均劃分為影響因素的集合，以確定測量值的置信度的評估層次；

在上述步驟s2中，進一步的，將已經(jīng)確定的多個評價指標(biāo)均劃分為影響因素的集合，具體內(nèi)容包括：

檢測一致性不確定度包括有傳感器精度、傳感器采樣頻率、相鄰測量值差異程度等；

車輛一致性不確定度包括有同軸輪對參數(shù)差異程度、同轉(zhuǎn)向架輪對參數(shù)差異程度、同車廂輪對參數(shù)差異程度等；

算法一致性不確定度包括有離心距、右端面傾角、平均值組數(shù)等。

s3、研究各評價指標(biāo)下的不同影響因素，確定能夠準(zhǔn)確評估各所述影響因素的評估因子，并通過模糊數(shù)對各所述評估因子進行等級評估，即確定每個評估因子評價等級語言變量與模糊語言(具體為其對應(yīng)的模糊數(shù))的對應(yīng)關(guān)系；

在上述步驟s3中，模糊數(shù)選擇為梯形模糊數(shù)或者三角模糊數(shù)。

s4、采用層次分析法計算每一個評價指標(biāo)下的不同評估因子的評估權(quán)重，其具體方法包括：

s41、建立評估因子評估層次結(jié)構(gòu)模型，頂層為評價指標(biāo)，中間層為評價指標(biāo)對應(yīng)的影響因素，底層為評估因子；設(shè)中間層有m個影響因素，分別記為e1,e2,...em，則評價指標(biāo)對應(yīng)的影響因素集為ue＝{e1,e2,...em}；設(shè)底層有n個所述評估因子，分別記為u1,u2,...un，則對應(yīng)的評估因子集為uu＝{u1,u2,...un}；

s42、設(shè)aij表示ei對ej的相對重要性數(shù)值，aij取值采用1～9標(biāo)度法；根據(jù)1～9標(biāo)度法中的數(shù)值標(biāo)度及其所代表的含義，構(gòu)建影響因素對評價指標(biāo)的判斷矩陣p，

在影響因素對評價指標(biāo)的判斷矩陣p中，aii＝1，其中i,j＝1,2,...m；

s43、設(shè)影響因素對評價指標(biāo)的判斷矩陣p的一致性程度指標(biāo)為cr，

其中，ri為相應(yīng)的一致性指標(biāo)，可通過查詢ri對照表得到，λmax表示影響因素對評價指標(biāo)的判斷矩陣p的最大特征值；

檢驗影響因素對評價指標(biāo)的判斷矩陣p的一致性，其具體方法包括：

當(dāng)cr≤0.1，則確定影響因素對評價指標(biāo)的判斷矩陣p滿足一致性要求；若cr＞0.1，則重新調(diào)整影響因素對評價指標(biāo)的判斷矩陣p直到滿足一致性要求為止。

s44、重復(fù)執(zhí)行子步驟s42、子步驟s43，分別構(gòu)建評估因子對影響因素的判斷矩陣p1,p2,...,pm，并分別檢驗其一致性；

s45、計算出影響因素對評價指標(biāo)的判斷矩陣p最大特征值對應(yīng)的特征向量，并歸一化得權(quán)重向量α；分別計算出評估因子對影響因素的判斷矩陣p1,p2,...,pm最大特征值對應(yīng)的特征向量，并歸一化得β1,β2,...,βm，則評估因子的評估權(quán)重w為，

w＝(β1,β2,...,βm)·α

s5、綜合量化各個評價指標(biāo)的參數(shù)，其具體方法包括：

應(yīng)用模糊綜合評判法綜合量化各個評價指標(biāo)，以得到各個評價指標(biāo)的模糊值；再采用重心法對各模糊值去模糊化。

其中，重心法的公式為：

s6、確定輪對尺寸在線檢測系統(tǒng)測量值的置信度，其具體方法包括：

利用專家意見法確定每個評價指標(biāo)的參數(shù)的權(quán)重，并將該權(quán)重與已經(jīng)確定的各個評價指標(biāo)的量化值相乘，最終得到測量值的置信度的具體數(shù)值。

實施例1

以現(xiàn)場安裝的一套輪對尺寸在線檢測系統(tǒng)為試驗對象，選取該輪對尺寸在線檢測系統(tǒng)測得的兩組相鄰測量數(shù)據(jù)。

定義該輪對尺寸在線檢測系統(tǒng)的測量值置信度的評價指標(biāo)包括有檢測一致性不確定度j、車輛一致性不確定度v、算法一致性不確定度a；將每個評價指標(biāo)進一步劃分為影響因素的集合，以確定測量值的置信度的評估層次，見附圖3。

在綜合比較各評價指標(biāo)下的不同影響因素后，確定各個影響因素的評估因子為探測度λ(指的是各個影響因素能夠被檢測到的程度)、合理度τ(指的是各個影響因素取值偏離預(yù)期或者標(biāo)準(zhǔn)范圍的程度)、影響度β(指的是各個影響因素對測量值置信度影響的程度)，然后用梯形模糊數(shù)對各評估因子進行等級評估，具體如下：

(1)確定探測度λ的模糊等級劃分，具體的等級評估表見圖4；

(2)確定合理度τ的模糊等級劃分，具體的等級評估表見圖5；

(3)確定影響度β的模糊等級劃分，具體的等級評估表見圖6。

采用層次分析法來計算每個評價指標(biāo)下的不同評估因子的評估權(quán)重，由于評價指標(biāo)較多，下文僅以檢測一致性不確定度j為例進行說明，具體如下：

①構(gòu)建影響因素對評價指標(biāo)的判斷矩陣p：

②檢驗影響因素對評價指標(biāo)的判斷矩陣p的一致性：λmax＝3.02，因此，確定影響因素對評價指標(biāo)的判斷矩陣p符合一致性要求。

③構(gòu)建評估因子對影響因素的判斷矩陣p1,p2,p3：

④檢驗評估因子對影響因素的判斷矩陣的一致性：λ¹max＝3.02，確定矩陣p1符合一致性要求；λ²max＝3.05，確定矩陣p2符合一致性要求；λ³max＝3.05，確定矩陣p3符合一致性要求。

⑤計算影響因素對評價指標(biāo)的判斷矩陣p最大特征值對應(yīng)的特征向量，并歸一化得權(quán)重向量α＝(0.14,0.63,0.24)^t；分別計算評估因子對影響因素的判斷矩陣p1,p2,p3最大特征值對應(yīng)的特征向量，并歸一化得β1＝(0.10,0.33,0.57)^t，β2＝(0.32,0.22,0.46)^t，β3＝(0.28,0.65,0.07)^t。

⑥計算得到檢測一致性不確定度j的評估權(quán)重w1為(0.2828,0.3408,0.3864)。

重復(fù)上述子步驟，獲得車輛一致性不確定度v的評估權(quán)重為w2＝(0.40,0.34,0.26)；算法一致性不確定度a的評估權(quán)重為w3＝(0.323,0.257,0.42)。

應(yīng)用模糊綜合評判法綜合量化各個評價指標(biāo)，下文以檢測一致性不確定度j為例，根據(jù)選取的兩組數(shù)據(jù)中的一組數(shù)據(jù)進行闡述說明，具體如下：

首先，根據(jù)各個評估因子的等級評估表，對檢測一致性不確定度j的三個影響因素進行等級評估，見圖7，然后：

①建立初始評價矩陣f1：

②結(jié)合之前得到的檢測一致性不確定度j的評估權(quán)重w1，建立加權(quán)規(guī)范化決策矩陣v1：

采用重心法對上述模糊值去模糊化，即依據(jù)重心法的公式對加權(quán)規(guī)范化決策矩陣v1進行去模糊化處理，得到：

v1＝[0.8460.7360.474]

對加權(quán)規(guī)范化決策矩陣v1中的元素取平均值，得到檢測一致性不確定度j的量化值z1為0.685。

重復(fù)上述子步驟，可以得到：車輛一致性不確定度v的量化值z2為0.627，算法一致性不確定度a的量化值z3為0.436。

利用專家意見法確定檢測一致性不確定度j、車輛一致性不確定度v、算法一致性不確定度a的權(quán)重分別為0.3、0.35、0.35，將權(quán)重與之前確定的各個評價指標(biāo)的量化值相乘，最終得到測量值的置信度的具體數(shù)值為0.578。

本實施例所述輪對尺寸在線檢測系統(tǒng)測量值的置信度的確定方法的其它部分參見現(xiàn)有技術(shù)。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，故凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何修改、等同變化與修飾,均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。