基于激光位移传感器的轮对尺寸测量结果可信度的区间模糊评判方法技术

本本发明专利技术公开了一种基于激光位移传感器的轮对尺寸测量结果可信度的区间模糊评判方法，首先根据影响轮对尺寸测量结果因素建立模糊综合评判指标体系，并根据对测量结果准确性的要求，设定轮对尺寸测量结果评判等级；然后通过计算测量结果影响因素隶属度与权向量的区间性，并分析模糊矩阵加权运算的非线性特征，引入模糊数学理论及区间数向量矩阵的相对优势度，建立轮对尺寸测量结果可信度二级模糊综合评判计算模型；最后，根据优势度分析判断轮对测量结果可信度等级。本发明专利技术能够合理评判轮对测量结果的可信度，且具有较强的操作性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于铁路车轮检测
，特别是一种基于激光位移传感器的轮对尺寸测量结果可信度的区间模糊评判方法。
技术介绍
轮对是城轨列车安全运行的重要保障。基于激光位移传感器的轮对尺寸测量方法是目前城轨车辆轮对尺寸测量较为常用和先进的技术，李兆新的《城轨车辆轮对尺寸在线动态检测系统》及朱跃的《城轨车辆轮对尺寸在线测量系统的研制》中均有介绍。由于采用激光传感器对轮对进行扫描，因此轮对测量结果会受到光照强度、激光传感器采集帧数等的影响。因此有必要对测量结果可信度分级，以根据测量结果判断轮对是否需要镟修等维修保养。现有轮对测量结果可信度的评价方法一般是人工抽查部分测量结果，从而判断测量结果的可信度。但人工抽查测量方法不仅耗费大量人力、时间，而且抽查不具有普适性，并带有误差。，另外，在车轮测量结果可信度评价过程中，如何确定评价指标的权重和区间性也是一个技术难点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于激光位移传感器的轮对尺寸测量结果可信度的区间模糊评判方法。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于激光位移传感器的轮对尺寸测量结果可信度的区间模糊评判方法，根据影响轮对尺寸测量结果因素建立模糊综合评判指标体系，并根据对测量结果准确性的要求，设定轮对尺寸测量结果评判等级；通过计算测量结果影响因素隶属度与权向量的区间性，并分析模糊矩阵加权运算的非线性特征，引入模糊数学理论及区间数向量矩阵的相对优势度，建立轮对尺寸测量结果可信度二级模糊综合评判计算模型；最后，根据优势度分析判断轮对测量结果可信度等级。本专利技术与现有技术相比，其显著优点：(1)实现了对车轮测量结果可信度的客观性评价；(2)全方面的考虑到影响测量结果的因素，使评断等级有较高的可信度；(3)该方法适用于基于激光传感器的轮对测量方法，能够通过结果的可信度等级判断测量结果的准确性，减少人工复查次数，降低劳动强度，同时为镟修决策进行数据可信度支持。下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。附图说明图1是本专利技术基于激光位移传感器的轮对测量结果可信度的区间模糊评判方法的二级模糊综合评判指标体系。具体实施方式结合图1，本专利技术基于激光位移传感器的轮对尺寸测量结果可信度的区间模糊评判方法，包括以下步骤：步骤1，建立基于激光位移传感器的轮对尺寸测量结果的二级模糊综合评判指标体系：全面分析影响基于激光位移传感器的轮对尺寸测量结果可信度的因素，对所有影响因素进行分类，然后根据影响因素建立二级模糊综合评判指标体系，即将影响测量结果的因素根据等级包含关系将该指标体系分为两层，包括3个二级影响因素和6个一级评价指标，其中评价指标与影响因素含义一致。所述步骤1中的建立基于激光位移传感器的轮对尺寸测量结果模糊综合评判指标体系的具体步骤如下：首先列出影响基于激光位移传感器的轮对尺寸测量结果可信度的全部因素，这些因素包括：激光位移传感器采集到的数据特性P1，计算轮对参数时所用到的计算特性P2以及轮对尺寸系统工作时的工程环境特性P3；激光位移传感器接收到的有效帧数及每帧中采集到的有效点数决定了激光位移传感器的性能，因此采集数据特性P1由激光位移传感器每次采集到的总有效帧数P11和每帧中有效点个数P12决定；计算特性P2则包括计算轮对参数时选取的用于求算数平均的每组测量值个数P21以及每组测量值之间的最大误差P22；工程环境特性P3包括光照强度P31和现场环境温度P32；然后对所有因素根据模糊性和层次性进行分类，将采集数据特性P1、计算特性P2、工程环境特性P3作为二级影响因素；将总帧数P11、每帧中有效点个数P12、每组测量值个数P21、每组测量值之间的最大误差P22、光照强度P31和现场环境温度P32作为一级评价指标；最后，根据这3个二级影响因素和6个一级评价指标，结合它们之间的组成及包含关系建立二级模糊综合评判指标体系。步骤2，设定测量结果评判等级：根据城轨车辆轮对尺寸测量结果要求，将轮对尺寸测量结果可靠性的可信度等级k分为5级，分别为可信—Ⅰ类、较可信—Ⅱ类、一般—Ⅲ类、较不可信—Ⅳ类、不可信—Ⅴ类。步骤3，确定步骤1中所述的各评价指标隶属度、一级影响因素权向量[W0]及各影响因素对应的评价指标权向量[Wi],i＝1,2,3。所述步骤3的实现步骤如下：第一步，将影响基于激光位移传感器的轮对尺寸测量结果可信度的6个一级评价指标pij分为定量型和定性型评价指标，i＝1,2,3；j＝1,2，由于影响轮对参数测量结果的评价指标并非定值，因此采用区间数表示评价指标取值，其中P12、P21P22P32为定量型指标，P11、P31为定性型指标；第二步，确定评价指标隶属度区间：根据第一步内容，评价指标具有区间性，因此建立区间数隶属度；对于定量型评价指标，取各评价指标对测量结果可信度等级k的隶属度函数为高斯隶属函数，评价指标pij对应的指标值xij在可信度等级所属取值区间，即故第i个影响因素所对应的第j个评价指标对轮对尺寸测量结果可信度等级k的评价指标隶属度uijk由式(1)确定 u i j k = u i j p i j = e - [ ( x i j - x i j k 0 ) / c i j k ] 2 - - - ( 1 ) ]]>其中，xij为评价指标pij的指标值，xijk为评价指标pij对应于可信度等级k所属的取值区间，xij0表示评价指标pij对应的高斯隶属度函数的高度且cijk表示评价指标pij对应的高斯隶属度函数的中心，uij表示评价指标pij的隶属度，分别为指标值xij所属区间的下限和上限；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于激光位移传感器的轮对尺寸测量结果可信度的区间模糊评判方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1，建立基于激光位移传感器的轮对尺寸测量结果的二级模糊综合评判指标体系：全面分析影响基于激光位移传感器的轮对尺寸测量结果可信度的因素，对所有影响因素进行分类，然后根据影响因素建立二级模糊综合评判指标体系，即将影响测量结果的因素根据等级包含关系将该指标体系分为两层，包括3个二级影响因素和6个一级评价指标，其中评价指标与影响因素含义一致；步骤2，设定测量结果评判等级：根据城轨车辆轮对尺寸测量结果要求，将轮对尺寸测量结果可靠性的可信度等级k分为5级，分别为可信—Ⅰ类、较可信—Ⅱ类、一般—Ⅲ类、较不可信—Ⅳ类、不可信—Ⅴ类；步骤3，确定步骤1中所述的各评价指标隶属度、一级影响因素权向量[W0]及各影响因素对应的评价指标权向量[Wi],i＝1,2,3；步骤4，建立轮对尺寸测量结果可信度二级模糊综合评判计算模型：在二级模糊综合评判指标体系的基础上，根据步骤3确定的评价指标隶属度区间性及影响因素权重向量，形成一级评价矩阵[Ui],i＝1,2,3，利用非线性模糊算子确定二级模糊综合评判计算模型；步骤5，判断轮对测量结果可信度等级：采用相对优势度分析方法确定区间数权重，然后利用最大权重原则确定步骤2中所述的基于激光位移传感器的轮对测量结果可信度评判等级k。...

【技术特征摘要】
1.一种基于激光位移传感器的轮对尺寸测量结果可信度的区间模糊评判方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1，建立基于激光位移传感器的轮对尺寸测量结果的二级模糊综合评判指标体系：全面分析影响基于激光位移传感器的轮对尺寸测量结果可信度的因素，对所有影响因素进行分类，然后根据影响因素建立二级模糊综合评判指标体系，即将影响测量结果的因素根据等级包含关系将该指标体系分为两层，包括3个二级影响因素和6个一级评价指标，其中评价指标与影响因素含义一致；步骤2，设定测量结果评判等级：根据城轨车辆轮对尺寸测量结果要求，将轮对尺寸测量结果可靠性的可信度等级k分为5级，分别为可信—Ⅰ类、较可信—Ⅱ类、一般—Ⅲ类、较不可信—Ⅳ类、不可信—Ⅴ类；步骤3，确定步骤1中所述的各评价指标隶属度、一级影响因素权向量[W0]及各影响因素对应的评价指标权向量[Wi],i＝1,2,3；步骤4，建立轮对尺寸测量结果可信度二级模糊综合评判计算模型：在二级模糊综合评判指标体系的基础上，根据步骤3确定的评价指标隶属度区间性及影响因素权重向量，形成一级评价矩阵[Ui],i＝1,2,3，利用非线性模糊算子确定二级模糊综合评判计算模型；步骤5，判断轮对测量结果可信度等级：采用相对优势度分析方法确定区间数权重，然后利用最大权重原则确定步骤2中所述的基于激光位移传感器的轮对测量结果可信度评判等级k。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤1中的建立基于激光位移传感器的轮对尺寸测量结果模糊综合评判指标体系的具体步骤如下：首先列出影响基于激光位移传感器的轮对尺寸测量结果可信度的全部因素，这些因素包括：激光位移传感器采集到的数据特性P1，计算轮对参数时所用到的计算特性P2以及轮对尺寸系统工作时的工程环境特性P3；激光位移传感器接收到的有效帧数及每帧中采集到的有效点数决定了激光位移传感器的性能，因此采集数据特性P1由激光位移传感器每次采集到的总有效帧数P11和每帧中有效点个数P12决定；计算特性P2则包括计算轮对参数时选取的用于求算数平均的每组测量值个数P21以及每组测量值之间的最大误差P22；工程环境特性P3包括光照强度P31和现场环境温度P32；然后对所有因素根据模糊性和层次性进行分类，将采集数据特性P1、计算特性P2、工程环境特性P3作为二级影响因素；将总帧数P11、每帧中有效点个数P12、每组测量值个数P21、每组测量值之间的最大误差P22、光照强度P31和现场环境温度P32作为一级评价指标；最后，根据这3个二级影响因素和6个一级评价指标，结合它们之间的组成及包含关系建立二级模糊综合评判指标体系。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤3的实现步骤如下：第一步，将影响基于激光位移传感器的轮对尺寸测量结果可信度的6个一级评价指标pij分为定量型和定性型评价指标，i＝1,2,3；j＝1,2，由于影响轮对参数测量结果的评价指标并非定值，因此采用区间数表示评价指标取值，其中P12、P21P22P32为定量型指标，P11、P31为定性型指标；第二步，确定评价指标隶属度区间：根据第一步内容，评价指标具有区间性，因此建立区间数隶属度；对于定量型评价指标，取各评价指标对测量结果可信度等级k的隶属度函数为高斯隶属函数，评价指标pij对应的指标值xij在可信度等级所属取值区间，即故第i个影响因素所对应的第j个评价指标对轮对尺寸测量结果可信度等级k的评价指标隶属度uijk由式(1)确定 u i j k = u i j p i j = e - [ ( x i j - x i j k 0 ) / c i j k ] 2 - - - ( 1 ) ]]>其中，xij为评价指标pij的指标值，xijk为评价指标pij对应于可信度等级k所属的取值区间，xij0表示评价指标pij对应的高斯隶属度函数的高度且cijk表示评价指标pij对应的高斯隶属度函数的中心，uij表示评价指标pij的隶属度，分别为指标值xij所属区间的下限和上限；定性型评价指标由描述性语言表示，将定性型评价指标的评价等级程度同样分为5级，每一评价等级程度与可信度等级k一一对应，因此根据等级区间确定其隶属度区间；将轮对尺寸测量结果可信度等级取值总区间取为[c,d]，且各取值区间宽度均为则根据评价指标描述语言结合可信度等级即可确定定性型评价指标区间隶属度第三步，利用层次分析法确定影响因素权向量[W0]和各影响因素对应的评价指标权向量[Wi]。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤4中的建立轮对尺寸测量结果可信度二级模糊综合评判计算模型的具体步骤如下：首次，确定一级评价矩阵[Ui]：一级评价矩阵[Ui]由影响因素所对应的评价指标隶属度uijk确定，[Ui]为评价指标隶属度uijk的转置，即[Ui]＝[uijk]T，且[uijk]T如式(2)所示：...

【专利技术属性】
技术研发人员：王露，陈双，杨志，李婷，邢宗义，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32