熵权-集对分析模型在列车走行性综合评估中的应(2)
【作者】网站采编
【关键词】
【摘要】:(1)先构建m个评价对象,每个评价对象设有n个评价指标,构成判断矩阵R (2)R归一化处理,得到矩阵B. 越大越优型指标为 越小越优型指标为 (3)各评价指标的(1)先构建m个评价对象,每个评价对象设有n个评价指标,构成判断矩阵R
(2)R归一化处理,得到矩阵B.
越大越优型指标为
越小越优型指标为
(3)各评价指标的熵为
式中:
当fst=0时,lnfst无意义,可将其修正为
(4)计算各项指标的熵权
1.4基于熵权的集对分析
设第s个待测样本的综合联系度为首先根据式(1)初步计算出列车过桥走行性评价样本s的联系度μs;再用式(2)对评价样本做进一步的集对分析,得到第k项指标联系度μsk;再次,运用(3)-(7)式计算各项指标的权重W=(ω1,ω2,…,ωn)T,其应该满足归一化条件即熵权-集对分析模型如下:
式中,n为评价指标的个数.
最后,对中各分量进行归一化处理,可得到平均联系度分析比较综合联系度中a、b、c的相对大小,并结合实际工程,即可判断出测点样本所属等级,其评判标准则为:(1)若max[a,b,c]=b,则判断为良好;(2)若max[a,b,c]=a,且a+b≥0.7,则判为优秀,否则判为良好;(3)若max[a,b,c]=c,且b+c≥0.7,则判为合格,否则判为良好.
2实例应用
以文献[1]中武广高速铁路典型桥梁动力特性和列车走行型评估报告中梁家湾特大桥的列车动力响应数据为例,在不同车速下共有6组实测数据,每一组数据样本有7项评价指标分别为脱轨系数、轮重减载率、轮轨横向力、车体垂向加速度、车体横向加速度、Sperling舒适性垂向指标、Sperling舒适性横向指标见表1.依据相关规范将列车走行性状况分为3级[18-19],Ⅰ级为优秀,Ⅱ级为良好,Ⅲ三级为合格,其中轮轨横向力指标门限值根据测试车轮静荷载计算得到,集体分级标准见表2.
表1 列车过桥走行性评价指标实测数值x车速序号脱轨系数轮重减载率轮轴横向力/kN车体垂向加速度/m·s-2车体横向加速度/m·s-2Sperling舒适性垂向指标Sperling舒适性横向指标
表2 列车过桥走行性评价指标分级标准ndex级别脱轨系数轮重减载率轮轴横向力/kN车体垂向加速度/m·s-2车体横向加速度/m·s-2Sperling舒适性垂向指标Sperling舒适性横向指标ⅠⅡⅢ
比较6个列车走行性评价样本的联系度可知:样本3、5属于同一级别,列车走行性状况从优到劣依次为1、2、6、3和5、4.为进一步分析实测指标的具体数值与列车走行性分级标准之间的数量关系,需对各测点样本数值做同一、差异、对立的进一步分析.
以车速序号3为例,由式(2)可计算出7项实测指标相对于列车走行性分级标准的联系度分别为:=0.4+0.6i+0j
j=0+0.933i+0.067j
μ33=1+0i+0j
i+0j=0.788+0.212i+0j
μ35=1+0i+0j,
i+0j=0.08+0.92i+0j
μ37=1+0i+0j
用MATLAB对熵值法确定权重系数过程(3)-(7)式进行编程如图1,分别输入6种不同的车速对应的6组实测数值,计算得到列车过桥走行性评价指标的各自权重见表3.
图1 MATLAB流程图Fig.1 MATLAB program chart
表3 列车过桥走行性评价指标权重评价指标脱轨系数轮重减载率轮轴横向力/kN车体垂向加速度/m·s-2车体横向加速度/m·s-2Sperling舒适性垂向指标Sperling舒适性横向指标权重
表4 列车过桥走行性评价结果方法车速1车速2车速3车速4车速5车速6熵权-集对法ⅠⅠⅡⅢⅡⅠ
按式(8)计算出各样本的平均联系度为再对计算出的平均联系度进行归一化可得各样本的综合联系度最后根据评价准则判断出各车速下实测数据的列车走行性等级见表4.
各种车速下列车安全性和平稳性状况从优到劣依次为1、2、6、5、3、4.车速序号1、2、6列车过桥车速最小,所得列车安全性和平稳性状况最优,样本4列车过桥车速最大,其安全性和平稳性最差,整个评价结果与实际相符.
3结论
(1)本文应用数学上的集对分析理论构造列车走行性评价模型,在确定列车过桥运行安全性和平稳性评价的7个常规评价指标权重时引入了信息论中熵值理论,通过信息熵理论计算列车过桥运行实测数据本身的效用值来确定各个指标的权重,使得指标权重的分配有理可依.
(2)与常规列车过桥运行安全性和平稳性的等权重的指标权重评价方法相比,本文的评价方法使轮轴横向力这项指标的权重增大为0.165,该结果更加符合实际情况.
(3)列车过桥运行安全性和平稳性评价是一项比较复杂的工程,需要综合多项测量指标的属性进行判定,本文仅仅考虑了列车过桥运行安全性和平稳性评价的7个常规评价指标,而且列车过桥时要受到风荷载气动影响和温度变化的动态影响,故对其进行综合评价仅仅从权重角度考虑还有待欠缺.
文章来源:《采矿与安全工程学报》 网址: http://www.ckyaqgcxb.cn/qikandaodu/2021/0205/457.html