轨道交通接触网静态质量评价指标的确定方法和系统与流程

1.本发明涉及城市轨道交通供电系统接触网技术，具体地涉及一种轨道交通接触网静态质量评价指标(cqi)的确定方法和系统。


背景技术：

2.现有城市轨道交通供电系统接触网设备参数阈值管理办法，可通过国家标准对设备状态进行评价，但其只可以做到局部诊断，无法实现对设备整体运行状态进行评价，且无法针对设备状态进行量化描述。
3.铁路供电系统设备质量评价办法，可实现设备状态量化描述，但其评价标准为主观决定，无法做到对设备状态进行公平公正评价。
4.对此，现有技术cn201911306113公开了一种接触网状态的多元统计评价方法，首先确定待评价状态接触网几何参数的个数，再确定一跨内的检测数据子组向量和跨矩内的检测参数状态矩阵，而后计算跨距检测参数的整体均值和跨距内各跨的ti2统计量以及协方差矩阵s；再确定置信度α的大小，根据f分布，确定状态值的最高上限ucl；最后绘制状态统计量图形，同时将统计量的最高上限在图形上以一平行于横坐标的直线绘制，根据绘制的图形，判断统计值中是否有超出上限的点，若有则判断状态异常，对异常组进行分析，找到异常原因；若无则说明接触网状态正常。但此方式实施过程过于繁复，对于设备的传感器系统和计算设备要求较高。
5.现有技术cn201811214532公开了一种接触网区段质量确定方法及装置，其中，该方法包括以：在接触网的检测参数中选择相互独立的参数；以接触网的锚段为基本单元，针对每个基本单元，根据选择的参数计算接触网静态质量指数和弓网运行质量指数，其中，所述接触网静态质量指数表征接触网静态特征，所述弓网运行质，量指数表征接触网的动态运行质量。此方法使用的参数仅有拉出值分量、接触线高度分量和定位点相对高度分量三个参数，对于最终计算获得的接触网静态质量指数准确度不够，不能够充分反应静态质量的真实水平。
6.为此，本发明提出一种新的轨道交通接触网静态质量评价指标(cqi)的确定方法和系统。能够识别局部缺陷和对服役设备质量进行区段量化评价；利于指导制定或优化设备维修策略、合理分配维修资源。


技术实现要素：

7.针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种轨道交通接触网静态质量评价指标(cqi)的确定方法和系统，能够提供更加精准的评价接触网的真实静态质量，同时能够识别局部缺陷和对服役设备质量进行区段量化评价。
8.为实现上述目的，本发明提供一种轨道交通接触网静态质量评价指标的确定方法，包括以下步骤：
9.选择参数，用于在接触网的检测参数中选择计算接触网静态质量评价所需要的参
数分量的数据；
10.计算分量值，对各项分量的数据计算各项分量值；
11.权重分配，为各项分量赋予相应的权重，并且各项分量的权重之和等于1；
12.确定质量，各项分量值乘以相应权重的积相加之后，总和即为接触网静态质量指数cqi的值，其中，所述接触网静态质量指数cqi表征接触网静态特征；根据接触网静态质量指数cqi的值确定接触网静态质量等级。
13.进一步，计算接触网静态质量评价所需要的参数分量的数据包括4个参数分量，分别为拉出值偏离值cqi
s
、导高偏离值cqi
h
、相邻定位点导高平顺度cqi
d
和跨内导高平顺度cqi
hσ
。
14.进一步，对各个分量分别赋予权重，对拉出值偏离值cqi
s
赋予权重0.17，对导高偏离值cqi
h
赋予权重0.17，对相邻定位点导高平顺度cqi
d
赋予权重0.33，对跨内导高平顺度cqi
hσ
赋予权重0.33。
15.进一步，对于拉出值偏离分量cqi
s
计算方式为统计评价单元内所有定位点拉出值超出允许误差范围的均值，即所有超出误差范围的定位点拉出值与
△
s之差的总和与跨数之比，带入如下公式2中推导得出cqi
s
；具体计算公式为：
16.——i：为评价单元内的支柱和跨标识，第1个支柱标号为0；
17.——n：为评价单元内各跨数标识，第1跨标号为1；
18.——smi：为评价单元内第i个定位点现场实测拉出值；
19.——sti：为评价单元内第i个定位点的设计拉出值；
20.——sti：为评价单元内第i个定位点的设计拉出值；
21.——
△
s：为拉出值施工允许误差；
22.——sign为符号函数，当其自变量为负数时，sign的值为
‑
1；当其自变量为0时，sign的值为0；当其自变量为正数时，sign的值为1。
23.进一步，对于导高偏离分量cqi
h
计算方式为统计评价单元内所有定位点导高超出允许误差范围的均值，即所有超出误差范围的定位点导高与δh之差的总和与跨数之比，带入如下公式3中推导得出cqi
h
，具体计算公式为：
[0024][0025]
——i：为评价单元内的支柱和跨标识，第1个支柱标号为0；
[0026]
——n：为评价单元内各跨数标识，第1跨标号为1；
[0027]
——smi：为评价单元内第i个定位点现场实测导高；
[0028]
——sti：为评价单元内第i个定位点的设计导高；
[0029]
——δh：为定位点导高施工允许误差；
[0030]
——sign为符号函数，当其自变量为负数时，sign的值为
‑
1；当其自变量为0时，sign的值为0；当其自变量为正数时，sign的值为1。
[0031]
进一步，对于相邻定位点导高平顺度cqi
d
计算方式为统计评价单元内中间定位点导高距两侧相邻定位点连线的垂直距离均值，带入公式4推导得出cqi
d
，具体计算公式为：
[0032][0033]
——i：为评价单元内的支柱和跨标识，第1个支柱标号为0；
[0034]
——n：为评价单元内各跨数标识，第1跨标号为1；
[0035]
——h
i
：为评价单元内第i个定位点处接触线高度距第i
‑
1个定位点和第i 1个定位点连线的垂直距离。
[0036]
进一步，对于跨内导高平顺度cqi
hσ
计算方式为利用统计评价单元内中间测量点导高距跨内导高平均值的垂直距离均值，带入公式5推导得出cqi
hσ
，具体计算公式为：
[0037][0038]
——i：为评价单元内的支柱和跨标识，第1个支柱标号为0；
[0039]
——n：为评价单元内各跨数标识，第1跨标号为1；
[0040]
——j：为评价单元内各跨测量点数的位置标识，当量跨距内第1个测量点标号为1；
[0041]
——k：为评价单元内各跨的测量点数量；
[0042]
——h
i
‑
j
：为评价单元内第i跨内第j个测量点处的接触线高度；
[0043]
——h
mi
：为评价单元内第i跨内平均导高；
[0044]
——h
i
：为评价单元内第i个定位点处接触线高度距第(i
‑
1)个定位点和第(i 1)个定位点连线的垂直距离。
[0045]
进一步，接触网静态质量指数cqi的值小于等于cqi标准值时，设备状态评价为优秀或良好；接触网静态质量指数cqi的值大于cqi标准值时，设备状态评价为不佳；所述cqi标准值采用“国标 企标”的计算方法，确定刚性悬挂和柔性悬挂的cqi评价标准分别为：刚性悬挂：0～3
‑
优秀，3～6
‑
良好，6～∞
‑
不佳；柔性悬挂：0～21
‑
优秀，21～32
‑
良好，32～∞
‑
不佳。
[0046]
另一方面，本发明还提供一种轨道交通接触网静态质量评价指标的确定系统，用于实施根据本发明的轨道交通接触网静态质量评价指标的确定方法，所述系统包括：
[0047]
参数选择模块，用于在接触网的检测参数中选择计算接触网静态质量评价所需要的参数分量的数据；
[0048]
分量值计算模块，对各项分量的数据计算各项分量值；
[0049]
权重分配模块，为各项分量赋予相应的权重，并且各项分量的权重之和等于1；
[0050]
质量确定模块，将各项分量值乘以相应权重的积相加之后，总和即为接触网静态质量指数cqi的值，其中，所述接触网静态质量指数cqi表征接触网静态特征；根据接触网静态质量指数cqi的值确定接触网静态质量等级。
[0051]
进一步，接触网静态质量指数cqi的值小于等于cqi标准值时，设备状态评价为优秀或良好；接触网静态质量指数cqi的值大于cqi标准值时，设备状态评价为不佳；其中，cqi
标准值以企标和国标为基准进行测算，根据刚性悬挂和柔性悬挂的区别分别计算如下：
[0052]
对于刚性悬挂标准值测算中，包括：
[0053]
1)刚性悬挂拉出值偏离分量cqi
s
标准值测算包括如下步骤：
[0054]
s101.判断企标与国标误差均为
±
10mm,即
△
s＝10；
[0055]
s102.设备状态优秀/良好，则：lim(s
mi
)
→
s
ti
±
10mm；
[0056]
s103.|lim(s
mi
)
‑
s
ti
|
‑
δs
→
|(s
ti
±
10mm)
‑
s
ti
|
‑
δs；得出：|lim(s
mi
)
‑
s
ti
|
‑
δs<0；
[0057]
s104.将|lim(s
mi
)
‑
s
ti
|
‑
δs带入公式2中，得出：cqi
s
(刚性优秀/良好)＝0；
[0058]
2)刚性悬挂导高偏离分量cqi
h
标准值测算包括如下步骤：
[0059]
s201.企标允许误差为
±
2mm,即
△
h＝2；国标允许误差为
±
5mm；
[0060]
s202.设备状态优秀，则：lim(h
mi
)
→
hti
±
2mm；
[0061]
设备状态良好，则：lim(h
mi
)
→
hti
±
5mm；
[0062]
s203.设备状态优秀情况：
[0063]
|lim(h
mi
)
‑
h
ti
|
‑
δh
→
|(h
ti
±
2mm)
‑
h
ti
|
‑
δh得出：|lim(h
mi
)
‑
h
ti
|
‑
δh<0；
[0064]
设备状态良好情况：
[0065]
|lim(h
mi
)
‑
h
ti
|
‑
δh
→
|(h
ti
±
5mm)
‑
h
ti
|
‑
δh得出：|lim(h
mi
)
‑
h
ti
|
‑
δh<3；
[0066]
s204.将|lim(h
mi
)
‑
h
ti
|
‑
δh带入公式3中，得出：
[0067]
cqi
h
(刚性优秀)＝0，cqi
h
(刚性良好)＝3；
[0068]
3)刚性悬挂相邻定位点导高平顺度cqid标准值测算包括如下步骤：
[0069]
s301.导高参数企标允许误差为
±
2mm；国标允许误差为
±
5mm；
[0070]
s302.设备状态优秀，则：lim(d
i
)
→
(h
ti

△
h)
‑
(h
ti
‑△
h)＝4mm；
[0071]
设备状态良好，则：lim(d
i
)
→
(h
ti
5)
‑
(h
ti
‑
5)＝10mm；
[0072]
s303.带入公式4，
[0073]
s304.得出：cqi
d
(刚性优秀)＝4，cqi
s
(刚性良好)＝10；
[0074]
4)刚性悬挂跨内导高平顺度cqi
hσ
标准值测算包括如下步骤：
[0075]
s401.导高参数企标允许误差为
±
2mm；国标允许误差为
±
5mm；
[0076]
s402.选取中间测量点极限接近定位点,则lim(h
mi
)
→
h
ti
，
[0077]
设备状态优秀：lim(h
i
‑
j
)
→
h
ti
±
2；设备状态良好：lim(h
i
‑
j
)
→
h
ti
±
5；
[0078]
s403.设备状态优秀，则：lim(d
i
‑
j
)
→
lim(h
i
‑
j
)
‑
lim(h
mi
)＝|h
ti
±
2|
‑
h
ti
＝2；
[0079]
设备状态良好，则：lim(d
i
‑
j
)
→
lim(h
i
‑
j
)
‑
lim(h
mi
)＝|h
ti
±
2|
‑
h
ti
＝5；
[0080]
s404.简化公式
[0081]
s405.得出：cqi
hσ
(刚性优秀)＝2，cqi
hσ
(刚性良好)＝5；
[0082]
柔性悬挂推导过程与刚性悬挂推导过程相同。
[0083]
根据本发明的触网静态质量评价指标cqi确定方法和系统，具备如下作用及效果：可识别局部缺陷；可对服役设备质量进行区段量化评价；可指导制定或优化设备维修策略、合理分配维修资源。可以为接触网状态维修提供技术支持，可以帮助基础设施管理者制定维修策略、分配维修资源，有利于节约养护维修的成本。
附图说明
[0084]
图1为根据本发明的轨道交通接触网静态质量评价指标的确定方法和系统的优选实施例的指标值计算原理图；
[0085]
图2为根据本发明的优选实施例的拉出值偏离分量cqi
s
评价单元的计算示意图；
[0086]
图3为根据本发明的优选实施例的导高偏离分量cqi
h
评价单元的计算示意图；
[0087]
图4为根据本发明的优选实施例的相邻定位点导高平顺度cqi
d
评价单元的计算示意图；
[0088]
图5为根据本发明的优选实施例的跨内导高平顺度cqi
hσ
评价单元的计算示意图；
[0089]
图6为根据本发明的优选实施例的评价标准对比示意图；
[0090]
图7为根据本发明的优选实施例的评价等级标准示意图；
[0091]
图8为根据本发明的优选实施例的相邻定位点导高平顺度优秀极限情况示意图；
[0092]
图9为根据本发明的优选实施例的相邻定位点导高平顺度良好极限情况示意图；
[0093]
图10为根据本发明的优选实施例的跨内导高平顺度优秀极限情况示意图；
[0094]
图11为根据本发明的优选实施例的跨内导高平顺度良好极限情况示意图；
[0095]
图12为根据本发明的优选实施例的设备状态评价逻辑图；
[0096]
图13为模拟分析受电弓动态经过刚性接触网过程图。
具体实施方式
[0097]
下面将结合附图，对本发明的发明进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0098]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0099]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0100]
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0101]
根据附图1
‑
13，本发明对接触网静态质量评价指标(catenary static quality index，简称cqi评价指标)的确定方法和系统的优选实施例做了详细描述。cqi评价指标综合考虑影响接触网状态的所有技术参数进行评价，为表征接触网结构空间静态几何位置偏离设计程度的指数。所述接触网静态质量指数cqi具体表征接触网的静态位置与目标位置的偏离距离，当cqi为0时，表示接触网的静态位置与目标位置完全一致；即接触网静态质量指数是一个距离当量。
[0102]
根据本发明的接触网静态质量评价指标的确定方法，包括以下步骤：
[0103]
选择参数，用于在接触网的检测参数中选择计算接触网静态质量评价所需要的参数分量的数据；
[0104]
计算分量值，对各项分量的数据计算各项分量值；
[0105]
权重分配，为各项分量赋予相应的权重，并且各项分量的权重之和等于1；
[0106]
确定质量，各项分量值乘以相应权重的积相加之后，总和即为接触网静态质量指数cqi的值，其中，所述接触网静态质量指数cqi表征接触网静态特征；根据接触网静态质量指数cqi的值确定接触网静态质量等级。
[0107]
经分析统计，本发明采用的轨道交通接触网静态质量评价指标(cqi)的确定方法和系统共计涵盖4个参数分量，分别为(分量1)拉出值偏离值cqi
s
、(分量2)导高偏离值cqi
h
、(分量3)相邻定位点导高平顺度cqi
d
、(分量4)跨内导高平顺度cqi
hσ
。
[0108]
其中，本发明特别使用分量4“跨内导高平顺度cqi
hσ”进行计算。
[0109]
由于城市轨道交通供电系统接触网设备与铁路相比存在较大区别，城市轨道交通正线地下段多采用架空刚性接触网，本技术指标cqi侧重于针对架空刚性接触网设备状态进行评价。因此，为更加公正评价设备状态，本技术指标结合城市轨道交通接触网设备实际现状引入第四个计算参量“跨内导高平顺度cqi
hσ”。
[0110]
针对架空刚性接触网设备评价指标引入“跨内导高平顺度cqi
hσ”参量技术分析：
[0111]
架空刚性接触网采用“汇流排 接触线 架空地线”形式，具有设备结构简单、无张力、施工和易性高、维修便捷、占用空间较小等诸多优势。但同时造成其具有设备无弹性，严重影响弓网关系，接触线及受电弓磨损严重的负面作用。
[0112]
刚性接触网设备经长期运行，接触线存在较多局部异常磨损和拉弧打火现象。刚性接触网汇流排跨中接头处极易出现下垂，如图13中a处所示，造成跨内导高平顺较差，从而导致设备异常磨损和拉弧打火。如图13中b处所示，模拟分析受电弓动态经过刚性接触网过程：1、电客车高速通过此处时，由于此处导高降低，引起弓网接触压力骤增，从而加剧接触线及受电弓局部异常磨损；2、当电客车高速驶离中间接头处时，由于导高变化，增加弓网离线率，极易发生拉弧打火现象。
[0113]
通过以上分析得出，“跨内导高平顺度cqi
hσ”分量为影响刚性接触网设备状态的关键因素之一，同理，此分量也将影响柔性接触网设备状态。因此，本发明中对于使用的指标引入“跨内导高平顺度cqi
hσ”参量进行计算，并最终得出设备评价指标cqi最终结果。
[0114]
本发明中cqi评价指标旨在综合考虑影响接触网状态的所有技术参数，从而使计算结果更加客观、公正，全面真实的体现接触网设备整体表现状态，而非片面表达设备的单方面表现状态。
[0115]
由于接触网拉出值及导高偏离过大均会影响弓网表现，经分析本技术指标除包含拉出值偏离值cqi
s
、导高偏离值cqi
h
、相邻定位点导高平顺度cqi
d
三个技术参量外，还包含跨内导高平顺度cqi
hσ
技术参量，共计涵盖4个参数分量，将此四个参量进行综合评定，最后得出的接触网静态设备评价指标cqi结果更具有客观、公正性。
[0116]
其中，对各个分量分别赋予权重，而各分量权重测算方法如下：
[0117]
因各参量对接触网设备状态影响程度不同，为保证评价指标最终结果的可信度，各参量计算权重也应根据对设备影响的严重程度进行确定。因此，需对各参量权重进行适
用性测算。
[0118]
为提高cqi各参量赋权的公正性，其权重确定共计分为6步，分别为参量选定
‑
赋权方式选定
‑
参量影响等级确定
‑
建立计算模型
‑
现场验证
‑
最终赋权。
[0119]
具体测算过程如下：
[0120]
①
参量选定：
[0121]
经上述分析，影响接触网设备状态共计四个分量，分别为拉出值偏离值cqi
s
、导高偏离值cqi
h
、相邻定位点导高平顺度cqi
d
、跨内导高平顺度cqi
hσ
。
[0122]
②
赋权方法选定：
[0123]
根据计算权重时原始数据的来源不同，通常所采用的赋权方法可分为：主观赋值法、客观赋值法、主客观综合赋值法3类。主客观综合赋值法则同时考虑数据间的关系及专家经验，一般采用乘法或线性综合法将主、客观赋值法相结合。
[0124]
因此，为保证各参量权重分配合理性，本评价指标采用主客观综合赋权法。
[0125]
③
参量影响等级确定
[0126]
因组合赋值法需根据各参量对设备影响程度的量化值，进行线性计算，最终确定各参量权重。
[0127]
为方便计算，需将各参量对设备状态影响程度量化。根据长期设备运行数据分析，影响等级划分为50％、100％两个等级。最终各参量影响等级确定如下：
[0128][0129]
④
建立计算模型
[0130]
构造判断矩阵，在第
③
步中，已经确定各参量的影响等级。将四个参量的影响等级两两互相比较，然后按照线性代数权向量计算原则确定各参量权重。具体计算过程如下：
[0131]
矩阵模型确定：
[0132][0133]
其中，a1n表示第1个元素相对第n个元素影响等级之比，即a1n＝a1/an，同理可得a11＝a1/a1，a12＝a1/a2，a21＝a2/a1，
…
，ann＝an/an。
[0134]
因此，推导得出本技术指标各参量权重向量计算矩阵模型：
[0135][0136]
通过向量计算，得出各参量权重w1＝0.17，w2＝0.17，w3＝0.33，w4＝0.33。
[0137]
⑤
现场验证
[0138]
经第
④
分析，初步得出各参量计算权重，为确保适用性，在运营线路选取相应数量的设备进行适用性评估测试。如评估判断适用性较低，则需回到第
③
步，重新进行测算，如评估判断适用性较高，则可进行参量最终赋权，确定计算公式。
[0139]
测试结果显示，cqi指数基本符合现场设备安装状态，指数水平与锚段平顺度趋势基本一致，且与刚性锚段磨耗情况基本对应，可以较高程度表现设备基本状态水平。
[0140]
⑥
最终赋权
[0141]
通过第
①
至第
⑤
步“理论 实践”测算评估过程，确定各参量最终权重，并确定cqi最终计算公式为：
[0142]
cqi＝0.17*cqi
s
0.17*cqi
h
0.33*cqi
d
0.33*cqi
hσ
[0143]
本发明中cqi评价指标旨在综合考虑影响接触网状态的所有技术参量，但通过分析发现各参量对设备状态影响程度不同，因此需针对各参量的影响程度的不同对各参量赋予不同权重，保证最终cqi值对设备整体状态评价结果的真实性和可靠性。
[0144]
目前常用的赋权方法主要有主观赋权法、客观赋权法及主客观综合赋权法。运用主观赋权法确定各指标间的权重系数,反映了决策者的意向,但决策或评价结果具有很大的主观随意性。而运用客观赋权法确定各指标间的权重系数,决策或评价结果虽然具有较强的数学理论依据,但没有考虑决策者的意向。因此,主、客观赋权法均具有一定的局限性。针对主、客观赋权法各自的优缺点，为兼顾决策者对属性的偏好，同时又力争减少赋权的主观随意性，使对属性的赋权达到主观与客观的统一，进而使决策结果更加真实、可靠。
[0145]
因此，本发明采用主客观综合赋权法进行计算，此方法体现了系统分析的思想，使赋权结果具备数学理论依据的同时，兼顾考虑决策者的意愿，从而使技术指标评价结果更加科学、准确的表达了设备状态。
[0146]
具体地，参见图1，本优选实施例中对(分量1)拉出值偏离值cqi
s
赋予权重0.17、(分量2)导高偏离值cqi
h
赋予权重0.17、(分量3)相邻定位点导高平顺度cqi
d
赋予权重0.33、(分量4)跨内导高平顺度cqi
hσ
赋予权重0.33。
[0147]
各个分量值乘以相应的权重之后进行分量相加，各项之和即为cqi评价指标。即cqi＝0.17cqi
s
0.17cqi
h
0.33cqi
d
0.33cqi
hσ
。
[0148]
其中，本发明中对cqi各参数分量计算方式如下：
[0149]
cqi评价指标核心思想为利用数学统计方法计算各个参量偏离设计值程度，因此可类比参考标准方差公式(计算各个参量与平均值的离散程度)，对cqi各个参量与设计值的偏离程度(即离散程度)进行统计分析。
[0150]
类比方差公式推导得出cqi各参量计算原理公式：
[0151]
cqis(cqi
h
或cqi
d
或
[0152]
——i：为评价单元内各参量的支柱和跨标识；
[0153]
——xi：为评价单元内各参量现场实际测量值；
[0154]
——μ：为评价单元内各参量的设计值；
[0155]
——n：为评价单元内各参量跨数。
[0156]
其中，对于拉出值偏离分量cqi
s
计算公式说明如下。
[0157]
如图2所示为一个评价单元，黑色圆点代表定位点，黑色折线代表实测拉出值，灰色直线表示设计拉出值，灰色范围表示拉出值允许误差。
[0158]
本发明中对于拉出值偏离分量cqi
s
计算方式为统计评价单元内所有定位点拉出值超出允许误差(企标)范围的均值，即图中圆圈标注的所有超出误差范围的定位点拉出值
与
△
s之差的总和与跨数之比，带入公式1中推导得出cqi
s
。具体计算公式为：
[0159][0160]
——i：为评价单元内的支柱和跨标识，第1个支柱标号为0；
[0161]
——n：为评价单元内各跨数标识，第1跨标号为1；
[0162]
——smi：为评价单元内第i个定位点现场实测拉出值；
[0163]
——sti：为评价单元内第i个定位点的设计拉出值；
[0164]
——sti：为评价单元内第i个定位点的设计拉出值；
[0165]
——
△
s：为拉出值施工允许误差；
[0166]
——sign为符号函数，当其自变量为负数时，sign的值为
‑
1；当其自变量为0时，sign的值为0；当其自变量为正数时，sign的值为1。
[0167]
其中，对于导高偏离分量cqi
h
计算公式说明如下：
[0168]
如图3所示为一个评价单元，黑色圆点代表定位点，黑色折线代表实际导高，水平直线表示设计导高，灰色范围表示导高允许误差。
[0169]
本发明中对于导高偏离分量cqi
h
计算原理为统计评价单元内所有定位点导高超出允许误差(企标)范围的均值，即图中圆圈标注的所有超出误差范围的定位点导高与δh之差的总和与跨数之比，带入公式1中推导得出cqi
h
具体计算公式为：
[0170][0171]
——i：为评价单元内的支柱和跨标识，第1个支柱标号为0；
[0172]
——n：为评价单元内各跨数标识，第1跨标号为1；
[0173]
——smi：为评价单元内第i个定位点现场实测导高；
[0174]
——sti：为评价单元内第i个定位点的设计导高；
[0175]
——δh：为定位点导高施工允许误差；
[0176]
——sign为符号函数，当其自变量为负数时，sign的值为
‑
1；当其自变量为0时，sign的值为0；当其自变量为正数时，sign的值为1。
[0177]
其中，对于相邻定位点导高平顺度cqi
d
计算公式说明如下：
[0178]
如图4所示为一个评价单元，黑色圆点代表定位点，黑色折线代表实际导高，虚线表示相隔两跨定位点导高连线，竖向实线表示中间定位点导高距相邻定位点连线的垂直距离。
[0179]
本发明对于相邻定位点导高平顺度cqi
d
计算原理为统计评价单元内中间定位点导高距两侧相邻定位点连线的垂直距离均值(即图4中h
01
～h
i
‑1之总和与评价单元内跨数之比)，带入公式1推导得出cqi
d
具体计算公式为：
[0180][0181]
——i：为评价单元内的支柱和跨标识，第1个支柱标号为0；
[0182]
——n：为评价单元内各跨数标识，第1跨标号为1；
[0183]
——h
i
：为评价单元内第i个定位点处接触线高度距第(i
‑
1)个定位点和第(i 1)个定位点连线的垂直距离。
[0184]
其中，对于跨内导高平顺度cqi
hσ
计算公式说明如下：
[0185]
如图5所示为一个评价单元，黑色圆代表点定位点，灰色圆点代表跨内中间测量点，折线代表实际导高，虚线表示跨内平均导高，竖直实线表示中间测量点导高距跨内平均导高的距离(中间测量点数量根据需要选取)。
[0186]
本发明中，对于跨内导高平顺度cqi
hσ
计算原理为利用统计评价单元内中间测量点导高距跨内导高平均值的垂直距离均值(即图5中h1‑1～h
i
‑2总和与评价单元内跨数之比)，带入公式1推导得出cqi
hσ
具体计算公式为：
[0187][0188]
——i：为评价单元内的支柱和跨标识，第1个支柱标号为0；
[0189]
——n：为评价单元内各跨数标识，第1跨标号为1；
[0190]
——j：为评价单元内各跨测量点数的位置标识，当量跨距内第1个测量点标号为1；
[0191]
——k：为评价单元内各跨的测量点数量；
[0192]
——h
i
‑
j
：为评价单元内第i跨内第j个测量点处的接触线高度；
[0193]
——h
mi
：为评价单元内第i跨内平均导高。
[0194]
——h
i
：为评价单元内第i个定位点处接触线高度距第(i
‑
1)个定位点和第(i 1)个定位点连线的垂直距离。
[0195]
上述cqi评价指标标准值测算中，cqi评价逻辑如下：
[0196]
cqi评价指标是针对服役设备静态参数偏离设计程度的量化描述，cqi数值越低，偏离程度越少，设备状态越好。因此，需设置评价标准判定设备状态。
[0197]
如图6所示，现场设备cqi值小于等于cqi标准值时，设备状态评价为优秀或良好；现场设备cqi值大于cqi标准值时，设备状态评价为不佳。
[0198]
目前，为提升设备运行表现状态，供电部室在国标基础之上制定企业标准。因此，在测算适用于本发明的运营线路的cqi标准值时，需以企标和国标为基准进行测算，测算逻辑如图7所示：
[0199]
企业标准与国家标准对照表：
[0200][0201]
其次，对于cqi各分量标准值测算过程，根据刚性悬挂和柔性悬挂的区别分别计算如下：
[0202]
1、刚性悬挂标准值测算
[0203]
1)拉出值偏离分量cqi
s
标准值测算
[0204]
刚性悬挂推导过程如下：
[0205]
s101.判断企标与国标误差均为
±
10mm,即
△
s＝10；
[0206]
s102.设备状态优秀/良好，则：lim(s
mi
)
→
s
ti
±
10mm；
[0207]
s103.|lim(s
mi
)
‑
s
ti
|
‑
δs
→
|(s
ti
±
10mm)
‑
s
ti
|
‑
δs；得出：|lim(s
mi
)
‑
s
ti
|
‑
δs<0；
[0208]
s104.将|lim(s
mi
)
‑
s
ti
|
‑
δs带入公式2中，得出：cqi
s
(刚性优秀/良好)＝0；
[0209]
2)导高偏离分量cqi
h
标准值测算
[0210]
刚性悬挂推导过程如下：
[0211]
s201.企标允许误差为
±
2mm,即
△
h＝2；国标允许误差为
±
5mm；
[0212]
s202.设备状态优秀，则：lim(h
mi
)
→
hti
±
2mm；
[0213]
设备状态良好，则：lim(h
mi
)
→
hti
±
5mm；
[0214]
s203.设备状态优秀情况：
[0215]
|lim(h
mi
)
‑
h
ti
|
‑
δh
→
|(h
ti
±
2mm)
‑
h
ti
|
‑
δh得出：|lim(h
mi
)
‑
h
ti
|
‑
δh<0；
[0216]
设备状态良好情况：
[0217]
|lim(h
mi
)
‑
h
ti
|
‑
δh
→
|(h
ti
±
5mm)
‑
h
ti
|
‑
δh得出：|lim(h
mi
)
‑
h
ti
|
‑
δh<3；
[0218]
s204.将|lim(h
mi
)
‑
h
ti
|
‑
δh带入公式3中，得出：
[0219]
cqi
h
(刚性优秀)＝0，cqi
h
(刚性良好)＝3；
[0220]
3)相邻定位点导高平顺度cqid标准值测算
[0221]
需考虑设备静态参数优秀和良好两种极限情况：
[0222]
如图8所示为相邻定位点导高平顺度优秀极限情况，误差均在企标范围内；如图9所示为相邻定位点导高平顺度良好极限情况，误差均在国标范围内。
[0223]
刚性悬挂推导过程如下：
[0224]
s301.导高参数企标允许误差为
±
2mm；国标允许误差为
±
5mm；
[0225]
s302.设备状态优秀，则：lim(d
i
)
→
(h
ti

△
h)
‑
(h
ti
‑△
h)＝4mm；
[0226]
设备状态良好，则：lim(d
i
)
→
(h
ti
5)
‑
(h
ti
‑
5)＝10mm；
[0227]
s303.带入公式4，
[0228]
s304.得出：cqi
d
(刚性优秀)＝4，cqi
s
(刚性良好)＝10；
[0229]
4)跨内导高平顺度cqi
hσ
标准值测算
[0230]
需考虑设备静态参数优秀和良好两种极限情况，中间测量点选择在无限接近定位点处，此时出现指标将出现临界值。
[0231]
如图10所示为跨内导高平顺度优秀极限情况，误差均在企标范围内；如图11所示为跨内导高平顺度良好极限情况，误差均在国标范围内。
[0232]
刚性悬挂推导过程如下：
[0233]
s401.导高参数企标允许误差为
±
2mm；国标允许误差为
±
5mm；
[0234]
s402.选取中间测量点极限接近定位点,则lim(h
mi
)
→
h
ti
，
[0235]
设备状态优秀：lim(h
i
‑
j
)
→
h
ti
±
2；设备状态良好：lim(h
i
‑
j
)
→
h
ti
±
5；
[0236]
s403.设备状态优秀，则：lim(d
i
‑
j
)
→
lim(h
i
‑
j
)
‑
lim(h
mi
)＝|h
ti
±
2|
‑
h
ti
＝2；
[0237]
设备状态良好，则：lim(d
i
‑
j
)
→
lim(h
i
‑
j
)
‑
lim(h
mi
)＝|h
ti
±
2|
‑
h
ti
＝5；
[0238]
s404.简化公式
[0239]
s405.得出：cqi
hσ
(刚性优秀)＝2，cqi
hσ
(刚性良好)＝5
[0240]
柔性悬挂标准值测算如下：
[0241]
柔性悬挂推导过程与刚性悬挂推导过程相同，推导标准值如下：
[0242]
cqi
s
(优秀)＝0；cqi
s
(良好)＝0。
[0243]
cqi
h
(优秀)＝0；cqi
h
(良好)＝10。
[0244]
cqi
h
(优秀)＝40；cqi
h
(良好)＝60。
[0245]
cqi
hσ
(优秀)＝20；cqi
hσ
(良好)＝30。
[0246]
最后，综合各参量cqi标准值进行计算。考虑测算仅为理想状态下得出的结果，为避免因外界因素(如仪器误差、人因误差等)引起的偏差，需将评价标准值进行调整，如下表所示。
[0247][0248]
根据本发明的接触网设备静态质量评价指标cqi的标准值采用的“国标 企标”的计算方法。最终确定cqi评价标准：刚性悬挂：0～3
‑
优秀，3～6
‑
良好，6～∞
‑
不佳；柔性悬挂：0～21
‑
优秀，21～32
‑
良好，32～∞
‑
不佳。
[0249]
基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种接触网静态质量确定系统，如下面的实施例所述。由于接触网静态质量确定系统解决问题的原理与接触网静态质量确定方法相似，因此接触网静态质量确定系统的实施可以参见接触网静态质量确定方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
[0250]
根据本发明的轨道交通接触网静态质量评价指标(cqi)的确定系统包括：
[0251]
参数选择模块，用于在接触网的检测参数中选择需要的参数；
[0252]
质量确定模块，用于以接触网的锚段为基本单元，针对每个基本单元，根据选择的参数计算接触网静态质量指数，其中，所述接触网静态质量指数表征接触网静态特征。
[0253]
根据本发明的触网静态质量评价指标cqi确定方法和系统，具备如下作用及效果：可识别局部缺陷；可对服役设备质量进行区段量化评价；可指导制定或优化设备维修策略、合理分配维修资源。可以为接触网状态维修提供技术支持，可以帮助基础设施管理者制定维修策略、分配维修资源，有利于节约养护维修的成本。
[0254]
本发明的重点技术在于：(1)在实现接触网设备局部缺陷诊断的同时，实现了设备
状态量化的评价描述；(2)引用“国家标准 企业标准”，结合接触网设备实际情况，计算并确定接触网设备静态质量评价指标cqi的标准值，对标准值进行细化，将设备状态评价分为“优秀”、“良好”和“不佳”三个等级。
[0255]
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。