[发明专利]一种接触网结构波长自动提取方法

摘要

本发公开了一种接触网结构波长的自动提取方法。针对高速铁路接触网和受电弓之间接触压力在弓网受流质量评估和接触网状态诊断中的应用问题，提出一种自动提取弓网接触压力中接触网结构波长的方法。对弓网接触压力数据进行预处理，调整数据长度，保证数据可靠性；对预处理后数据进行适当端点延拓，采用集合经验模式分解EEMD分解数据并获得一系列固有模式函数IMF；通过希尔伯特变换计算各IMF的瞬时频率，基于接触网结构波长范围自动辨识所有IMF中的接触网结构波长成分，提取并输出弓网接触压力中的接触网结构波长和非接触网结构波长。分析表明，使用本方法可提高弓网接触压力在弓网受流质量评估和接触网状态诊断中的实用性和有效性，为高速铁路弓网系统的运营和维护提供了便利。

主权项

1.一种接触网结构波长自动提取方法，经EEMD分解延拓弓网接触压力信号，采用希尔伯特变换计算分解后信号的瞬时频率，利用接触网结构参数范围辨识分解后信号中的接触网结构波长成分，自动提取电气化铁路受电弓和接触网之间接触压力中的接触网结构波长成分，EEMD含义为：集合经验模式分解，其特征在于，其具体工作步骤包含：A、弓网接触压力信号预处理a.检验实测或仿真的弓网接触压力数据原始数据为连续数据且其对应的受电弓运行距离不少于所涉及铁道线路四个跨距；对于持续里程超过十个跨距的连续数据，则将数据作分段处理；b.视情预处理：对于实测弓网接触压力数据，根据原始数据的测量方法，采取相应的去噪和补偿预处理措施，以保证测量数据可靠性；对于仿真弓网接触压力数据不作此处理；B、基于集合经验模式分解的弓网接触压力数据分解a.分别取待分解弓网接触压力数据两端的相邻数据，数据持续里程近似于半跨距，对待分解数据序列进行端点延拓，构造新的待分解数据；待分解数据两端无可用数据时可不进行端点延拓；b.对新的待分解数据进行EEMD分解，获得一系列固有模式函数IMF：dj(t),j＝1,2,...,N；C、自动辨识和提取接触网结构波长a.获得所有N个固有模式函数dj(t)的解析形式zj(t)：式中H[dj(t)]表示对固有模式函数dj(t)进行希尔伯特变换，i为虚数单位，且有aj(t)表示固有模式函数dj(t)的幅值，θj(t)表示固有模式函数dj(t)的相位；计算所有固有模式函数对应的瞬时频率ωj(t)：b.通过下式布尔变量Bj辨识N个固有模式函数中的接触网波长成分：Bj＝max[ωj(t)]<ωu∧min[ωj(t)]>ωl      (4)式中max[ωj(t)]和min[ωj(t)]分别表示取瞬时频率ωj(t)的最大值和最小值，∧表示逻辑与运算，ωu和ωl分别表示判断固有模式函数是否为接触网结构波长的频率上界和下界；对于所有固有模式函数，若其对应的布尔变量Bj为1，则判断其为接触网结构波长成分；若Bj为0，则为非接触网结构波长成分；D、输出接触网结构波长提取结果将辨识的所有接触网结构波长成分和所有非接触网结构波长成分各自相加，获得并输出本方法提取的接触网结构波长和非接触网结构波长至后续处理设备，完成自动提取。