[发明专利]一种基于高铁沿线风速风向联合分布建模的方法

说明书

本发明公开了一种基于高铁沿线风速风向联合分布建模的方法，对不同地域、不同季节条件下的兰新高铁沿线的风速采集数据进行统计分析，获得不同地域和季节条件下风速概率分布特征表示；对不同地域、不同季节条件下的兰新高铁沿线的风向采集数据进行统计分析，获得不同地域和季节条件下风向概率分布特征表示；前述风速风向采集为同一地域同一时间下同一站点采集数据；根据所述风速概率分布特征、风向概率分布特征和站点的地域特征、时间特征数据建立基于经验Bernstein Copula的风速风向联合分布模型；通过提出的风速风向联合分布模型对兰新铁路沿线其他地域特征、季节特征相似的站点数据进行分析。

技术领域

本发明涉及风速风向建模技术领域，具体涉及一种基于高铁沿线风速风向联合分布建模的方法。

背景技术

随着我国高铁速度的提高，环境风荷载对高铁安全性和乘坐舒适性的作用越来越重要。风会极大地加剧大跨度桥梁的振动，并影响高速列车在桥梁上的运行安全性和舒适性。因此，及时、简捷、大范围、高效的了解高速铁路沿线风分布特性，制定具有针对性、精确性的列车运行策略，建立实时、精确的高铁风速风向特征模型，十分必要。

目前，现有风速风向联合分布模型主要考虑大范围气候特征，利用参数化方法建立风速风向分布模型行，这种方法形式固定，且未考虑局部地区环境风具有的特殊地域特征。由于兰新高铁沿线处于戈壁强风速区，受地形和气候影响，存在严重的地域性和季节性。为此，综合考虑兰新铁路沿线特殊地域、特殊气候，分析该地区风速风向特征、研究多特征下的风速风向联合分布的新建模方法十分必要。综上，现有的风速风向联合分布模型建模方法缺少考虑地域特征和季节特征，鉴于此，有必要提供一种简单、实时、高效的适用于兰新高铁沿线的风速风向分布建模的新方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，目的在于提供一种基于高铁沿线风速风向联合分布建模的方法，能够对不同地域、不同季节条件下的高铁沿线的风速风向分布提供一种简单、实时、高效的建模方法，为进一步研究风速风向特征下的高速列车运营策略提供科学依据和数据基础。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于高铁沿线风速风向联合分布建模的方法，包括以下步骤：

步骤一：对不同地域、不同季节条件下的高铁沿线的风速采集数据进行统计分析，获得不同地域和季节条件下风速概率分布特征表示；

步骤二：对不同地域、不同季节条件下的高铁沿线的风向采集数据进行统计分析，获得不同地域和季节条件下风向概率分布特征表示；

步骤三：根据所述风速概率分布特征、风向概率分布特征和站点的地域特征、时间特征数据建立基于经验Bernstein Copula函数的风速风向联合分布模型；

步骤四：通过提出的风速风向联合分布模型对铁路沿线其他地域特征、季节特征相似的站点数据进行分析。

进一步地，所述步骤二和步骤三中的风速风向采集为同一地域同一时间下同一站点采集数据。

进一步地，所述步骤一对不同地域、不同季节条件下的高铁沿线的风速采集数据进行数据统计分析，获得不同地域和季节条件下风速概率分布特征表示之前还包括：对原始采集的风速数据进行预处理，校正清洗错误数据。

进一步地，所述步骤一对不同地域、不同季节条件下的高铁沿线的风速采集数据进行数据统计分析的步骤包括：利用Weibull函数、Rayleigh函数、Lognormal函数、Gamma函数、 Inverse Gaussian函数、Burr函数、Generalized Extreme Value(GEV)函数对风速数据进行概率密度(PDF)分析。

进一步地，所述步骤二对不同地域、不同季节条件下的高铁沿线的风向采集数据进行统计分析，获得不同地域和季节条件下风向概率分布特征表示之前还包括：对原始采集的风速数据进行预处理，校正清洗错误数据。