[发明专利]一种高铁沿线测风站点布局优化方法

权利要求书

1.一种高铁沿线测风站点布局优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：采集高铁沿线一定范围内的地面气象站瞬时风速数据，对采集到的数据进行基本的质量控制；

步骤2：对铁路沿线布设等间距模拟站点，通过克里金插值得到沿线模拟站点的瞬时风速数据，其中，z(x₀)为未知站点的插值估计值，x_i为区域上的一系列观测站点，z(x_i)为相应站点的测量值，λ_i为已知站点的权重值；

步骤3：依据地形因素，设置高铁沿线风险监测点，以此为基础，将高铁沿线划分为多块区段，并通过历史风速数据进行空间插值分析确定这些区段是大风多发段或风速平缓段；

步骤4：计算出各区段站点间的相似离度x、y分别代表选取的两个站点风速序列，C(X,Y)表示这两个站点之间的相似离度，其值越小则这两个站点相似度越高，R_xy称之为形系数，它能够准确地反映了两个站点之间的风速形相似程度；D_xy称为值系数，反映了两个站点之间风速数值本身的差异程度，α与β分别是对形系数R_xy和值系数D_xy的相似加权系数，α与β相加需为1；

步骤5：计算出各区段站点间的杰卡德相似系数A与B为选取的任意两站点的风速序列，杰卡德值越大说明两个站点相似度越高；

步骤6：将各区段站点间的相似离度与杰卡德相似系数相结合，针对不同的风速段选取相应合适的相似度阈值区间，采用提出的相似度布站公式从而增加或删减模拟站点来完成对高铁沿线测风站点的合理布局；相似度布站公式具体为：设定x为相似离度，y为杰卡德相似系数，对于任意相比较的两个站点间的相似离度与杰卡德相似系数分别用x₁与x₂，y₁与y₂来表示，对于所有沿线区域，两两相邻站点间相似度高且总是x＜y，而对于区域中任意相比的两站点间一旦存在x＞y，此时站点间的相似度由高转低且偏低，区域中需新增站点；设定当在区域中存在任意一对x₁与x₂，y₁与y₂满足相似度站点添加条件：(y₁-x₁)*(y₂-x₂)＜0时，此段区域需要添加站点，反之此段区域无需新增站点；

(x₁-x₂)²+(y₁-y₂)²表示两个站点相似离度与杰卡德相似系数差值的平方和，差值越大则两个站点的相似性差异越大；对于风速平缓区，在满足相似度站点添加条件后，由于小风区域段对铁路安全运行影响较小，因此应在站点相似性差异最大处新增站点，此时在合理阈值范围内，相似离度最大且杰卡德相似系数最小，则(x₁-x₂)²+(y₁-y₂)²最大；对于大风多发区，大风区域段对铁路安全运行影响严重，在满足相似度站点添加条件后，应在站点相似性差异最小处新增站点，此时在合理阈值范围内，相似离度最小且杰卡德相似系数最大，则(x₁-x₂)²+(y₁-y₂)²最小；

从而针对风速平缓区域提出小风段站点相似度布站函数公式f(x)添加站点，其公式如下：

f(x)求出的相似性差异最大值所处的区间，即为此段区域所需新增站点的具体位置；

针对大风多发区域添加站点提出大风段站点相似度布站函数公式g(x)，其公式如下：

新增站点的具体区域位置为g(x)求出的相似性差异最小值所处的区间；

步骤7：计算所有区段优化布局前后的风速平均误差是原始站点布局下的各区段的风速平均值，是优化站点布局后的各区段的风速平均值，当风速平均误差极小，则优化布局是合理的，以此来检验优化布局的合理性。

2.如权利要求1所述的高铁沿线测风站点布局优化方法，其特征在于，步骤3中，地形因素具体为桥梁、湖泊、隧道、峡谷、高山的特殊地理位置。