[发明专利]一种高铁供电系统支持连接部件结构可靠性计算和预测方法

摘要

本发明公开了一种高铁供电系统支持连接部件结构可靠性计算和预测方法，包括以下步骤：确定影响高铁供电系统支持连接部件可靠性的外部负载；利用控制单元法，对支持连接部件内部应力进行计算；对n组负载参数和对应的内部应力进行Normalization处理：采用辐射基网络建立m个负载与支持连接部件内部的应力之间的非线性关系；采用统计抽样法计算出支持连接部件的可靠度；上述方法，能够对高铁供电系统支持连接部件的可靠性进行定量的计算、分析和预测，为高铁供电系统支持连接部件可靠性设计与管理，误差小，使用方便。

主权项

1.一种高铁供电系统支持连接部件结构可靠性计算和预测方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)确定影响高铁供电系统支持连接部件可靠性的外部负载；影响高铁供电系统支持连接部件可靠性的外部负载主要有供电线的张力T、预紧力矩M、悬挂系统的重力G、覆冰负载B和风负载V，设影响高铁供电系统支持连接部件可靠性负载的个数为m；(2)利用控制单元法CEM，对支持连接部件内部应力进行计算；把供电线的m个负载参数看作是服从标准正态分布的随机参数，对m个负载参数以正态分布N(μ,σ)随机地产生n组，通过CEM法计算出对应的n个支持连接部件内部的应力；(3)对n组负载参数和对应的内部应力进行Normalization处理：式中，Hi为第i个负载参数值，Hj为第j个负载参数值经过Normalization处理后的值，i＝1,2,…,m；(4)采用辐射基网络建立m个负载与支持连接部件内部的应力之间的非线性关系；(5)采用统计抽样法计算出支持连接部件的可靠度；所述步骤(2)中，采用(0，1)均匀试验设计法对负载参数进行取值，将(0，1)区间均匀分布的随机数转换成指定正态分布的随机抽样N(μ,σ)：式中：r1、r2—二个相互独立的(0，1)均匀分布的随机变量，μ为m个负载参数的均值，σ2是m个负载参数的方差；采用均匀试验设计选取n组m个负载参数，通过CEM法计算出n个最大应力值；所述步骤(4)，辐射基网络的输入个数为m，为支持连接部件m个负载经过Normalization处理后的值，输出为支持连接部件最大的应力，将CEM法得到的n组数据作为辐射基网络的学习样本，对辐射基网络进行学习，辐射基网络构建和学习的过程包括以下子步骤：(a1)采用Gaussian函数构建辐射基网络的隐函数：式中，B＝(B1,B2,…,Bk)分别表示高铁供电系统支持连接部件承受的m个负载，Ch＝(Ch1,Ch2,Ch3,Ch4)为第h个隐层Gaussian基的基参数；对Zh进行(0‑1)化处理：H为Gaussian基的个数，Z0≡1；(a2)构建辐射基网络精度识别函数，采用均方差建立辐射基网络精度识别函数：，ξ为辐射基网络输出的支持连接部件最大应力值，为控制单元法的应力计算值(a3)采用递度训练法则：式中：η(k)为学习率，α为动量因子，学习率取0.3，动量因子取0.85；p和p‑1表示迭代的步数；(a4)通过训练，获得了W，C和β的值，建立了支持连接部件m个负载参数与最大的应力的关系；式中，uh为第h个辐射基网络的隐函数值经过(0‑1)化处理后的值；所述步骤(5)中，包括以下子步骤：(5.1)对m个负载参数进行随机抽样，先在(0，1)区间上产生均匀分布随机数，然后将(0，1)区间均匀分布的随机数转换成指定正态分布的随机抽样；(5.2)将m个负载参数经过(0‑1)化处理后输入到已经训练好的基于辐射基网络非线性关系模型中，得到支持连接部件的最大应力ξ；代入功能函数f中，计算f的值；f(δ,ξ)＝δ‑ξ式中，δ为支持连接部件材料的强度；f≤0表示支持连接部件已经失效；(5.3)根据SSM法，不断地重复计算f值，累计f≤0的次数L，以及随机计算的总次数N；根据计算机模拟定律，当计算的次数达到一定的值时，如N≥100/Pf,Pf为失效概率时，能够满足模拟的精度，计算结束；(5.4)计算支持连接部件的可靠度，可靠度R的值为：L取值1000。