林培润
广东珠三角城际轨道交通有限公司，广东 广州 510308
摘要：接触网是保证牵引供电系统正常运行的重要基础，接触网的状态评估为接触网的状态提供重要依据。为更加全面准确对接触网状态进行评估，本文开展多维度指标在接触网综合状态评估中的应用研究。首先接触网综合状态评估的指导原则，梳理接触网评估指标体系与多维度指标评估集，构建接触网综合状态评估模型，最终形成接触网综合状态多维度指标结构，为接触网智能检修提供理论参考，对提供列车安全运营的保障、提高铁路运输行业的发展提供支持。
关键字：接触网；状态评估；多维度；检修
0 引言
随着我国铁路的高速发展，接触网作为牵引供电系统的重要组成部分，其安全稳定运行关系到电力机车、动车组正常运行及运输组织畅通。由于接触网架设在野外，会严重受到恶劣自然环境的影响，在列车高速运行过程中，受电弓与接触网的接触和滑动摩擦必然会对两者带来磨损，而且接触过程中的振动使得接触网系统处于动态变化的过程中，因此接触网系统对比同样架设在野外的电力输电线更容易发生故障，根据已有的统计研究结果，接触网系统故障率远高于整个牵引供电系统故障率[1-2]，基于以上原因，接触网系统必须进行状态检测，来达到很好的维护。
接触网系统结构复杂，各部件之间相互耦合、配合完成电能的传输功能，对接触网的综合状态评估涉及接触网内部结构冗杂，同时应考虑外部环境、运维人员素质、运营单位管理等诸多因素[3]；同时对于接触网的评估指标应能够详细体现出接触网系统的各种综合状态，相对于过去的“正常”和“故障”两种评价，应开展多维度指标，以便于对智能检修的提供充足的理论支持[3]。目前对于接触网的综合状态评估通常检测接触网的一些动、静态参数，通过设置故障阈值来达到进行综合评估，结合日常运行维护因素的较少[4]，不能为接触网的状态检修和维护维修提供切实可行的指导。
为全面、详细对接触网综合状态进行评估，本文构建包括企业运维管理、设备状态检测、外界环境因素的接触网综合状态评估指标体系，同时对接触网综合状态进行7维度划分，明确检修建议，然后结合改进模糊神经网络的思想，将对接触网综合状态的定性评价转换为对接触网的定量综合评估，构建接触网综合状态多维度指标结构，为检修工作有针对性的开展提供基础。
1接触网综合状态评估指标体系
1.1综合状态评估原则
铁路接触网系统庞大且复杂，涉及因素较多，铁路运营过程中各影响因素相互影响，随环境、实际运营情况变化而变化，同时考虑检修工作的有序开展，因此为充分反映接触网综合状态评估，评估过程应遵循以下原则[6-7]：
（1）以国家法律法规及标准的相关规定为评价前提，国家法律法规是一切工作有序开展的保障，行业标准则代表了行业中的共性，是值得大家共同借鉴参考的
（2）科学性原则 评估过程中接触网综合状态评估指标体系的建立、综合状态的划分、模型建立、方法选取等环节要有科学的依据，以保证评价结果的真实、可靠。
（3）全面性原则 接触网是一个复杂的巨系统，影响因素众多且实时变化，因此必须全面，既包括设备参数，也包括人为因素；既包括隐患指标，又要包括事故指标，综合衡量铁路供电系统的安全水平。
（4）突出性原则 在全面性原则的基础上，要突出对接触网系统全局影响较大的突出因素。
（5）操作性原则 指标要求概念明确，能方便的测量，尽可能的把指标定量化。
（6）可行性原则 接触网综合状态评估的建立、开展、结果对比都应具备较为简单的实施条件，便于在实际工作中开展。
1.2综合状态评估指标体系
评估指标的选取是综合状态评价的基础，评估指标的全面、合理、客观对评估结果的准确性、可信度至关重要[8]。本文通过查阅相关法律法规与行业标准，结合日常实际运行维护过程中经常出现的问题，以接触网设备状态与环境因素为基础，考虑企业管理、运维人员素质等主观因素，细化各影响因素指标，本文构建了图1所示的接触网综合状态评估指标体系。
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图1 接触网综合状态评估指标体系
如图1所示，该指标体系分为设备性能因素、环境影响因素、运维管理因素、人员素质因素等四大类，在各类指标值中拓展二级影响因素，二级影响因素具体到设备结构、环境条件、管理细则、人员技能等实际状况，能够全面包括设备状态，同时考虑检修维护等后期可变因素，保证评估结果的可信度与准确性。
1.3多维度指标评估集
在建立接触网综合状态评估指标体系之后，需要建立接触网多维度指标评估集，并对其评估结果做出相应解释，本文结合接触网的实际运行情况[9]。将接触网综合状态划分为如表1的7个等级。
表1 接触网综合状态评估等级表
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对接触网系统综合状态进行1-7维度划分，可以为运维检修人员提供直接的参考依据，便于以此为基础合理安排检修计划，保障铁路安全运行的同时节省人力与运维成本。
2 接触网综合状态评估模型
2.1 接触网评估模型的构建
本文中构建的接触网综合状态评估指标体系中一共包含17项指标，由于每一项指标对接触网综合状态评估的影响不同，难以设计精确的数学模型对其进行定性定量的评估。为此，本文采用基于模糊数学理论，首先将该定性问题转换为定量问题，实现各指标数值量化。然后针对不同指标难以通过确定性模型，来有效描述其对于接触网系统的影响。构建了深度置信网络，期望其能挖掘各指标和评价等级间的关联，从而实现多维状态评估指标与接触网综合状态评估等级形成映射。
2.2 接触网运行状态评价过程
本文构建了基于模糊理论和深度置信网络的接触网多维度综合状态评估模型。其整个流程图如图2所示
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图2 基本流程图
整个接触网运行状态评估模型具体步骤归纳为如下：
（1）反映接触网运行状态指标参数的获取、数据的预处理；
（2）训练集和测试集的划分；
（3）初始化粒子种群，确定PSO参数，包括种群个数、最大迭代数、满意的评估误差值；
（4）根据每个粒子的位置和速度范围，初始化粒子的位置和速度；
（5）计算每个粒子的适应度、即评估误差值，搜索历史记录具有最大适应度的粒子和本批次最优的粒子；
（6）完成每个粒子速度和位置的更新；
（7）把测试集输入训练好的PSO-RNN网络，获得接触网运行状态的评估值和评估误差。
3接触网综合状态多维度指标结构
遵循上面分析的巧标的选取原则和来源，选取7个定量指标（如表2所示）而不选取定性指标，避免了定性指枯在处理时专家的人为主规性。
表2 7项指标含义与范围
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依据接触网的机械结构特性和工作特性,结合上面选取的指标体系,建立如图3所示的指标层次结构体系。评估指标体系的三层结构,分为目标层、项目层、指标层,将系统分析和层次分析相结合,层次鲜明、合理。
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图5指标层次结构体系图
该指标能够全面、准确、可行的指引接触网评估，为准确判定接触网状态、优化运运维策略提供重要的理论依据。
4结论
本文介绍了一种接触网多维度指标状态评估方法。首先，该方法分析了影响接触网综合状态的相关影响指标，构建了接触网综合状态的指标体系。然后，完成接触网综合状态评估模型的搭建。最后构建层次鲜明、合理接触网综合状态多维度指标结构，为接触网智能检修提供理论参考，对提供列车安全运营的保障、提高铁路运输行业的发展提供支持。
参考文献：
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