本技術(shù)涉及接觸網(wǎng)彈性吊索監(jiān)測，尤其涉及一種接觸網(wǎng)彈性吊索張力測量方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、接觸網(wǎng)彈性吊索長期服役于交變溫度、機械振動及風(fēng)載沖擊等復(fù)雜工況下，其吊索材料因持續(xù)蠕變效應(yīng)導(dǎo)致張力逐漸衰減，直接影響接觸網(wǎng)系統(tǒng)的機械穩(wěn)定性與電氣安全性。

2、現(xiàn)有的基于多普勒微波雷達的形變監(jiān)測系統(tǒng)，通過實時采集吊索形變數(shù)據(jù)，結(jié)合預(yù)設(shè)的材料蠕變模型預(yù)測張力衰減。系統(tǒng)利用單一頻段雷達監(jiān)測形變，并通過經(jīng)驗公式關(guān)聯(lián)形變量與張力變化。

3、該方案在負荷下，無法有效區(qū)分機械振動引起的瞬態(tài)形變與蠕變導(dǎo)致的累積位移，導(dǎo)致張力預(yù)測值受高頻噪聲干擾；同時，預(yù)設(shè)的靜態(tài)蠕變模型未考慮環(huán)境溫濕度波動對材料蠕變速率的影響，長期監(jiān)測誤差累積顯著。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)實施例提供一種接觸網(wǎng)彈性吊索張力測量方法及系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中張力測量的精準性不足和解析能力較弱的問題。

2、第一方面，本技術(shù)實施例提供了一種接觸網(wǎng)彈性吊索張力測量方法，包括：

3、基于接觸網(wǎng)彈性吊索所處環(huán)境的風(fēng)載波動和空氣濕度數(shù)據(jù)，關(guān)聯(lián)不同溫度梯度下吊索材料的蠕變速率與張力衰減的權(quán)重系數(shù)，構(gòu)建吊索材料的蠕變特性與張力關(guān)系的映射數(shù)據(jù)庫；

4、利用雷達陣列沿接觸網(wǎng)彈性吊索的軸向進行形變監(jiān)測，采集所述接觸網(wǎng)彈性吊索在受電弓滑行沖擊下的拋物線形態(tài)畸變的相位差信號，結(jié)合所述映射數(shù)據(jù)庫中的吊索材料對應(yīng)的屈服強度溫度衰減曲線，修正拋物線方程參數(shù)，以反演所述接觸網(wǎng)彈性吊索的張力分布數(shù)據(jù)；

5、基于所述相位差信號中受電弓滑行沖擊引起的振動頻率分量，對所述張力分布數(shù)據(jù)與所述映射數(shù)據(jù)庫中相同溫度區(qū)間的歷史蠕變速率進行關(guān)聯(lián)分析，建立機械振動相位與蠕變位移之間的跨域耦合關(guān)系；

6、利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對所述跨域耦合關(guān)系進行跨尺度迭代建模，通過融合所述映射數(shù)據(jù)庫的蠕變速率的權(quán)重系數(shù)與所述相位差信號的振動畸變特征，得到接觸網(wǎng)彈性吊索在交變溫度載荷與受電弓高頻沖擊疊加作用下的張力衰減預(yù)測值。

7、可選地，基于所述相位差信號中受電弓滑行沖擊引起的振動頻率分量，對所述張力分布數(shù)據(jù)與所述映射數(shù)據(jù)庫中相同溫度區(qū)間的歷史蠕變速率進行關(guān)聯(lián)分析，建立機械振動相位與蠕變位移之間的跨域耦合關(guān)系，包括：

8、基于所述相位差信號中受電弓滑行沖擊引起的振動頻率分量，將所述張力分布數(shù)據(jù)分解為多個頻段的振動相位譜，其中，所述振動相位譜包含受電弓滑行方向?qū)?yīng)的軸向振動幅值與橫向形變偏移量；

9、根據(jù)所述映射數(shù)據(jù)庫中相同溫度區(qū)間的歷史蠕變速率，提取吊索材料在對應(yīng)溫度梯度下的蠕變位移場，其中，所述蠕變位移場包含蠕變累積量與時間衰減速率的空間分布特征；

10、將所述振動相位譜中的軸向振動幅值與所述蠕變位移場的空間分布特征進行插值匹配，基于受電弓滑行速度與彈性吊索的軸向長度比例，構(gòu)建振動相位與蠕變位移的時空拓撲網(wǎng)絡(luò)；

11、通過所述時空拓撲網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)所述橫向形變偏移量與蠕變累積量的疊加效應(yīng)，將所述振動相位譜中高頻沖擊對應(yīng)的瞬態(tài)形變分量注入所述蠕變位移場的時間衰減速率計算節(jié)點，建立機械振動相位與蠕變位移之間的跨域耦合關(guān)系。

12、可選地，將所述振動相位譜中的軸向振動幅值與所述蠕變位移場的空間分布特征進行插值匹配，基于受電弓滑行速度與彈性吊索的軸向長度比例，構(gòu)建振動相位與蠕變位移的時空拓撲網(wǎng)絡(luò)，包括：

13、基于受電弓滑行速度與彈性吊索的軸向長度的實時比例關(guān)系，將所述接觸網(wǎng)彈性吊索的軸向劃分為插值間隔，并根據(jù)受電弓滑行速度瞬時值按預(yù)設(shè)比例系數(shù)調(diào)整插值間隔長度；

14、在所述插值間隔內(nèi)，對所述振動相位譜中的軸向振動幅值與所述蠕變位移場的空間分布特征進行逐段匹配，并根據(jù)所述蠕變位移場中蠕變累積量的空間梯度分布方向，確定所述軸向振動幅值的傳播路徑權(quán)重；

15、將所述傳播路徑權(quán)重與所述映射數(shù)據(jù)庫中相同溫度區(qū)間的蠕變速率權(quán)重系數(shù)進行疊加，生成插值節(jié)點的拓撲連接強度，所述拓撲連接強度表征軸向振動能量向蠕變位移場的傳遞效率；

16、基于所述插值節(jié)點在彈性吊索的軸向的分布密度，將相鄰節(jié)點的拓撲連接強度按受電弓滑行方向進行鏈式擴展，形成覆蓋彈性吊索全長的振動相位與蠕變位移的時空拓撲網(wǎng)絡(luò)。

17、可選地，通過所述時空拓撲網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)所述橫向形變偏移量與蠕變累積量的疊加效應(yīng)，將所述振動相位譜中高頻沖擊對應(yīng)的瞬態(tài)形變分量注入所述蠕變位移場的時間衰減速率計算節(jié)點，建立機械振動相位與蠕變位移之間的跨域耦合關(guān)系，包括：

18、基于所述時空拓撲網(wǎng)絡(luò)中橫向形變偏移量與蠕變累積量的比例關(guān)系，結(jié)合受電弓滑行速度的瞬時變化量，量化所述疊加效應(yīng)中機械振動能量與蠕變位移增量的耦合系數(shù)；

19、基于所述映射數(shù)據(jù)庫中吊索材料對應(yīng)的屈服強度溫度衰減曲線對節(jié)點溫度敏感度進行優(yōu)先級排序，并根據(jù)所述蠕變位移場的時間衰減速率的空間分布特征，將所述耦合系數(shù)按彈性吊索的軸向位置分配到時間衰減速率計算節(jié)點；

20、將所述振動相位譜中高頻沖擊對應(yīng)的瞬態(tài)形變分量按受電弓滑行軌跡的軸向分布進行分段注入，針對所述時間衰減速率計算節(jié)點中溫度梯度高于預(yù)設(shè)閾值的區(qū)域，疊加所述瞬態(tài)形變分量的局部形變梯度與所述蠕變位移場的蠕變累積量的空間差異性，得到疊加后的局部形變梯度與蠕變累積量；

21、基于所述時空拓撲網(wǎng)絡(luò)中相鄰節(jié)點的拓撲連接強度，對所述疊加后的局部形變梯度與蠕變累積量進行跨節(jié)點傳播路徑優(yōu)化，根據(jù)受電弓滑行方向與彈性吊索的軸向振動幅值的相位延遲關(guān)系，調(diào)整所述時間衰減速率計算節(jié)點中蠕變位移增量的權(quán)重；

22、將所述權(quán)重與所述映射數(shù)據(jù)庫中相同溫度區(qū)間的蠕變速率權(quán)重系數(shù)進行多維融合，生成機械振動相位與蠕變位移之間的跨域耦合關(guān)系。

23、可選地，基于所述時空拓撲網(wǎng)絡(luò)中橫向形變偏移量與蠕變累積量的比例關(guān)系，結(jié)合受電弓滑行速度的瞬時變化量，量化所述疊加效應(yīng)中機械振動能量與蠕變位移增量的耦合系數(shù)，包括：

24、基于所述時空拓撲網(wǎng)絡(luò)中橫向形變偏移量與蠕變累積量的比例關(guān)系，結(jié)合受電弓滑行速度的瞬時變化量與彈性吊索的軸向長度的比值，計算所述橫向形變偏移量在彈性吊索的軸向的傳播相位延遲；

25、根據(jù)所述蠕變累積量的空間分布特征，提取所述蠕變位移場中蠕變速率的時間衰減梯度，將所述時間衰減梯度與所述傳播相位延遲進行逐段匹配，生成機械振動能量在蠕變位移場中的傳遞效率；

26、基于所述傳遞效率與所述映射數(shù)據(jù)庫中相同溫度區(qū)間的蠕變速率權(quán)重系數(shù)，計算所述橫向形變偏移量與蠕變累積量的比例關(guān)系的修正因子；

27、將所述修正因子與所述傳遞效率進行乘積運算，生成機械振動能量與蠕變位移增量的耦合系數(shù)。

28、可選地，利用雷達陣列沿接觸網(wǎng)彈性吊索的軸向進行形變監(jiān)測，采集所述接觸網(wǎng)彈性吊索在受電弓滑行沖擊下的拋物線形態(tài)畸變的相位差信號，結(jié)合所述映射數(shù)據(jù)庫中的吊索材料對應(yīng)的屈服強度溫度衰減曲線，修正拋物線方程參數(shù)，以反演所述接觸網(wǎng)彈性吊索的張力分布數(shù)據(jù)，包括：

29、利用雷達陣列沿接觸網(wǎng)彈性吊索的軸向進行形變監(jiān)測，采集所述接觸網(wǎng)彈性吊索在受電弓滑行沖擊下的拋物線形態(tài)畸變的相位差信號；

30、基于所述映射數(shù)據(jù)庫中吊索材料對應(yīng)的屈服強度溫度衰減曲線，提取當前環(huán)境溫度下彈性吊索材料的屈服強度修正系數(shù)，且所述映射數(shù)據(jù)庫中的溫度梯度與蠕變速率權(quán)重系數(shù)調(diào)整所述屈服強度修正系數(shù)；

31、根據(jù)所述屈服強度修正系數(shù)，結(jié)合受電弓滑行速度與彈性吊索的軸向長度的比例關(guān)系，對所述拋物線形態(tài)畸變的拋物線方程參數(shù)進行實時修正，調(diào)整拋物線方程的曲率半徑與形變梯度，得到修正后的拋物線方程參數(shù)；

32、將所述修正后的拋物線方程參數(shù)與所述相位差信號中的軸向振動幅值進行逐段匹配，生成彈性吊索在受電弓滑行沖擊下的張力分布數(shù)據(jù)。

33、可選地，根據(jù)所述屈服強度修正系數(shù)，結(jié)合受電弓滑行速度與彈性吊索的軸向長度的比例關(guān)系，對所述拋物線形態(tài)畸變的拋物線方程參數(shù)進行實時修正，調(diào)整拋物線方程的曲率半徑與形變梯度，得到修正后的拋物線方程參數(shù)，包括：

34、基于所述屈服強度修正系數(shù)，結(jié)合受電弓滑行速度與彈性吊索的軸向長度的比例關(guān)系，計算所述拋物線形態(tài)畸變的曲率半徑修正量，且所述屈服強度修正系數(shù)與受電弓滑行速度的乘積調(diào)整所述曲率半徑修正量；

35、基于彈性吊索的軸向長度的比例關(guān)系，將所述曲率半徑修正量按受電弓滑行方向逐段分配到彈性吊索的軸向位置，對所述拋物線方程的初始曲率半徑進行分段修正，分段修正后的曲率半徑；

36、基于所述映射數(shù)據(jù)庫中吊索材料對應(yīng)的蠕變速率權(quán)重系數(shù)，結(jié)合所述屈服強度修正系數(shù)與蠕變速率權(quán)重系數(shù)的比值，提取當前環(huán)境溫度下彈性吊索材料的形變梯度修正因子；

37、將所述形變梯度修正因子與所述分段修正后的曲率半徑進行逐段匹配，調(diào)整所述拋物線方程的形變梯度，生成修正后的拋物線方程參數(shù)。

38、第二方面，本技術(shù)實施例提供了一種接觸網(wǎng)彈性吊索張力測量系統(tǒng)，包括：

39、環(huán)境建模模塊，用于基于接觸網(wǎng)彈性吊索所處環(huán)境的風(fēng)載波動和空氣濕度數(shù)據(jù)，關(guān)聯(lián)不同溫度梯度下吊索材料的蠕變速率與張力衰減的權(quán)重系數(shù)，構(gòu)建吊索材料的蠕變特性與張力關(guān)系的映射數(shù)據(jù)庫；

40、形變參數(shù)反演模塊，用于利用雷達陣列沿接觸網(wǎng)彈性吊索的軸向進行形變監(jiān)測，采集所述接觸網(wǎng)彈性吊索在受電弓滑行沖擊下的拋物線形態(tài)畸變的相位差信號，結(jié)合所述映射數(shù)據(jù)庫中的吊索材料對應(yīng)的屈服強度溫度衰減曲線，修正拋物線方程參數(shù)，以反演所述接觸網(wǎng)彈性吊索的張力分布數(shù)據(jù)；

41、跨域耦合分析模塊，用于基于所述相位差信號中受電弓滑行沖擊引起的振動頻率分量，對所述張力分布數(shù)據(jù)與所述映射數(shù)據(jù)庫中相同溫度區(qū)間的歷史蠕變速率進行關(guān)聯(lián)分析，建立機械振動相位與蠕變位移之間的跨域耦合關(guān)系；

42、智能融合預(yù)測模塊，用于利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對所述跨域耦合關(guān)系進行跨尺度迭代建模，通過融合所述映射數(shù)據(jù)庫的蠕變速率的權(quán)重系數(shù)與所述相位差信號的振動畸變特征，得到接觸網(wǎng)彈性吊索在交變溫度載荷與受電弓高頻沖擊疊加作用下的張力衰減預(yù)測值。

43、第三方面，本技術(shù)實施例提供了一種計算設(shè)備，包括處理組件以及存儲組件；所述存儲組件存儲一個或多個計算機指令；所述一個或多個計算機指令用以被所述處理組件調(diào)用執(zhí)行，實現(xiàn)如上述第一方面所述的一種接觸網(wǎng)彈性吊索張力測量方法。

44、第四方面，本技術(shù)實施例提供了一種計算機存儲介質(zhì)，存儲有計算機程序，所述計算機程序被計算機執(zhí)行時，實現(xiàn)如第一方面所述的一種接觸網(wǎng)彈性吊索張力測量方法。

45、本技術(shù)實施例中，基于接觸網(wǎng)彈性吊索所處環(huán)境的風(fēng)載波動和空氣濕度數(shù)據(jù)，關(guān)聯(lián)不同溫度梯度下吊索材料的蠕變速率與張力衰減的權(quán)重系數(shù)，構(gòu)建吊索材料的蠕變特性與張力關(guān)系的映射數(shù)據(jù)庫；利用雷達陣列沿接觸網(wǎng)彈性吊索的軸向進行形變監(jiān)測，采集所述接觸網(wǎng)彈性吊索在受電弓滑行沖擊下的拋物線形態(tài)畸變的相位差信號，結(jié)合所述映射數(shù)據(jù)庫中的吊索材料對應(yīng)的屈服強度溫度衰減曲線，修正拋物線方程參數(shù)，以反演所述接觸網(wǎng)彈性吊索的張力分布數(shù)據(jù)；基于所述相位差信號中受電弓滑行沖擊引起的振動頻率分量，對所述張力分布數(shù)據(jù)與所述映射數(shù)據(jù)庫中相同溫度區(qū)間的歷史蠕變速率進行關(guān)聯(lián)分析，建立機械振動相位與蠕變位移之間的跨域耦合關(guān)系；利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對所述跨域耦合關(guān)系進行跨尺度迭代建模，通過融合所述映射數(shù)據(jù)庫的蠕變速率的權(quán)重系數(shù)與所述相位差信號的振動畸變特征，得到接觸網(wǎng)彈性吊索在交變溫度載荷與受電弓高頻沖擊疊加作用下的張力衰減預(yù)測值。

46、本技術(shù)技術(shù)方案具有以下有益效果：

47、通過關(guān)聯(lián)環(huán)境參數(shù)（風(fēng)載、濕度）與吊索材料在不同溫度梯度下的蠕變-張力衰減關(guān)系，建立權(quán)重系數(shù)驅(qū)動的數(shù)據(jù)庫，解決傳統(tǒng)靜態(tài)蠕變模型無法反映實際服役環(huán)境溫濕度波動影響的缺陷，為后續(xù)張力反演提供高精度材料特性約束條件?；诙囝l段雷達相位差信號捕獲拋物線形變畸變，結(jié)合數(shù)據(jù)庫中的材料屈服強度溫度衰減曲線實時修正物理方程參數(shù)，實現(xiàn)受電弓滑行沖擊下的張力分布精準反演，克服單一形變監(jiān)測方法因忽略材料蠕變特性導(dǎo)致的張力計算偏差。通過關(guān)聯(lián)分析將張力數(shù)據(jù)與歷史蠕變速率綁定，構(gòu)建機械振動與材料蠕變的跨域耦合模型，突破傳統(tǒng)方法中振動監(jiān)測與蠕變分析孤立處理的局限，為復(fù)雜工況下的張力衰減預(yù)測提供物理-數(shù)據(jù)雙重驅(qū)動依據(jù)。利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合蠕變權(quán)重系數(shù)與振動畸變特征，實現(xiàn)交變溫度與高頻沖擊疊加作用下的張力衰減趨勢預(yù)測，顯著提升長期服役彈性吊索的安全預(yù)警能力。

48、進一步的，基于振動頻率分量分解張力數(shù)據(jù)為軸向振動幅值與橫向偏移量組成的振動相位譜，提取數(shù)據(jù)庫中的蠕變位移場（含蠕變累積量與時間衰減特性），通過插值匹配構(gòu)建振動相位-蠕變位移的時空拓撲網(wǎng)絡(luò)，并將高頻沖擊的瞬態(tài)形變分量注入蠕變位移場節(jié)點，建立跨域耦合關(guān)系。

49、通過上述方法，通過振動相位譜與蠕變位移場的時空拓撲關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)機械振動能量與蠕變位移增量的交互建模，有效分離瞬態(tài)形變與蠕變累積效應(yīng)，解決現(xiàn)有方案因未解耦高頻沖擊導(dǎo)致的監(jiān)測誤差累積問題，提升張力衰減預(yù)測在負荷場景下的魯棒性。

50、本技術(shù)的這些方面或其他方面在以下實施例的描述中會更加簡明易懂。