CN103226657B - 一种基于假设检验的轨道电路仿真模型校核验证方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于假设检验方法的ZPW2000A轨道电路仿真模型校核验证的方法，属于高速铁路信号***技术领域。首先通过计算仿真模型可能测量点的相对灵敏度确定ZPW2000A轨道电路最终测量点，同时通过蒙特卡洛方法对仿真模型可能测量点的幅值数据进行计算得到检验统计量概率的区间分布函数，并求取ZPW2000A轨道电路的超椭球面接收域，最后通过测量ZPW2000A轨道电路最终测量点的信号幅值来验证ZPW2000A轨道电路与仿真模型的一致性。本发明方法利用样本数据推断出仿真模型与实物模型是否一致，验证所用的方法简单有效，具有严谨的理论依据和良好的可操作性，结论可靠性高。本发明建立的校核验证方法，可广泛用于高速铁路或普通铁路的轨道电路仿真***的校核验证。

Description

一种基于假设检验的轨道电路仿真模型校核验证方法

技术领域

本发明属于高速铁路信号***技术领域，特别涉及一种高速铁路信号***中基于假设检验的ZPW2000A轨道电路仿真模型的校核验证方法。

背景技术

ZPW2000A型轨道电路是在法国UM71轨道电路技术引进、国产化基础上，结合中国国情进行的技术再开发成果，是铁路信号***中重要的组成部分；相比较UM71，其传输安全性、传输长度、***可靠性、可维修性以及性价比都有明显的提高，是中国具有自主知识产权的一种先进自动闭塞制式轨道电路。ZPW2000A型轨道电路以两根钢轨为导体构成电路，用于自动检查列车的占用、清空情况，以保证列车的行车安全。该轨道电路的具体结构如图1所示，主要分为发送部分Ⅰ、主轨部分Ⅱ、小轨部分Ⅲ和接收部分Ⅳ四个部分，图中分别用虚线框划分出。其中发送部分Ⅰ包括设置在室内的信号发送源、站内防雷、电缆模拟网络装置，设置在室外的匹配变压器，以及将室内、室外的元器件连接起来的SPT电缆；主轨部分Ⅱ主要由两根钢轨和并联在该两根钢轨之间的多个补偿电容组成；小轨部分Ⅲ主要由并联在两根钢轨之间的两个调谐单元、一个空心线圈三部分组成，起隔离相邻轨道电路信号的作用；接收部分与发送部分组成基本相同，只是将发送源换成接收装置，此外发送部分的匹配变压器连接在该两根钢轨的一端，接收部分的匹配变压器连接在两根钢轨另一端；上述轨道电路中任意相邻两元器件之间的连接点都是可能的测量点，图1中已用实心点标示出。

ZPW2000A轨道电路不同于一般的电路***，不但用于列车的占用检查，还用于传递信号、断路检查等功能，具有较复杂的结构，两根钢轨以一定的距离分割成许多闭塞分区，每个闭塞分区之间以电气绝缘节形式隔离，形成一段独立的轨道电路（如图1）。当闭塞分区内没有列车经过时，信号会从发送部分经过钢轨传入接收部分，此时轨道电路终端的继电器会升起，信号灯显示绿色；当有列车经过时，信号会被列车的轮轴短路，此时轨道电路终端的继电器会落下，信号灯显示红色。轨道电路采用电器绝缘节的形式，取消了以往机械绝缘的方式，使得列车运行更加舒适。近年来ZPW2000A型轨道电路在中国得到了广泛的应用。

由于ZPW2000A轨道电路利用钢轨作为媒介传输信号，且暴露于室外，很容易受温度、湿度等环境因素的影响，经常发生“分路不良”和“红光带”等故障，严重影响列车的行车安全和效率。因此，建立准确的ZPW2000A轨道电路仿真模型以实现轨道电路的故障诊断对于确保列车行车的安全和效率具有重要意义。然而现有的以各种方式建立的ZPW2000A轨道电路仿真模型（可用于计算测量点信号的幅值）并没有经过与ZPW2000A型轨道电路的准确校核，同时也缺乏有效的ZPW2000A轨道电路仿真模型校核验证方法，因此无法验证轨道电路仿真模型的准确程度。

在相关论文方面，论文“Zhao Linhai.,The simulation analysis of influence on jointlesstrack circuit signal transmission from compensation capacitor based on transmissionline theory.20093rd IEEE International Symposium on Microwave,Antenna,Propagation and EMCTechnologies for Wireless Communications,2009(8).p.1113-1118”采用二端口网络的方式建立了ZPW2000A轨道电路的仿真模型，但是该论文中只是采用归一化方式对比了仿真模型与ZPW2000A轨道电路测量点的信号幅值数据，只针对分路电流这一单一模型特征进行了验证，无法实现基于多个测量点的校核验证。在相关专利技术方面，没有一种方法对铁路信号***中的ZPW2000A轨道电路进行校核验证的。因此设计一种针对ZPW2000A轨道电路仿真模型的校核验证方法是亟需的。

发明内容

本发明的目的是为解决缺乏有效的轨道电路仿真模型校核验证问题，提出一种基于假设检验的轨道电路仿真模型的校核验证方法，主要针对ZPW2000A型轨道电路仿真模型的校核验证，本发明方法简单有效，具有严谨的理论依据和良好的可操作性，结论可靠性高。

本发明提出的基于假设检验的轨道电路仿真模型的校核验证方法，其特征在于，该方法包括：首先通过计算仿真模型可能测量点的相对灵敏度确定ZPW2000A轨道电路最终测量点，同时通过蒙特卡洛方法对仿真模型可能测量点的幅值数据进行计算得到检验统计量概率的区间分布函数，并求取ZPW2000A轨道电路的超椭球面接收域，最后通过测量ZPW2000A轨道电路最终测量点的信号幅值来验证ZPW2000A轨道电路与仿真模型的一致性。

上述方法具体包括以下步骤：

1）计算仿真模型可能测量点的相对灵敏度，来确定ZPW2000A轨道电路最终的测量点；

2）采用蒙特卡洛方法对仿真模型可能测量点的幅值数据进行计算，以得到检验统计量概率的区间分布函数；

3）求取ZPW2000A轨道电路的超椭球面接收域；：

4）验证ZPW2000A轨道电路与仿真模型的一致性：

测量M次ZPW2000A轨道电路中Q个最终测量点的信号幅值，取平均后判断其值是否落在接收域的空间范围内。若是，则认为原假设成立，即ZPW2000A轨道电路与仿真模型一致；反之则认为备选假设成立，即ZPW2000A轨道电路与仿真模型不一致。

所述步骤1）具体包括：

1-1）首先设定原假设和备选假设，即原假设：ZPW2000A轨道电路与仿真模型一致；备选假设：ZPW2000A轨道电路与仿真模型不一致；

1-2）其次采用仿真模型确定ZPW2000A轨道电路每个元器件电阻抗值对于该元器件的可能测量点的相对灵敏度即其中ΔT表示可能测量点输出幅值的变化程度，T表示可能测量点输出的幅值，ΔT/T表示可能测量点输出幅值的相对变化程度，Δx表示元器件电阻抗值的变化程度，x表示元器件的电阻抗值，Δx/x表示元器件电阻抗值的相对变化程度；

1-3）找出每一个元器件电阻抗值变化时每个可能测量点中相对灵敏度达到最大的点，定义为单参数灵敏度最大点；

1-4）统计所有元器件电阻抗值变化时每个可能测量点成为单参数灵敏度最大点的次数，定义为该可能测量点的最大灵敏度次数；

1-5）最后将前Q个最大灵敏度次最多的可能测量点作为ZPW2000A轨道电路的最终测量点。

所述步骤2）具体包括：

2-1）首先按仿真模型元器件电阻抗标称值及容差分布随机设置一次仿真模型的元器件电阻抗值，同时进行仿真模型的M次有输入噪声和测量噪声的实验，并通过取平均的方式求得最终测量点的幅值，此即为检验统计量的一个样本；这样总共进行N次之前的仿真实验，采集得到N个所有最终测量点的测量值，即为检验统计量的N（N的范围为100000～1000000次）个样本；

2-2）接着将N个样本中Q个最终测量点的幅值按从小到大各均匀分为k个部分，则检验统计量的N个样本数据分为个部分,每一部分构成一超立方体，同时统计每部分中样本数据占总体样本数据的比例，即组成原假设成立时检验统计量概率的区间分布函数如公式(1)所示：

$P(\min \left(u_1\right)+m_1\·{\mathrm{\Δu}}_1^{\mathrm{Ave}}\≤x_1\≤\min \left(u_1\right)+n_1\·{\mathrm{\Δu}}_1^{\mathrm{Ave}},\·\·\·,\min \left(u_Q\right)$ 公式（1）

$+m_Q\·{\mathrm{\Δu}}_Q^{\mathrm{Ave}}\≤x_Q\≤\min \left(u_Q\right)+n_Q\·{\mathrm{\Δu}}_Q^{\mathrm{Ave}})=1-\mathrm{\α}$

式(1)中u_j表示第j个最终测量点信号的幅值，x₁,...,x_Q分别表示Q个最终测量点，0≤m_j<n_j≤k，j=1,2...,Q。

所述步骤3）具体包括：

3-1）首先将检验统计量的区域概率值从大到小进行排序；

3-2）其次确定假设检验的显著性水平α；然后从大到小依次顺序累加检验统计量的区域概率值，直到其概率累加和等于1-α，如公式（2）所示：

$\underset{q=1}{\overset{q_{\&infin;}}{\mathrm{\&Sigma;}}}P(\min \left(u_1\right)+m_{1,q}\&CenterDot;{\mathrm{\&Delta;u}}_1^{\mathrm{Ave}}\&le;x_1\&le;\min \left(u_1\right)+(m_{1,q}+1)\&CenterDot;{\mathrm{\&Delta;u}}_1^{\mathrm{Ave}},\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,\min \left(u_Q\right)$ 公式（2）

$+m_{Q,q}\&CenterDot;{\mathrm{\&Delta;u}}_Q^{\mathrm{Ave}}\&le;x_Q\&le;\min \left(u_Q\right)+(m_{Q,q}+1)\&CenterDot;{\mathrm{\&Delta;u}}_Q^{\mathrm{Ave}})=1-\mathrm{\&alpha;}$

此时得到一个由一组具有相同或相近概率值的超立方体组成的空间区域，并标记出每个超立方体的中心位置组成的临界边界；

3-3）最后采用非线性最小二乘法拟合临界边界并生成接收域的空间范围，如公式（3）所示：

$\frac{{(x_1-a_1)}^2}{b_1^2}+\frac{{(x_2-a_2)}^2}{b_2^2}+\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;+\frac{{(x_Q-a_Q)}^2}{b_Q^2}\&le;1$ 公式（3）

其中_i是超椭球面的每一维度的中心位置，_i是每一维度的半轴长，j=1,2...,Q

本发明提出的基于假设检验的ZPW2000A轨道电路仿真模型的校核验证方法，首先通过计算仿真模型可能测量点的相对灵敏度确定ZPW2000A轨道电路最终测量点，同时通过蒙特卡洛方法对仿真模型可能测量点的幅值数据进行计算得到检验统计量概率的区间分布函数，并求取ZPW2000A轨道电路的超椭球面接收域，最后通过测量ZPW2000A轨道电路最终测量点的信号幅值来验证ZPW2000A轨道电路与仿真模型的一致性。本发明方法利用样本数据推断出ZPW2000A轨道电路与仿真模型是否一致，验证所用的方法简单有效，具有严谨的理论依据和良好的可操作性，结论可靠性高。本发明建立的校核验证方法，可广泛用于高速铁路或普通铁路轨道电路仿真***的校核验证。

附图说明

图1是本发明中ZPW2000A轨道电路的结构示意图。

图2是本发明中检验统计量概率的区间分布函数的雷达图。

具体实施方式

本发明提出的基于假设检验方法的ZPW2000A轨道电路仿真模型校核验证的方法，结合附图及实例详细说明如下：

轨道电路是列控***的重要组成部分，校核验证轨道电路的仿真模型对于实现轨道电路的故障诊断从而保证列车行车安全具有重要的意义。针对这一问题，本发明提出的方法包括：首先通过计算仿真模型可能测量点的相对灵敏度确定ZPW2000A轨道电路最终测量点，同时通过蒙特卡洛方法对仿真模型可能测量点的幅值数据进行计算得到检验统计量概率的区间分布函数，并求取ZPW2000A轨道电路的超椭球面接收域，最后通过测量ZPW2000A轨道电路最终测量点的信号幅值来验证ZPW2000A轨道电路与仿真模型的一致性。

本发明提出的基于假设检验方法的ZPW2000A轨道电路仿真模型校核验证的方法，具体包括以下步骤：

1）计算仿真模型可能测量点的相对灵敏度，来确定ZPW2000A轨道电路最终的测量点，具体包括：

1-1）首先设定原假设和备选假设，即原假设：ZPW2000A轨道电路与仿真模型一致；备选假设：ZPW2000A轨道电路与仿真模型不一致；

1-2）其次采用仿真模型确定ZPW2000A轨道电路每个元器件电阻抗值对于该元器件的可能测量点的相对灵敏度即其中ΔT表示可能测量点输出幅值的变化程度，T表示可能测量点输出的幅值，ΔT/T表示可能测量点输出幅值的相对变化程度，Δx表示元器件电阻抗值的变化程度，x表示元器件的电阻抗值，Δx/x表示元器件电阻抗值的相对变化程度；

1-3）找出每一个元器件电阻抗值变化时每个可能测量点中相对灵敏度达到最大的点，定义为单参数灵敏度最大点；

1-4）统计所有元器件电阻抗值变化时每个可能测量点成为单参数灵敏度最大点的次数，定义为该可能测量点的最大灵敏度次数；

1-5）最后将前Q个（Q为全部可能测量点中前10%-20%个）最大灵敏度次最多的可能测量点作为ZPW2000A轨道电路的最终测量点。

2）采用蒙特卡洛方法对仿真模型可能测量点的幅值数据进行计算，得到检验统计量概率的区间分布函数，具体包括：

2-1）首先按仿真模型元器件电阻抗标称值及容差分布随机设置一次仿真模型的元器件电阻抗值，同时进行仿真模型的M次有输入噪声和测量噪声的实验，并通过取平均的方式求得最终测量点的幅值，此即为检验统计量的一个样本；这样总共进行N次之前的仿真实验，采集得到N个所有最终测量点的测量值，即为检验统计量的N（N的范围为100000～1000000次）个样本；

2-2）接着将N个样本中Q个最终测量点的幅值按从小到大各均匀分为k个部分，这样检验统计量的N个样本数据就可以分为个部分,每一部分构成一超立方体，同时统计每部分中样本数据占总体样本数据的比例，即组成原假设成立时检验统计量概率的区间分布函数如公式(1)所示：

$P(\min \left(u_1\right)+m_1\&CenterDot;{\mathrm{\&Delta;u}}_1^{\mathrm{Ave}}\&le;x_1\&le;\min \left(u_1\right)+n_1\&CenterDot;{\mathrm{\&Delta;u}}_1^{\mathrm{Ave}},\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,\min \left(u_Q\right)$ 公式（1）

$+m_Q\&CenterDot;{\mathrm{\&Delta;u}}_Q^{\mathrm{Ave}}\&le;x_Q\&le;\min \left(u_Q\right)+n_Q\&CenterDot;{\mathrm{\&Delta;u}}_Q^{\mathrm{Ave}})=1-\mathrm{\&alpha;}$

式(1)中u_j表示第j个最终测量点信号的幅值，x₁,...,x_Q分别表示Q个最终测量点，0≤m_j<n_j≤k，j=1,2...,Q；

3）求取ZPW2000A轨道电路的超椭球面接收域，具体包括：

3-1）首先将检验统计量的区域概率值从大到小进行排序；

3-2）其次确定假设检验的显著性水平α（由于取伪错误造成的影响更大，为了尽可能的减少取伪错误发生的概率，应取相对较大的显著性水平α，此处的范围为1%-5%）；然后从大到小依次顺序累加检验统计量的区域概率值，直到其概率累加和等于1-α，如公式（2）所示：

$\underset{q=1}{\overset{q_{\&infin;}}{\mathrm{\&Sigma;}}}P(\min \left(u_1\right)+m_{1,q}\&CenterDot;{\mathrm{\&Delta;u}}_1^{\mathrm{Ave}}\&le;x_1\&le;\min \left(u_1\right)+(m_{1,q}+1)\&CenterDot;{\mathrm{\&Delta;u}}_1^{\mathrm{Ave}},\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,\min \left(u_Q\right)$ 公式（2）

$+m_{Q,q}\&CenterDot;{\mathrm{\&Delta;u}}_Q^{\mathrm{Ave}}\&le;x_Q\&le;\min \left(u_Q\right)+(m_{Q,q}+1)\&CenterDot;{\mathrm{\&Delta;u}}_Q^{\mathrm{Ave}})=1-\mathrm{\&alpha;}$

此时得到一个由一组具有相同或相近概率值的超立方体组成的空间区域，并标记出每个超立方体的中心位置组成的临界边界；

3-3）最后采用非线性最小二乘法拟合临界边界并生成接收域的空间范围，如公式（3）所示：

$\frac{{(x_1-a_1)}^2}{b_1^2}+\frac{{(x_2-a_2)}^2}{b_2^2}+\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;+\frac{{(x_Q-a_Q)}^2}{b_Q^2}\&le;1$ 公式（3）

其中_i是超椭球面的每一维度的中心位置，_i是每一维度的轴长，j=1,2...,Q。（由于无车时轨道电路是个线性***，输入噪声和测量噪声都符合正态分布，元器件电阻抗容差符合正态分布且变化范围很小，经过仿真实验验证可近似认为在这几个不确定因素的影响下***的输出也是符合正态分布的，因此可以认为ZPW2000A轨道电路接收域的边界是一个超椭球面）。

4）验证ZPW2000A轨道电路与仿真模型的一致性：

测量M次ZPW2000A轨道电路中Q个最终测量点的信号幅值，取平均后判断其值是否落在接收域的空间范围内。若是，则认为原假设成立，即ZPW2000A轨道电路与仿真模型一致；反之则认为备选假设成立，即ZPW2000A轨道电路与仿真模型不一致。

以下结合图1，详细介绍本发明的实施方法。

本发明的实施方法包括以下步骤：

1）计算仿真模型可能测量点的相对灵敏度，来确定ZPW2000A轨道电路最终的测量点，具体包括：

本实施例结合图1所示，具体步骤包括：

1-a）由于ZPW2000A轨道电路中很多元器件都是通过黑胶封装在一起且不易拆分，会导致轨道电路某些测量点不可测，因此排除这些可能测量点，剩余的可能测量点总共有以下几个可能：1号测量点（发送端与站内防雷变压器之间），2号测量点（发送端匹配变压器与电缆模拟网络之间），3号测量点（发送端调谐单元与补偿电容之间），4～8号测量点（补偿电容与补偿电容之间，方向为从发送端到接收端），9号测量点（接收端调谐单元与补偿电容之间），10号测量点（接收端匹配变压器与电缆模拟网络之间），11号测量点（防雷变压器与接收端之间）。

1-b）ZPW2000A轨道电路中补偿电容的容差为±5%，其它元器件的电阻抗容差为±1%，并且轨道电路中总共有21个元器件的电阻抗值会发生变化，至此可以计算出轨道电路中元器件电阻抗值发生变化时步骤1-1中几个测量点的相对灵敏度，并找出单参数灵敏度最大点，同时统计所有元器件电阻抗值发生变化时每个测量点的最大灵敏度次数，最后将前3个最大灵敏度次数最多的测量点作为最终测量点，如下表所示：

表1测量点的最大灵敏度次数

测量点	11	10	2	9	3	8	6	5	4
										最大灵敏度次数	7	3	3	2	2	1	1	1	1

从表1可以看出21个元器件电阻抗值发生变化时，第11、10、2号测量点的最大灵敏度次数最多，因此将这3个测量点作为ZPW2000A轨道电路的测量点。但是在实际测量中为了了解轨道电路的输入，需要添加1号测量点也作为ZPW2000A轨道电路的测量点，因此确定图1所示的4个测量点作为ZPW2000A轨道电路的测量点，即发送端出口处交流电压1（有效值），发送端电缆模拟网络出口处交流电压2（有效值），接收端电缆模拟网络入口处交流电压3（有效值），接收端入口处交流电压4（有效值）。

2）采用蒙特卡洛方法对仿真模型可能测量点的幅值数据进行计算，以得到检验统计量概率的区间分布函数，具体包括：

本实施例的具体步骤如下所示：

2-a）假设输入噪声服从均值为0方差为0.2的正态分布，测量噪声服从均值为0，方差为0.1的正态分布。按元器件电阻抗标称值及容差分布随机设置一次仿真模型所有元器件的电阻抗值，同时进行仿真模型的100次有输入噪声和测量噪声的实验，并通过取平均的方式求得最终测量点的幅值作为检验统计量的一个样本。这样总共进行280000次之前的仿真实验，因此可以采集得到280000组四个测量点的测量幅值的平均化向量作为检验统计量的280000个样本。将检验统计量的4个分量按数值从小到大各均匀分为10等分，这样检验统计量的280000个样本数据就可以分为10000个超立方体，同时统计每部分超立方体中样本数据占总体样本数据的比例，即组成原假设成立时检验统计量概率的区间分布函数P（图2）。由于原假设成立时检验统计量概率的区间分布函数中概率值大于0的数据多达1777个，为了显示方便，通过扩大采样间隔将数据减少为原先的五十分之一（其中没有概率值的数据没有显示），检验统计量的四个分量（超立方区域的中心点坐标）的坐标轴是按线性方式建立的；四个测量点在某一区域概率值（超立方区域对应的概率值）的坐标轴是按对数方式建立的；图中的数字分别表示每一坐标的最小值和最大值。

3）求取ZPW2000A轨道电路的超椭球面接收域，具体包括：

本实施例的具体步骤如下：

3-a）将检验统计量在某一区域概率的分布按照概率值的大小排序，同时给定显著性水平α=0.05，从大到小依次顺序累加检验统计量的区域概率值，直到其概率累加和等于1-α，此时可以得到一个临界概率值，考虑容差性，将临界概率值3%误差范围内的超立方体作为临界空间区域，最后通过标记出每个超立方体的中心位置作为ZPW2000A轨道电路接收域的边界，即图2中的虚线。接着通过非线性最小二乘法拟合上述得到的边界点数据，可以得到一个超椭球面空间：

$\frac{{(x_1-143.3763)}^2}{{4.4033}^2}+\frac{{(x_2-43.2906)}^2}{{7.6533}^2}+\frac{{(x_3-4.8345)}^2}{{14.0257}^2}+\frac{{(x_4-1.1857)}^2}{{0.3054}^2}=1$

经计算拟合的残差均方根为0.0016。因此原假设的接收域为：

$\frac{{(x_1-143.3763)}^2}{{4.4033}^2}+\frac{{(x_2-43.2906)}^2}{{7.6533}^2}+\frac{{(x_3-4.8345)}^2}{{14.0257}^2}+\frac{{(x_4-1.1857)}^2}{{0.3054}^2}\&le;1$

4）验证ZPW2000A轨道电路与仿真模型的一致性：

测量M次ZPW2000A轨道电路中Q个最终测量点的信号幅值，取平均后判断其值是否落在接收域的空间范围内。若是，则认为原假设成立，即ZPW2000A轨道电路与仿真模型一致；反之则认为备选假设成立，即ZPW2000A轨道电路与仿真模型不一致。

本实施例的具体步骤如下：

4-a）实际应用时对于图1所示的4个最终测量点进行100次独立测量，并通过取平均值的方式得到四个测量点电压有效值的平均数据，分别为[142.56306,41.438048,13.393514,1.0559046]，单位为伏特。将四个测量点电压有效值代入超椭球面公式中，计算出的值为0.6457小于1，因此实际测量的数据落在接收域范围内。至此在检验水平0.05的情况下，有理由相信仿真模型与ZPW2000A轨道电路是一致的。

至此，适用于轨道电路仿真模型的校核验证已经完成，使用前文所述的方法可以验证高速铁路或者普通铁路轨道电路的仿真模型。

Claims (1)

1.一种基于假设检验的ZPW2000A轨道电路仿真模型的校核验证方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：

(1)计算仿真模型可能测量点的相对灵敏度确定ZPW2000A轨道电路最终测量点；

(2)采用蒙特卡洛方法对仿真模型最终测量点的幅值数据进行计算，得到检验统计量概率的区间分布函数；

(3)求取ZPW2000A轨道电路的超椭球面接收域；

(4)验证ZPW2000A轨道电路与仿真模型的一致性；

所述步骤(1)具体包括：

1-1)首先设定原假设和备选假设，即原假设：ZPW2000A轨道电路与仿真模型一致；备选假设：ZPW2000A轨道电路与仿真模型不一致；

1-2)其次采用仿真模型确定ZPW2000A轨道电路每个元器件电阻抗值对于该元器件的可能测量点的相对灵敏度即其中ΔT表示可能测量点输出幅值的变化程度，T表示可能测量点输出的幅值，ΔT/T表示可能测量点输出幅值的相对变化程度，Δx表示元器件电阻抗值的变化程度，x表示元器件的电阻抗值，Δx/x表示元器件电阻抗值的相对变化程度；

1-3)找出每一个元器件电阻抗值变化时每个可能测量点中相对灵敏度达到最大的点，定义为单参数灵敏度最大点；

1-4)统计所有元器件电阻抗值变化时每个可能测量点成为单参数灵敏度最大点的次数，定义为该可能测量点的最大灵敏度次数；

1-5)最后将前Q个最大灵敏度次数最多的可能测量点作为ZPW2000A轨道电路的最终测量点；

所述步骤(2)具体包括：

2-1)首先按仿真模型元器件电阻抗标称值及容差分布随机设置一次仿真模型的元器件电阻抗值，同时进行仿真模型的M次有输入噪声和测量噪声的实验，并通过取平均的方式求得最终测量点的幅值，此即为检验统计量的一个样本；这样总共进行N次之前的仿真实验，采集得到N个所有最终测量点的测量值，即为检验统计量的N,N的范围为100000～1000000；

2-2)接着将N个样本中Q个最终测量点的幅值均从小到大各均匀分为k个部分，则检验统计量的N个样本数据分为k^Q个部分,每一部分构成一超立方体，同时统计每部分中样本数据占总体样本数据的比例，所述比例即为检验统计量的概率值，设组成原假设成立时检验统计量概率的区间分布函数如公式(1)所示：

式(1)中u_j表示第j个最终测量点信号的幅值，x₁,...,x_j,...,x_Q分别表示Q个最终测量点，0≤m_j<n_j≤k,j＝1,2,...,Q，m_j,n_j为该式中总范围的幅值系数；

所述步骤(3)具体包括：

3-1)首先将检验统计量的区域概率值从大到小进行排序；

3-2)其次确定假设检验的显著性水平α；然后从大到小依次顺序累加检验统计量的区域概率值，直到其概率累加和等于1-α，q表示检验统计量的区域概率值从大到小进行排序后的序号；m_j,q表示在排序为q的区域的幅值系数；如公式(2)所示：

此时得到一个由一组具有相同或相近概率值的超立方体组成的空间区域，并标记出每个超立方体的中心位置组成的临界边界；

3-3)最后采用非线性最小二乘法拟合临界边界并生成接收域的空间范围，如公式(3)所示：

其中a_j是超椭球面的每一维度的中心位置，b_j是每一维度的半轴长，j＝1,2,...,Q；

所述步骤(4)具体包括：测量M次ZPW2000A轨道电路中Q个最终测量点的信号幅值，取平均后判断其值是否落在接收域的空间范围内；若是，则认为原假设成立，即ZPW2000A轨道电路与仿真模型一致；反之则认为备选假设成立，即ZPW2000A轨道电路与仿真模型不一致。