铁路工务施工安全预警算法及系统的设计与研究
发布时间：2022-08-02 17:08
铁路行业设有工务部门负责线路的施工、维护和维修。由于施工现场环境复杂,实际工程作业时往往与前期制定的施工方案不一致,导致作业时存在安全隐患。因此,本文通过对工务施工作业现状的分析,提出了施工人员与线路车辆间距分级预警策略和基本数学模型;利用基于机器学习的三种算法对该模型进行仿真对比研究;研制了工务施工预警系统,并进行了功能测试。本文主要研究内容包括:第一,通过对工务施工安全问题的分析,提出了线路车辆与施工人员之间的距离分级预警方法,制定了施工安全并行预警策略;详细阐述了安全预警实现的关键技术,为后面的研究工作打下基础。第二,建立了铁路工务施工安全预警的数学间距模型,基于机器学习的思想和工程应用要求,用“反方向传播（BP）”、“改进遗传算法的BP神经网络（GA-BP）”和“支持向量机（SVM）”三种算法,对所建立的间距计算数学模型进行仿真研究,并借助萧杭路段的列车运营数据对以上三种预警算法的安全间距精度和响应时间进行评估。评估结果对比得出:当线路车辆行驶速度为49m/s（178km/h）时,BP、GA-BP、SVM三种预警算法最小安全间距分别为56-0+0...
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 安全预警装置研究现状
1.2.2 安全预警方法研究现状
1.3 论文的主要研究内容
第2章 工务施工安全问题分析及预警关键技术
2.1 工务施工安全的问题分析
2.1.1 工务施工的防护模式和规范要求
2.1.2 工务施工的主要影响因素
2.2 工务施工安全预警策略制定
2.3 工务施工安全预警实现的关键技术
2.3.1 安全预警算法分析
2.3.2 安全预警系统整体设计
2.4 本章小结
第3章 工务施工安全预警算法
3.1 建立安全预警间距数学模型
3.2 基于BP神经网络的安全预警算法设计
3.2.1 BP神经网络算法流程
3.2.2 BP神经网络算法的实现
3.3 基于遗传算法改进的BP神经网络(GA-BP)预警算法设计
3.3.1 GA-BP算法流程
3.3.2 GA-BP算法的实现
3.4 基于支持向量机(SVM)的预警算法设计
3.4.1 SVM算法流程
3.4.2 SVM算法的实现
3.5 仿真结果分析
3.5.1 评估标准与数据处理
3.5.2 训练集结果分析与对比
3.5.3 验证集结果分析与对比
3.6 本章小结
第4章 铁路施工安全预警系统的设计
4.1 系统总体设计
4.2 预警系统的硬件方案设计
4.2.1 硬件总体结构
4.2.2 硬件模块功能设计
4.3 预警系统的软件方案设计
4.3.1 软件系统整体设计
4.3.2 软件模块功能设计
4.3.3 系统软件界面设计
4.4 本章小结
第5章 铁路施工安全预警系统的测试与分析
5.1 实验平台的搭建
5.2 预警算法和系统功能验证
5.2.1 预警算法功能测试
5.2.2 预警功能测试
5.2.3 视频监测功能测试
5.3 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]无人铁路道口自动控制方案设计与研究[J]. 牛英俊. 铁道通信信号. 2019(05)
[2]基于GA-BP神经网络的列控车载设备故障诊断方法研究[J]. 周璐婕,董昱. 铁道科学与工程学报. 2018(12)
[3]基于ARM11的H.264硬编解码视频传输系统设计[J]. 沈欢,彭力,王皓,朱雪芳. 计算机测量与控制. 2018(05)
[4]铁路道口列车接近安全预警系统[J]. 阚建平,卢斌,王照勇. 铁道通信信号. 2016(08)
[5]铁路视频远程监控预警系统的功能扩展与标准化集成[J]. 王毅勇. 铁路通信信号工程技术. 2016(01)
[6]基于时序分析的列车接近预警方法[J]. 李四辉,蔡伯根,刘江,王剑,单洪政. 铁道学报. 2015(10)
[7]高速铁道车辆风致安全性研究(英文)[J]. Xin-biao XIAO,Liang LING,Jia-yang XIONG,Li ZHOU,Xue-song JIN. Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics ＆ Engineering）. 2014(09)
[8]关于采用多普勒雷达和RFID技术开发铁路作业安全预警设备的建议[J]. 刘广涛,魏恒. 科技创业家. 2013(12)
[9]局部学习半监督多类分类机[J]. 吕佳,邓乃扬,田英杰,邵元海,杨新民. 系统工程理论与实践. 2013(03)
[10]几种神经网络模型在湖库富营养化程度评价中的应用[J]. 崔东文. 水资源保护. 2012(06)
博士论文
[1]高速铁路列车运行控制系统安全风险辨识及分析研究[D]. 张亚东.西南交通大学 2013
硕士论文
[1]铁路工务现场作业人员安全系统应用技术研究[D]. 刘景强.西南交通大学 2019
[2]高速铁路调度指挥资源分析预警技术研究与系统设计[D]. 彭丹.西南交通大学 2018
[3]铁路工务大修项目施工管理研究[D]. 陈磊.中国铁道科学研究院 2016
[4]高速列车位置计算模型与算法[D]. 王丽娟.北京交通大学 2015
[5]基于BP神经网络及其优化算法的汽车车速预测[D]. 谢浩.重庆大学 2014
[6]无线列车接近安全告警防护装置的研究[D]. 张红娟.广西科技大学 2014
[7]高速列车追踪接近预警系统研究[D]. 苏昱.北京交通大学 2013
[8]基于盲分离的列车接近钢轨声音预警信号的研究[D]. 杨诗丽.中南大学 2012
[9]基于DE算法的DRNN网络非线性系统辨识研究[D]. 戴晟.西南交通大学 2011
[10]BP神经网络的改进研究及应用[D]. 刘天舒.东北农业大学 2011
本文编号：3668913
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 安全预警装置研究现状
1.2.2 安全预警方法研究现状
1.3 论文的主要研究内容
第2章 工务施工安全问题分析及预警关键技术
2.1 工务施工安全的问题分析
2.1.1 工务施工的防护模式和规范要求
2.1.2 工务施工的主要影响因素
2.2 工务施工安全预警策略制定
2.3 工务施工安全预警实现的关键技术
2.3.1 安全预警算法分析
2.3.2 安全预警系统整体设计
2.4 本章小结
第3章 工务施工安全预警算法
3.1 建立安全预警间距数学模型
3.2 基于BP神经网络的安全预警算法设计
3.2.1 BP神经网络算法流程
3.2.2 BP神经网络算法的实现
3.3 基于遗传算法改进的BP神经网络(GA-BP)预警算法设计
3.3.1 GA-BP算法流程
3.3.2 GA-BP算法的实现
3.4 基于支持向量机(SVM)的预警算法设计
3.4.1 SVM算法流程
3.4.2 SVM算法的实现
3.5 仿真结果分析
3.5.1 评估标准与数据处理
3.5.2 训练集结果分析与对比
3.5.3 验证集结果分析与对比
3.6 本章小结
第4章 铁路施工安全预警系统的设计
4.1 系统总体设计
4.2 预警系统的硬件方案设计
4.2.1 硬件总体结构
4.2.2 硬件模块功能设计
4.3 预警系统的软件方案设计
4.3.1 软件系统整体设计
4.3.2 软件模块功能设计
4.3.3 系统软件界面设计
4.4 本章小结
第5章 铁路施工安全预警系统的测试与分析
5.1 实验平台的搭建
5.2 预警算法和系统功能验证
5.2.1 预警算法功能测试
5.2.2 预警功能测试
5.2.3 视频监测功能测试
5.3 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]无人铁路道口自动控制方案设计与研究[J]. 牛英俊. 铁道通信信号. 2019(05)
[2]基于GA-BP神经网络的列控车载设备故障诊断方法研究[J]. 周璐婕,董昱. 铁道科学与工程学报. 2018(12)
[3]基于ARM11的H.264硬编解码视频传输系统设计[J]. 沈欢,彭力,王皓,朱雪芳. 计算机测量与控制. 2018(05)
[4]铁路道口列车接近安全预警系统[J]. 阚建平,卢斌,王照勇. 铁道通信信号. 2016(08)
[5]铁路视频远程监控预警系统的功能扩展与标准化集成[J]. 王毅勇. 铁路通信信号工程技术. 2016(01)
[6]基于时序分析的列车接近预警方法[J]. 李四辉,蔡伯根,刘江,王剑,单洪政. 铁道学报. 2015(10)
[7]高速铁道车辆风致安全性研究(英文)[J]. Xin-biao XIAO,Liang LING,Jia-yang XIONG,Li ZHOU,Xue-song JIN. Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics ＆ Engineering）. 2014(09)
[8]关于采用多普勒雷达和RFID技术开发铁路作业安全预警设备的建议[J]. 刘广涛,魏恒. 科技创业家. 2013(12)
[9]局部学习半监督多类分类机[J]. 吕佳,邓乃扬,田英杰,邵元海,杨新民. 系统工程理论与实践. 2013(03)
[10]几种神经网络模型在湖库富营养化程度评价中的应用[J]. 崔东文. 水资源保护. 2012(06)
博士论文
[1]高速铁路列车运行控制系统安全风险辨识及分析研究[D]. 张亚东.西南交通大学 2013
硕士论文
[1]铁路工务现场作业人员安全系统应用技术研究[D]. 刘景强.西南交通大学 2019
[2]高速铁路调度指挥资源分析预警技术研究与系统设计[D]. 彭丹.西南交通大学 2018
[3]铁路工务大修项目施工管理研究[D]. 陈磊.中国铁道科学研究院 2016
[4]高速列车位置计算模型与算法[D]. 王丽娟.北京交通大学 2015
[5]基于BP神经网络及其优化算法的汽车车速预测[D]. 谢浩.重庆大学 2014
[6]无线列车接近安全告警防护装置的研究[D]. 张红娟.广西科技大学 2014
[7]高速列车追踪接近预警系统研究[D]. 苏昱.北京交通大学 2013
[8]基于盲分离的列车接近钢轨声音预警信号的研究[D]. 杨诗丽.中南大学 2012
[9]基于DE算法的DRNN网络非线性系统辨识研究[D]. 戴晟.西南交通大学 2011
[10]BP神经网络的改进研究及应用[D]. 刘天舒.东北农业大学 2011
本文编号：3668913
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