導(dǎo)航：安全管理網(wǎng)>> 安全論文>> 交通安全論文>>正文

鐵路貨運(yùn)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)安全評(píng)估方法及應(yīng)用研究

文檔作者：王艷輝孫倩李靜賈利民蔡國(guó)強(qiáng) 文檔來(lái)源： 1．北京交通大學(xué)軌道交通控制與安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 2．北京交通大學(xué)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2020年12月04日
下載地址：點(diǎn)擊這里	文件大?。?497.62 KB 共8頁(yè)	文檔格式： PDF	下載點(diǎn)數(shù)： 1 點(diǎn)（VIP免費(fèi)）

全屏查看

內(nèi)容預(yù)覽 [文件共8頁(yè)]

本文件共8頁(yè)，如需編輯使用，請(qǐng)下載。

注：預(yù)覽效果可能會(huì)出現(xiàn)部分文字亂碼（如口口口）、內(nèi)容顯示不全等問(wèn)題，下載是正常的。

	文件大?。?97.62 KB 共8頁(yè) 文件格式：PDF 下載點(diǎn)數(shù)：1 點(diǎn)（VIP會(huì)員免費(fèi)）

下一篇：汝箕溝大峰采區(qū)車(chē)輛運(yùn)輸?shù)陌踩芾?/a>

上一篇：油田車(chē)輛安全管理措施要點(diǎn)探析

文本預(yù)覽

僅提取頁(yè)面文字內(nèi)容，供快速閱讀使用。

第33卷第4期
2 0 1 1年4月
鐵 道 學(xué) 報(bào)
J0URNAL 0F THE CHINA RAILWAY SOCIETY
V01．33 NO．4
April 2011
文章編號(hào)：1001—8360(2011)04—0038 08
鐵路貨運(yùn)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)安全評(píng)估方法及應(yīng)用研究
王艷輝 ， 孫 倩 ， 李
(1．北京交通大學(xué)軌道交通控制與安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京
靜 ， 賈利民 ， 蔡國(guó)強(qiáng)
100044；2．北京交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院，北京 100044)
摘要：鐵路貨運(yùn)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)安全評(píng)估問(wèn)題，對(duì)預(yù)防貨物列車(chē)行車(chē)事故、減少軌道車(chē)輛零部件損傷具有重要作
用，對(duì)于鐵路安全運(yùn)營(yíng)管理有著明確的指導(dǎo)意義。本文針對(duì)目前鐵路貨運(yùn)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)研究存在的不完整性問(wèn)
題，采用自然環(huán)境與設(shè)備運(yùn)營(yíng)相結(jié)合的綜合車(chē)輛狀態(tài)評(píng)估方法，建立面向安全的鐵路貨運(yùn)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估指
標(biāo)體系，并提出了一種由三部分組成的、串形結(jié)構(gòu)的改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，更好地解決了這類(lèi)數(shù)據(jù)量龐大的復(fù)雜系
統(tǒng)評(píng)估問(wèn)題。本文以滬寧線(xiàn)為背景進(jìn)行了評(píng)估實(shí)例研究，取得了準(zhǔn)確性較高的評(píng)估結(jié)果。
關(guān)鍵詞：貨車(chē)運(yùn)行狀態(tài)；安全評(píng)估；改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
中圖分類(lèi)號(hào)：U270 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A doi：10．3969／j．issn．1001—8360．2011．04．006
Research on Safety Evaluation of Rail Freight Vehicle
Operating Status＆ Its Application
W ANG Yan—hui ， SUN Qian ， LI Jing ， JIA Li—min ， CAI Guo—qiang
(1．State Key Laboratory of Rail Traffic Control and Safety，Beijing Jiaotong University，Beijing 100044，China
2．Scholl of Traffic and Transportation，Beijing Jiaotong University，Beijing 100044，China)
Abstract：Safety evaluation of rail freight vehicle running status has great effect on preventing traffic accidents of freight
trains and reducing abrasion of vehicle components．It plays an important role in rail operation and management．Based
on the non-integrity of current research of rail freight vehicle running status，this paper puts forward a comprehensive e—
valuation approach combining the natural environment and equipment operation，establishes a safety indice system for e—
valuation of freight vehicle running status and proposes a promoted BP neural network which consists of three parts and
has a string-shaped structure．The improved algorithm is better tO evaluate such complex systems with huge volumes of
data．Taking the Shanghai-Nanjing Railway as an example，good evaluating results are obtained．
Key words：freight train operating status；safety evaluation；promoted BP neutral network
隨著我國(guó)鐵路干線(xiàn)全面提速，有為數(shù)不少的貨運(yùn)
車(chē)輛在空載狀態(tài)、運(yùn)行速度為70km／h左右時(shí)出現(xiàn)蛇
行失穩(wěn)現(xiàn)象，并可能導(dǎo)致列車(chē)脫軌等事故的發(fā)生，成為
我國(guó)干線(xiàn)鐵路提速危及行車(chē)安全的嚴(yán)重隱患?；?
此，本文以貨運(yùn)列車(chē)運(yùn)營(yíng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)為依托，提出
自然環(huán)境與設(shè)備運(yùn)營(yíng)相結(jié)合的綜合評(píng)估理念，采用模
糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，研究鐵路貨運(yùn)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)安全評(píng)
估方法及應(yīng)用。
收稿日期：2009—10—15；修回日期：2010—05—13
基金項(xiàng)目：軌道交通控制與安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究課題
(RCS20O8ZZOO2)
作者簡(jiǎn)介：王艷輝(1974一)，男，河北保定人，副教授，博士。
E-mail：zhxywyh@ 126．corn
1 鐵路貨運(yùn)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)安全評(píng)估指標(biāo)體系
鐵路貨運(yùn)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)是一個(gè)涉及多因素的復(fù)雜
系統(tǒng)，各個(gè)因素相互影響、相互作用。本文從安全這一
角度出發(fā)，分析各個(gè)主要環(huán)節(jié)影響安全的因素，形成鐵
路貨運(yùn)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)安全評(píng)估指標(biāo)體系。
1．1 鐵路貨運(yùn)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)安全評(píng)估指標(biāo)因素分析
根據(jù)安全系統(tǒng)工程中的“人一機(jī)一環(huán)”理論，從3個(gè)
方面來(lái)考慮鐵路貨車(chē)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)安全評(píng)估指標(biāo)。由
于受到研究數(shù)據(jù)的限制，本文將安全評(píng)估的側(cè)重點(diǎn)放
在“機(jī)”與“環(huán)境”這兩個(gè)環(huán)節(jié)上，并有如下假設(shè)：認(rèn)為系
統(tǒng)中人為因素不存在安全隱患，即人在系統(tǒng)中處于一
種理想安全狀態(tài)。
第4期 鐵路貨運(yùn)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)安全評(píng)估方法及應(yīng)用研究 39
1．1．1 “機(jī)”因素
1．運(yùn)行狀態(tài)類(lèi)
(1)車(chē)速
車(chē)輛運(yùn)行速度是影響貨車(chē)運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)鍵性因素
之一u]，它不僅與列車(chē)行駛的路段有關(guān)，還與列車(chē)貨物
的裝載形態(tài)、外界環(huán)境有關(guān)。因此，本文將貨車(chē)運(yùn)行的
實(shí)時(shí)速度作為車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)安全評(píng)估的一項(xiàng)定量指
標(biāo)，記為 。
(2)超偏載
超偏載是影響貨車(chē)運(yùn)行狀態(tài)的又一關(guān)鍵性因素。
鐵路運(yùn)輸中由于裝車(chē)不準(zhǔn)，裝載不均等原因，鐵路列車(chē)
的超偏載情況常有發(fā)生 ]。在本文中，將前后偏載、左
右偏載作為車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)安全評(píng)估的兩項(xiàng)定量指標(biāo)，分
別記為k：、k。，其值的正負(fù)只表示偏載方向，在研究過(guò)程
中將該兩項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)取絕對(duì)值進(jìn)行計(jì)算；將車(chē)輛超載作
為車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)安全評(píng)估的一項(xiàng)定性指標(biāo)，記為是 。
2．設(shè)備類(lèi)
(1)車(chē)輪
輪軸脫軌系數(shù)和輪重減載率越大，則脫軌的危險(xiǎn)
性也越大 ]。另外，本文采用車(chē)輪損傷當(dāng)量來(lái)量化車(chē)
輪的損傷情況，表征車(chē)輪損傷對(duì)軌道的沖擊和磨損量
的大小。
最大車(chē)輪損傷當(dāng)量：以車(chē)輛為單位，選取損傷當(dāng)量
最大的車(chē)輪，表征本車(chē)輛的車(chē)輪損傷。最大車(chē)輪損傷
當(dāng)量取值范圍為[O，100]，數(shù)值越大，表明損傷越大。
損傷輪數(shù)：該車(chē)輛損傷的車(chē)輪個(gè)數(shù)。將車(chē)輛的車(chē)
輪損傷個(gè)數(shù)與損傷當(dāng)量綜合考慮將更加全面合理。
綜上，本文將脫軌系數(shù)、輪重減載率、最大車(chē)輪損
傷當(dāng)量作為車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)安全評(píng)估的三項(xiàng)定量指標(biāo)，
分別記為k 、k。、是 ；將損傷輪數(shù)作為車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)安
全評(píng)估的一項(xiàng)定性指標(biāo)，記為k 。
(2)車(chē)軸
車(chē)輛在運(yùn)行的時(shí)候，承重軸承都會(huì)由于摩擦而產(chǎn)
生熱量。軸承正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，所產(chǎn)生的熱量會(huì)使軸承表
面的溫度趨于穩(wěn)定值；當(dāng)軸承內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí)，就會(huì)使
摩擦加劇，溫度突升，達(dá)到一定程度時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生熱軸
現(xiàn)象，嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致切軸，使得運(yùn)行中的車(chē)輛顛覆，
給行車(chē)帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患以及重大的經(jīng)濟(jì)損失。本
文將軸溫作為車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)安全評(píng)估的一項(xiàng)定性指
標(biāo)，記為是。。
1．1．2 環(huán)境因素
車(chē)輛運(yùn)行暴露在環(huán)境中，環(huán)境中的許多自然過(guò)程
都會(huì)對(duì)車(chē)輛的運(yùn)行產(chǎn)生危害。在本文中，環(huán)境因素著
重考慮自然環(huán)境因素。
(1)雨
在廣大山區(qū)，鐵路的安全運(yùn)營(yíng)受到山體滑坡、崩
塌、泥石流、山洪等自然災(zāi)害的嚴(yán)重威脅。依據(jù)指標(biāo)體
系建立的獨(dú)立性原則，由與這些自然災(zāi)害關(guān)系密切的
雨量作為車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)安全評(píng)估的一項(xiàng)定量指標(biāo)，記
為k 。。
(2)風(fēng)
列車(chē)是一種沿固定軌道運(yùn)行的交通工具，風(fēng)力對(duì)
列車(chē)的作用非常復(fù)雜 ，多起列車(chē)事故表明 ，風(fēng)速
對(duì)列車(chē)的安全運(yùn)行起著十分重要的作用。將風(fēng)速作為
車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)安全評(píng)估的一項(xiàng)定量指標(biāo)，記為k
1．2 鐵路貨運(yùn)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)安全評(píng)估指標(biāo)體系建立
根據(jù)指標(biāo)因素分析，鐵路貨運(yùn)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)安全
評(píng)估指標(biāo)集K一(忌 ，k z，k。，k ，是 ，k。，k ，k ，k。，k 。，
k )，鐵路貨運(yùn)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)安全評(píng)估指標(biāo)體系如圖1
所示。
圖1 鐵路貨運(yùn)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)安全評(píng)估指標(biāo)結(jié)構(gòu)
1．3 鐵路貨運(yùn)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)分級(jí)
對(duì)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估而言，最關(guān)心的是安全問(wèn)題。
本文將鐵路貨運(yùn)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)分為4個(gè)等級(jí)：正常、警
戒、危險(xiǎn)、極其危險(xiǎn)，分別記為B 、B 、B。、B 。
各等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)定義如下：
正常B ：多種因素共同作用下，車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)良
好，沒(méi)有出現(xiàn)故障。
警戒B：：多種因素共同作用下，基本沒(méi)有發(fā)生事
故的可能，但能預(yù)測(cè)出事故的部分前兆，需要警戒。
危險(xiǎn)B。：車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)不佳，各因素相互作用容
易引發(fā)事故。
極其危險(xiǎn)B4：車(chē)輛在當(dāng)前的環(huán)境和運(yùn)行狀態(tài)下，由于
各因素的共同作用，易發(fā)生脫軌等事故，必須停車(chē)檢修。
2 鐵路貨運(yùn)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模
鐵路貨運(yùn)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)本身就是一個(gè)復(fù)雜的系
統(tǒng)，其影響因素種類(lèi)繁多且相互關(guān)聯(lián)。對(duì)于這樣一個(gè)
系統(tǒng)的安全評(píng)估，單一用定量、線(xiàn)性的方法是無(wú)法完成
的，而解決這些問(wèn)題正好是模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)所
40 鐵 道 學(xué) 報(bào) 第33卷
在? 。
2．1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的改進(jìn)
2．1．1 傳統(tǒng)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的不足
BP(Back Propagation)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種按誤差逆
傳播算法訓(xùn)練的多層前饋網(wǎng)絡(luò)，雖然傳統(tǒng)BP網(wǎng)絡(luò)是
目前應(yīng)用最多的一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)形式，但也有其局限
性。
(1)訓(xùn)練速度慢
由于訓(xùn)練中穩(wěn)定性要求學(xué)習(xí)率很小，所以梯度下
降法使得訓(xùn)練很慢。動(dòng)量法因?yàn)閷W(xué)習(xí)率的提高通常比
單純的梯度下降法要快，但在實(shí)際應(yīng)用中還是很慢，這
兩種方法通常只應(yīng)用于遞增訓(xùn)練。
(2)對(duì)初始權(quán)重非常敏感，極易收斂于局部極小
BP算法本身就是一個(gè)優(yōu)秀的局部搜索算法，加上
BPNN對(duì)初始網(wǎng)絡(luò)權(quán)重非常敏感，以不同的權(quán)重初始
化網(wǎng)絡(luò)，BP算法會(huì)收斂于不同的局部極小。
(3)過(guò)擬合或過(guò)訓(xùn)練
過(guò)擬合主要指訓(xùn)練后的網(wǎng)絡(luò)對(duì)訓(xùn)練樣本(Train
Sample)具有極高的擬合精度，但是對(duì)工作樣本(Work
Sample)的預(yù)測(cè)誤差卻非常大。過(guò)訓(xùn)練主要指訓(xùn)練網(wǎng)
絡(luò)時(shí)，盡管訓(xùn)練誤差還在下降，但是對(duì)于驗(yàn)證樣本
(Validation Sample)的誤差已經(jīng)不再下降，甚至逐漸
增大。
2．1．2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的改進(jìn)
將模糊理論與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有機(jī)融合，即能
分段模糊預(yù)處理階段
選擇隸屬函
ku
定量數(shù)據(jù)
定性數(shù)據(jù)
島
定性數(shù)據(jù)
選擇隸屬函
克服BP算法訓(xùn)練時(shí)間較長(zhǎng)的缺點(diǎn)，又能結(jié)合各自的
優(yōu)勢(shì)。本文提出一種串型結(jié)構(gòu)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，由三
部分組成：第一部分為模糊處理層，主要是根據(jù)輸入和
輸出因素的數(shù)據(jù)分布區(qū)間或定性分類(lèi)進(jìn)行分段模糊處
理以及定性數(shù)據(jù)量化，處理后的數(shù)據(jù)樣本遵循最大隸
屬度原則進(jìn)行相應(yīng)排列；第二部分為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)訓(xùn)
練層，主要采用改進(jìn)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法和結(jié)構(gòu)
模型；第三部分為反模糊數(shù)據(jù)處理層，主要是將網(wǎng)絡(luò)輸
出的數(shù)據(jù)按照最大隸屬度原則進(jìn)行相應(yīng)的融合提煉，
得到最終的訓(xùn)練或評(píng)估結(jié)果。
在上述改進(jìn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中，采用改進(jìn)的S型
函數(shù)
廠(z)一 l (1)
式中，￡一1，2。
調(diào)整后的S型激活函數(shù)的輸出范圍仍然是(O，1)，
滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò)輸出要求；增加參數(shù)t可以加快函數(shù)的收斂
速度，減少了訓(xùn)練時(shí)間。同時(shí)，不同的參數(shù)值可以通過(guò)
程序自己選擇比較最優(yōu)的訓(xùn)練時(shí)間以及結(jié)果，使得網(wǎng)
絡(luò)具有自選擇性。
2．2 鐵路貨運(yùn)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)建模
根據(jù)鐵路貨運(yùn)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)安全評(píng)估指標(biāo)體系得
到鐵路貨運(yùn)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型如圖2所
示。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)訓(xùn)練階段 反模糊數(shù)據(jù)處理階段
輸入層 隱含層 輸出層
圖2 鐵路貨運(yùn)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型
、● ● ● ● 、 ●
第4期 鐵路貨運(yùn)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)安全評(píng)估方法及應(yīng)用研究 41
3 鐵路貨運(yùn)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)安全評(píng)估方法應(yīng)用
本文以滬寧線(xiàn)2006-2007年的實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和
國(guó)家氣象局提供的環(huán)境氣象數(shù)據(jù)為研究背景。
3．1 樣本的統(tǒng)計(jì)分析
根據(jù)以下兩個(gè)原則去除不合格樣本：
(1)樣本本身信息資料不完善，缺乏準(zhǔn)確性；
(2)樣本不具備代表性。
最終篩選出115個(gè)樣本作為試驗(yàn)數(shù)據(jù)。其中訓(xùn)練
樣本100個(gè)，評(píng)估樣本l5個(gè)，評(píng)估樣本已經(jīng)包括了輸
出因素的所有類(lèi)型。
3．1．1 輸入因子的確定
(1)定量因素統(tǒng)計(jì)分析
定量指標(biāo)數(shù)據(jù)的變化分布以統(tǒng)計(jì)圖的形式給出，
詳見(jiàn)圖3～ 圖10。
0
l；
萋
^ i 什 ．
lⅢ lA^ 1i『
】 ■ ’ Y’
‘ i ’
●
1 7 1319 25 31 37 43 4955 61 67 73 79 85 91 97
樣本個(gè)數(shù)
圖3 樣本實(shí)時(shí)速度k 統(tǒng)計(jì)分布
tt，．I
1t T I l 8 ．
一
川8 I I fl I
川? 0 I＼ T 4 ．．
fl●IIJ ¨I1“ 材I ． ．t I1． ．
1I川 flJ J l』}』‘J 1 ． t^^ T^fv r
Ⅵ ¨ Ⅵ1 r L’Ii1． f VU ＼J＼l1t1．．、l
：lllll? ． ．1“?X．． ? ． ?l' ?． ．． ? ．．
1 7 1319 25 3l 37 43 4955 61 67 73 79 85 91 97
樣本個(gè)數(shù)
圖4 樣本左右偏載kz統(tǒng)計(jì)分布
I f J．．， 竹· t
l1 ¨I l1
． I lI l^』 II
l Il I I l l? ．I l
f1．f{ ?i I I▲J lflf f f
uL．IIULJ ZL‘J ．．】f3【．．兒 ．．． IL—u^-．^L^L．-^
1 7 1319 25 31 37 43 4955 61 67 73 79 85 91 97
樣本個(gè)數(shù)
圖5 樣本前后偏載k。統(tǒng)計(jì)分布
由樣本的定量因素統(tǒng)計(jì)圖可確定每個(gè)指標(biāo)的樣本
1 2
l
0 8
0．6
警O 4
O 2
O
一 ?！畠r(jià) 7’f
' ’ ’I
8
f lJ
l
一
』一 ^ ‘ ．
1 7 1319 25 3l 37 43 4955 6l 67 73 79 85 91 97
樣本個(gè)數(shù)
圖6 樣本脫軌系數(shù)女 統(tǒng)計(jì)分布
1 7 1319 25 31 37 43 4955 6l 67 73 79 85 91 97
樣本個(gè)數(shù)
圖7 樣本輪重減載率 統(tǒng)計(jì)分布
30
25
15
10
5
0
1 7 1319 25 3l 37 43 4955 61 67 73 79 85 91 97
樣本個(gè)數(shù)
圖8 樣本最大車(chē)輪損傷當(dāng)量k 統(tǒng)計(jì)分布
4
4
。
5
＼ 25
5
1 7 1319 25 31 37 43 4955 61 67 73 79 85 9l 97
樣本個(gè)數(shù)
圖9 樣本雨量k o統(tǒng)計(jì)分布
1 7 l319 25 31 37 43 4955 61 67 73 79 85 9l 97
樣本個(gè)數(shù)
圖1O 樣本風(fēng)速k 統(tǒng)計(jì)分布
1 哥0 O O O 擲

第4期 鐵路貨運(yùn)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)安全評(píng)估方法及應(yīng)用研究 43
輸入層的節(jié)點(diǎn)數(shù)為37，輸出層的節(jié)點(diǎn)數(shù)為4。
3．3．2 隱含層及節(jié)點(diǎn)的確定
本文采用具有兩個(gè)隱含層的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，最佳
節(jié)點(diǎn)數(shù)采用以下公式 計(jì)算
L 一 +c (4 )
式中， 一37； ===4；Cl一10 i C2—2。將L 四舍五入取
整數(shù)值，得L 一16，L ===8。
3．3．3 其他參數(shù)
學(xué)習(xí)速率：一般選取適中的學(xué)習(xí)速率，選擇范圍在
0．0l～0．8之問(wèn)，本文選擇0．02。
最大學(xué)習(xí)步數(shù)：10 000步。
學(xué)習(xí)動(dòng)量：本文的學(xué)習(xí)動(dòng)量為系統(tǒng)默認(rèn)值0．9。
期望誤差：本文經(jīng)過(guò)多次對(duì)比訓(xùn)練，選取樣本期望
誤差為0．001。
3．4 訓(xùn)練結(jié)果及分析
網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練在Matlab7．5．0環(huán)境下進(jìn)行。圖11為
學(xué)習(xí)的誤差曲線(xiàn)，曲線(xiàn)圖的橫坐標(biāo)為訓(xùn)練步數(shù)，縱坐標(biāo)
為誤差精度。由圖11可知改進(jìn)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)收斂
速度快，經(jīng)過(guò)3355步的學(xué)習(xí)運(yùn)算后，系統(tǒng)達(dá)到了期望
的學(xué)習(xí)誤差。
圖1l 誤差曲線(xiàn)
圖12、圖13是以第1、第4輸出節(jié)點(diǎn)為例，實(shí)際輸
出與期望輸出的對(duì)比圖。
B ^
_
~， ． ～ ．^J ^^^^^^
0 l0 20 30 40 50 印70 80 90 100
I陳步數(shù)
圖12 第1輸出節(jié)點(diǎn)輸出對(duì)比圖
實(shí)際輸出
期望輸出 1
L J、^一^^ ^． ^J
0 lU 20 30 40 50 60 70 敞J 9U Iuu
I蹈 馓
圖13 第4輸出節(jié)點(diǎn)輸出對(duì)比圖
3．5 鐵路貨運(yùn)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估
3．5．1 評(píng)估樣本的確定
選取15個(gè)樣本作為評(píng)估樣本，評(píng)估樣本的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)
際情況和期望輸出如表5所示。
表5 評(píng)估樣本的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和期望輸出
3．5．2 評(píng)估結(jié)果及分析
對(duì)以上樣本按照改進(jìn)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)量化
處理方法進(jìn)行預(yù)處理，得到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)估輸入樣本。
經(jīng)過(guò)訓(xùn)練后得到評(píng)估結(jié)果輸出如表6所示。
表6 改進(jìn)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)估輸出表
隧
44 鐵 道 學(xué) 報(bào) 第33卷
續(xù)表6 改進(jìn)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)估輸出表
評(píng)估值按最大隸屬度原則提取，即進(jìn)入反模糊數(shù)
據(jù)處理階段。如101號(hào)評(píng)估樣本的結(jié)果為：(O．969 6、
0．015 1、0．000 6、0．002 7)，這4個(gè)數(shù)中，最大值為
0．969 6，對(duì)應(yīng)“極其危險(xiǎn)”，則101號(hào)評(píng)估樣本的危險(xiǎn)
度為極其危險(xiǎn)。按照此方法進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理得到改進(jìn)的
BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的最終評(píng)估結(jié)果，并且將評(píng)估結(jié)果與實(shí)際
情況進(jìn)行對(duì)比，詳見(jiàn)表7。
表7 改進(jìn)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)估結(jié)果與實(shí)際情況對(duì)比表
由表7可以看出，改進(jìn)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)評(píng)估
結(jié)果是比較理想的，15個(gè)評(píng)估中有13個(gè)是與實(shí)際吻
合的，車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)安全評(píng)估的準(zhǔn)確率達(dá)到了
86．7％ 。
4 結(jié)論
鐵路貨運(yùn)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)安全評(píng)估問(wèn)題一直是鐵路
安全工作者研究的重點(diǎn)，對(duì)預(yù)防貨物列車(chē)行車(chē)事故、減
少軌道車(chē)輛零部件損傷具有重要作用。本文提出了自
然環(huán)境與設(shè)備運(yùn)營(yíng)相結(jié)合的綜合評(píng)估方法，并將車(chē)輛
熱軸情況作為重要影響因素，建立了鐵路貨運(yùn)車(chē)輛運(yùn)
行狀態(tài)安全評(píng)估指標(biāo)體系。同時(shí)，構(gòu)建了鐵路貨運(yùn)車(chē)
輛運(yùn)行狀態(tài)安全評(píng)估模型，不僅考慮多因素綜合作用
下的安全性，同時(shí)結(jié)合單因素極限作用，力求綜合全面
實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)鐵路貨運(yùn)車(chē)輛系統(tǒng)的特
性，選擇了改進(jìn)的BP模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為評(píng)估系統(tǒng)的
數(shù)據(jù)融合手段，在Matlab7．5．0環(huán)境下進(jìn)行樣本的學(xué)
習(xí)和評(píng)估，評(píng)估結(jié)果準(zhǔn)確性較高。
參考文獻(xiàn)
[1]陳雷，呂可維．鐵路貨車(chē)運(yùn)行品質(zhì)考核指標(biāo)研究[刀．鐵道
學(xué)報(bào)，2006，28(3)：1l1一l15．
CHEN Lei。LU Ke-wei．Research of Ride Quality Assess—
ment of Railway Freight Cars[J]．Journal of the China
Railway Society，2006，28(3)：11卜115．
EB]王閩生，陳建政．鐵路車(chē)輛偏載自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的研制[J]．
中國(guó)測(cè)試技術(shù)，2006，32(2)：56—57，77．
WANG Min-sheng，CHEN Jian-zheng．Development of Rail
Partial Load Vehicles Auto-testing System[J]．China Meas—
urement Technology，2006，32(2)：56—57，77．
r-3]陽(yáng)光武，肖守訥，張衛(wèi)華．列車(chē)曲線(xiàn)上制動(dòng)時(shí)的安全性分析
[J3．鐵道學(xué)報(bào)，2009，31(1)：35—39．
YANG Guang—WU。XIAO Shou—De，ZHANG W ei-hua．A—
nalysis on Safety of Train Braking on Curves[J]．Journal of
the China Railway Society，2009，31(1)：35—39．
E4]向俊，曾慶元．橫向振幅超限橋梁上的列車(chē)運(yùn)行安全性分
析[J]．中國(guó)鐵道科學(xué)，2007，28(3)：56—61．
XIANG Jun，ZENG Qing—yuan．Safety Analysis of Trains
Running on Bridges as Their Lateral Amplitudes Exceeding
spec．f；cations[J]．China Railway Science，2007，28(3)：56—
6】．
[5]任尊松，徐宇工，王璐雷，等．強(qiáng)側(cè)風(fēng)對(duì)高速列車(chē)運(yùn)行安全
性影響研究[J]．鐵道學(xué)報(bào)，2006，28(6)：46—50．
REN Zun-song，XU Yu—gong，W ANG Lu—lei，et a1． Study
on the Running Safety of High-speed Trains under Strong
Cross winds[J]．Journal of the China Railway Society，
2006，28(6)：46—50．
[6]周丹，田紅旗，楊明智，等．強(qiáng)側(cè)風(fēng)作用下不同類(lèi)型鐵路貨
車(chē)在青藏線(xiàn)路堤上運(yùn)行時(shí)的氣動(dòng)性能比較[J]．鐵道學(xué)報(bào)，
2007，29(5)：32—35．
ZH0U Dan，TIAN Hong—qi，YANG Ming—zhi，et a1．Corn—
parison of Aerodynamic Performance of Different Kinds of
Wagons Running on Embankment of the Qinghai-Tibet
Railway under Strong Cross—wind[J]．Journal of the China
Railway Society，2007，29(5)：32—35．
E7]新華網(wǎng)．新疆列車(chē)遭l3級(jí)大風(fēng)襲擊車(chē)廂側(cè)翻3人遇難
第4期 鐵路貨運(yùn)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)安全評(píng)估方法及應(yīng)用研究 45
[EB／OL]．http：／／news．sina．corn．cn／c／2007-02-28／083
8123891 92．shtm1．2007-02—28．
[8]Wong W Eric，Qi Yu．BP Neural Network—based Effective
Fault Localization[J]．International Journal of Software En
gineering and Knowledge Engineering，2009，19(4)：573—
597．
E9]Xiong Naixue，Yang Laurence T，Li Yingshu，et a1．A Distribu
ted Neural Network Control Approach for Multicast Ervices
~C]／／Proceedings-10th IEEE International Conference on High
Performance Computing and Communications．Dalian：HPCC，
2008：147—154．
ElO]Aliev R A，Guirimov B G，F(xiàn)azlollahi Bijan，Aliev R R．Evolu
tionary Algorithm-based Lemming of Fuzzy Neural Networks，
Part 2：Recurrent Fuzzy Neural Networks[J]．Fuzzy Sets and
Systems，2009，160(17)：2553—2566．
[1 1]Chi—H uang Lu，Ching—Chih Tsai．Generalized Predictive
Control Using Recurrent Fuzzy Neural Networks for In—
dustrial Purposes[J]．Journal of Process Control，2007，
1 7：83 92．
[122 Shafiullah G M，Simson Scott，Thompson Adam，et a1．Monito—
ring Vertical Acceleration of Railway Wagon Using Machine
Learning Technique[C]／／Proceedings of the 2008 Internation—
al Co nference on Artificial Intelligence，ICAI 2008 and Proceed—
ings of the 2008 International Conference on Machine Learning；
Models， Technologies and Applications． Las Vegas： 2008：
770—775．
[13]王艷輝，賈利民，王卓，等．基于時(shí)空序列的鐵路客運(yùn)量數(shù)
據(jù)挖掘預(yù)測(cè)[J]．中國(guó)鐵道科學(xué)，2005，26(4)：130—134．
W ANG Yan hui，兒A Li—min，W ANG Zhuo，et a1．Study
on Prediction of Railway Passenger Traffic Volume Based
on Time—space Serial[J]．China Railway Science，2005，26
(4)：13O一134．
E14]周開(kāi)利，康耀紅．神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型及其MATLAB仿真程序
設(shè)計(jì)EM]．北京：清華大學(xué)出版社，2005．
(責(zé)任編輯聶清立)
． ；t．址．St． ．；t．；t．5t ．St．5lL ；l上．{t ．；t ．；t
《鐵道學(xué)報(bào)》論文參考文獻(xiàn)著錄格式要求
作者在撰寫(xiě)論文時(shí)，要將自己的成果和他人的成果區(qū)別開(kāi)
來(lái)，即，只要在文中引用了他人文獻(xiàn)，就要在文內(nèi)的適當(dāng)位置進(jìn)
行標(biāo)注，并將所引用文獻(xiàn)按引用的先后順序在文后以一定的著
錄格式依次列出。文后參考文獻(xiàn)要求采用文獻(xiàn)本身的文字進(jìn)行
著錄，但中文期刊要求采用中英文兩種文字進(jìn)行著錄。詳細(xì)說(shuō)
明如下。
本刊執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則》(GB／T 7714—
2005)、《科學(xué)技術(shù)期刊編排格式》(GB／T 3179—92)及《中國(guó)學(xué)術(shù)
期刊(光盤(pán)版)檢索與評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)規(guī)范》，并采用順序編碼標(biāo)注制。
1 引用的文獻(xiàn)在文內(nèi)標(biāo)注格式
(1)對(duì)論文所引用的文獻(xiàn)，要按它們?cè)谖闹谐霈F(xiàn)的先后，在
文獻(xiàn)的著者或成果敘述文字的右上角用方括號(hào)標(biāo)注序號(hào)，或者
作為語(yǔ)句的組成部分。例如：
· 1981年日本僅給出了扁平車(chē)輪沖擊鋼軌的垂直沖擊速度
公式 ，??
· 薛杜普等 指出棉酚從體內(nèi)排泄緩慢。
· 文獻(xiàn)[2]指出，棉酚從體內(nèi)排泄緩慢。
· 定理的證明見(jiàn)文獻(xiàn)[3]。
(2)引用多篇文獻(xiàn)或同～ 著者多篇文獻(xiàn)時(shí)，只需將各篇文獻(xiàn)
的序號(hào)在方括號(hào)內(nèi)全部列出，各序號(hào)間用“，”分開(kāi)；如遇連續(xù)序
號(hào)，可用“”連接，略去中間序號(hào)。例如：
· 早期的研究結(jié)果[2，4，6 9]表明，? ?
(3)多次引用同一著者的同一篇文獻(xiàn)時(shí)，在正文中標(biāo)注首次
引用該文獻(xiàn)的文后參考文獻(xiàn)序號(hào)，并在該序號(hào)的“[]”外著錄引
文頁(yè)碼。例如：
· 由于“思想”的內(nèi)涵是“? ? 的結(jié)果”[
“
? ? 方向和目標(biāo)”l 2l ，??
2 文后參考文獻(xiàn)著錄格式及示例
2．1 專(zhuān)著及專(zhuān)著中的析出文獻(xiàn)
“專(zhuān)著”是以單行本或多卷冊(cè)形式，在限定期限內(nèi)出版的非
連續(xù)性出版物。主要包括圖書(shū)、學(xué)位論文、技術(shù)報(bào)告、標(biāo)準(zhǔn)、會(huì)議
文集、匯編、多卷書(shū)、叢書(shū)等。“專(zhuān)著的析出文獻(xiàn)”是指專(zhuān)著中析
出的具有獨(dú)立篇名的文獻(xiàn)。為方便讀者，建議圖書(shū)、學(xué)位論文、
科學(xué)技術(shù)報(bào)告、標(biāo)準(zhǔn)、多卷書(shū)、叢書(shū)等采用“專(zhuān)著”的著錄格式；會(huì)
議文集、論文集、匯編等采用“專(zhuān)著的析出文獻(xiàn)”著錄格式。
2．1．1 專(zhuān)著
其著錄項(xiàng)目和格式為：
[序號(hào)]主要責(zé)任者．題名：其他題名信息[文獻(xiàn)類(lèi)型標(biāo)志]．
其他責(zé)任者．版本(第1版不標(biāo)注)．出版地：出版者，出版年：引
文所在的起止頁(yè)碼．
(1)圖書(shū)
[1]翟婉明．車(chē)輛一軌道耦合動(dòng)力學(xué)[M]．北京：中國(guó)鐵道出版
社，1997：74—80．
(2)學(xué)位論文
[1]黨建武．神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法求解組合優(yōu)化問(wèn)題的研究[D]．成
都：西南交通大學(xué)，1996：20—25．
(3)科學(xué)技術(shù)報(bào)告
[11朱家荷，韓調(diào)．鐵路區(qū)間通過(guò)能力計(jì)算方法的研究[R]．
北京：鐵道部科學(xué)研究院運(yùn)輸及經(jīng)濟(jì)研究所，1989：34．
(下轉(zhuǎn)第52頁(yè))

網(wǎng)友評(píng)論 more

交通安全論文最新內(nèi)容

02-21