基于知識發(fā)現(xiàn)的鐵路行車安全決策理論和方法的研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)的飛速發(fā)展使智能鐵路系統(tǒng)的研究和應(yīng)用成為可能。實施智能鐵路系統(tǒng)工程從微觀意義上說有利于改善交通運輸安全性、提高生產(chǎn)效率與效益;宏觀意義上將促進國民經(jīng)濟的持續(xù)健康發(fā)展和社會經(jīng)濟效益的全面提高,因而得到世界各國的普遍關(guān)注和高度重視。行車安全保障系統(tǒng)作為智能鐵路系統(tǒng)中的一個重要子系統(tǒng),也成為當(dāng)前研究的熱點課題之一。但現(xiàn)有的行車安全保障系統(tǒng)著重于信息化水平的提高,系統(tǒng)的自動化和智能化程度低,這已經(jīng)阻礙了行車

2、安全保障系統(tǒng)的廣泛使用。因此研究如何提高系統(tǒng)的智能化和自動化程度、如何實現(xiàn)系統(tǒng)從MIS到DSS的轉(zhuǎn)變有重要意義,同時這對提高鐵路運輸安全管理能力也具有重要的現(xiàn)實意義。 知識發(fā)現(xiàn)是近年來蓬勃發(fā)展的一項技術(shù),它能夠幫助人們在海量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)潛在有用的信息,提高決策的準(zhǔn)確性。將知識發(fā)現(xiàn)應(yīng)用于安全決策的研究不僅拓寬了前者的應(yīng)用領(lǐng)域,更能夠提高行車安全保障系統(tǒng)的智能性、實時性和集成性,是安全決策研究的發(fā)展方向。本文以安全決策為應(yīng)用背景,采用

3、知識發(fā)現(xiàn)理論研究了行車安全保障系統(tǒng)中事故應(yīng)急處理、事故分析、安全評價等模型,提出了相應(yīng)的算法并進行了部分實現(xiàn)。本文主要做了以下幾方面的研究工作: 1.本文對行車安全保障系統(tǒng)的概念和結(jié)構(gòu)進行了詳細(xì)、全面的剖析,并提出在行車安全保障系統(tǒng)中增加貨物監(jiān)測子系統(tǒng)和作業(yè)過程監(jiān)測子系統(tǒng)以完善行車安全保障信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),同時闡述了行車安全保障系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。 2.本文對鐵路行車安全決策問題進行了概括,提出以收集鐵路系統(tǒng)危險因素數(shù)據(jù)為主代

4、替以收集事故數(shù)據(jù)為主的隱患數(shù)據(jù)統(tǒng)計模式,在此基礎(chǔ)上建議分階段建設(shè)行車安全管理信息系統(tǒng),并提出基于知識發(fā)現(xiàn)的安全決策系統(tǒng)模型。 3.本文確定了事故應(yīng)急處理的知識類型。對案例的表示方法和推理模型進行了深入研究。采用面向?qū)ο蟮乃枷?,提出一種面向?qū)ο蟮氖鹿拾咐硎痉椒?;并引入抽象案例的概念,建立了事故案例的層次結(jié)構(gòu)模型。在CBR概念模型的基礎(chǔ)上,模擬領(lǐng)域?qū)<覒?yīng)急處理實際事故的方法,建立了一個基于案例的事故應(yīng)急處理模型,并通過實例說明了其

5、工作原理。 4.本文研究了案例的檢索策略。提出了基于決策樹和最近鄰法的兩級混合檢索模型,縮小了案例搜索空間,提高了案例的檢索效率。另外引入模糊集合概念,提出了基于模糊劃分的定量特征相似度評估方法。最后對相關(guān)屬性的層次性進行劃分,以層次相似算法代替了最近鄰算法。 5.本文用溜逸事故案例集對決策樹進行了測試,并提取決策樹表示的知識,以IF-THEN形式的分類規(guī)則表示。定義了一個固定節(jié)點結(jié)構(gòu)的十字鏈表來表示決策樹,在此基礎(chǔ)上,

6、設(shè)計了一個決策樹搜索算法。 6.本文在研究RBR和CBR集成系統(tǒng)分類的基礎(chǔ)上根據(jù)事故應(yīng)急處理任務(wù)的特點,提出一種基于規(guī)則和案例的集成推理機制,基于上述推理機制,建立了一個事故應(yīng)急處理集成推理專家系統(tǒng)。 7.本文設(shè)計了安監(jiān)數(shù)據(jù)倉庫,以此為基礎(chǔ)詳細(xì)介紹了基于數(shù)據(jù)立方體的多維多層關(guān)聯(lián)規(guī)則知識發(fā)現(xiàn)算法,并對算法提出了改進。 8.本文建立了粗糙-模糊集安全評價模型,利用已建立的行車安全評價指標(biāo)體系做安全評價。評價過程中用粗

7、糙集(roughset)理論確定權(quán)重,并舉例驗證了算法的可行性和實用性。 本文通過上述研究工作,主要體現(xiàn)了以下幾方面的創(chuàng)新點:(1)歸納出鐵路行車安全保障系統(tǒng)典型決策問題,提出了基于知識發(fā)現(xiàn)的行車安全決策的概念模型。(2)提出以收集隱患數(shù)據(jù)為主代替以收集事故數(shù)據(jù)為主的統(tǒng)計與分析模式,利用隱患數(shù)據(jù)在統(tǒng)計中的“大樣本、短周期、小區(qū)域”等優(yōu)勢實現(xiàn)安全數(shù)據(jù)質(zhì)量的提高。(3)考慮事故應(yīng)急處理需要規(guī)章和經(jīng)驗的特點,提出基于規(guī)則推理和案例推理

8、的事故應(yīng)急處理集成方法。具體包括:事故案例知識表示和基于案例的事故處理模型;事故案例的混合檢索模型;屬性的層次性劃分和檢索算法;預(yù)案決策樹模型;事故應(yīng)急處理集成推理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。這種方法考慮了事故應(yīng)急處理需要規(guī)章和實踐經(jīng)驗的特點,具有廣泛的應(yīng)用價值。4.考慮事故分析的多維性特點,提出事故分析的MS_Apriori_Cube算法。針對安監(jiān)數(shù)據(jù)倉庫多維多層的特點,在知識發(fā)現(xiàn)過程中對維層次的高低進行判斷,并利用數(shù)據(jù)立方體的上鉆和下鉆操作對維層次進

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