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基于信息融合的铁路行车安全监控体系及关键技术研究

作　者: 蒋荟
导　师: 刘春煌
学　校: 中国铁道科学研究院
专　业: 交通运输规划与管理
关键词: 铁路行车安全体系架构信息融合目标决策
分类号: U298.1
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

铁路是国民经济的大动脉,铁路运输安全是铁路工作的生命线,是建设和发展和谐铁路的重要保障。“十一五”以来,铁路部门不断加强安全监测设备和行车安全信息化系统建设,实施管理创新,加强安全风险管理,大大增强了保障铁路行车安全的能力,安全形势总体呈现稳定、有序可控的态势。近年来,由于高速铁路快速发展和大量新技术装备投入使用,人们对铁路行车安全提出了更高要求。本文在总结提炼铁路行车安全监控系统主要特征的基础上,结合当代信息技术发展,以进一步提高检测数据的准确性、稳定性和可用性,提高信息综合应用价值和行车安全决策水平,全面提升铁路行车安全保障能力为目标,提出一种对行车安全监控实施全方位、多层次、跨系统的信息融合,构建铁路行车安全监控体系的新思路,并给出若干相关关键技术的解决方案。本文主要研究内容和创新如下：1、深入分析国内、外铁路行车安全监控系统的现状和发展趋势,研究信息融合及相关安全技术基础理论,研究系统内和系统间信息融合的概念、方法和建模技术,研究提出铁路行车安全监控系统信息融合应用模式。2、分析我国铁路行车安全监控系统应用需求、主要特征和存在的不足,结合信息融合、物联网、人工智能等先进技术,提出基于信息融合的铁路行车安全监控体系框架；研究与行车安全监控相关系统的技术架构和数据组织形式,研究提出行车安全监控体系数据集成与信息共享解决方案。从总体框架层面为建设保障能力更高的行车安全监控系统提供一种总体解决方案。3、研究提出了基于目标决策的铁路行车安全监控系统信息融合模型,详细论述了铁路行车安全综合监控、综合报警评判、检测设备质量评价、车辆造修质量评价和货运安全风险评估等典型应用的信息融合建模思路、模型框架和建模方法,为信息融合技术在铁路行车安全领域的应用提供建模技术支撑。4、研究在铁路车辆故障诊断中应用信息融合的几个典型技术方案。提出车辆热轴综合报警方案,以提高红外线热轴报警的准确性；设计5T检测信息融合处理方案,以实现车辆造修质量综合评价；结合TPDS在客车踏面损伤监测的应用需求,提出在客车车次定位融合处理中应用BP模型和算法的方案,以提高在客车未全部安装电子标签的过渡阶段TPDS检测信息定位的准确性。5、研究在铁路货运计量安全检测监控系统中应用信息融合技术的方案。提出一种货运计量检测信息与确报信息匹配的流程、模型和算法,以提高检测信息与确报信息匹配率,提高检测信息利用价值：提出了货物装载状态智能报警评判的模型、算法,提高了报警的准确性；设计了车号匹配错位纠正的模型、算法,实现了车号匹配错位自动纠正；结合检测设备检测精度动态评估的应用需求,论述了利用基于D-S证据理论,建立设备检测精度动态评价模型,为评价检测设备质量提供基本依据。

全文目录

致谢  4-5
中文摘要  5-7
ABSTRACT  7-15
1 绪论  15-30
  1.1 研究背景  15-17
  1.2 研究意义和目的  17-18
  1.3 国内外研究现状  18-25
    1.3.1 国外行车安全监控领域研究及应用现状  18-21
    1.3.2 国内行车安全监控领域研究及应用现状  21-23
    1.3.3 国内外信息融合技术发展和应用情况分析  23-24
    1.3.4 国内外情况分析  24-25
  1.4 主要研究内容及技术路线  25-28
    1.4.1 主要研究内容  25-26
    1.4.2 技术路线  26-28
  1.5 论文组织结构  28-30
2 相关基础理论研究  30-53
  2.1 安全系统工程学  30-33
    2.1.1 安全系统工程的定义  31
    2.1.2 安全系统工程的研究对象  31-32
    2.1.3 安全系统工程的内容  32-33
  2.2 信息融合理论与技术  33-46
    2.2.1 信息融合定义  33-34
    2.2.2 信息融合的层次结构  34-36
    2.2.3 信息融合处理过程  36-37
    2.2.4 信息融合的结构模型  37-38
    2.2.5 信息融合的常用算法  38-44
    2.2.6 信息集成与数据挖掘  44-46
  2.3 模糊及综合评价相关理论  46-50
    2.3.1 模糊基本理论  46-47
    2.3.2 模糊综合评价方法  47-50
  2.4 预警预测理论  50-51
  2.5 本章小结  51-53
3 基于信息融合的铁路行车安全监控体系研究  53-67
  3.1 铁路行车安全监控系统特征分析  53-56
  3.2 基于信息融合的铁路行车安全监控体系架构  56-62
    3.2.1 总体架构  56-61
    3.2.2 逻辑架构  61-62
  3.3 信息共享解决方案  62-66
  3.4 本章小结  66-67
4 铁路行车安全监控系统信息融合模型研究  67-82
  4.1 基于目标决策的行车安全监控信息融合建模方法  67-72
    4.1.1 行车安全监控系统建模思路和方法  67-69
    4.1.2 基于目标决策的细腻融合建模方法  69-72
  4.2 货车轮对踏面损伤报警评判的信息融合模型  72-74
  4.3 检测/监测设备质量评价的信息融合模型  74-76
  4.4 车辆造修质量评价的信息融合模型  76-77
  4.5 行车安全综合监控的信息融合模型  77-79
  4.6 货运安全风险评估的信息融合模型  79-81
  4.7 本章小结  81-82
5 基于信息融合的车辆故障诊断应用研究  82-118
  5.1 车辆运行安全监控系统概述  82-84
  5.2 红外线热轴综合预报应用  84-99
    5.2.1 红外线热轴故障的关联分析研究  84-87
    5.2.2 红外线热轴综合预报架构  87-88
    5.2.3 红外线热轴综合预报模型和算法研究  88-97
    5.2.4 红外线热轴预报应用  97-99
  5.3 5T指导造修/检修应用  99-105
    5.3.1 5T指导造修/检修流程  99-100
    5.3.2 5T指导造修质量/检修质量评价  100-104
    5.3.3 5T指导造修应用分析  104-105
  5.4 客车踏面损伤监测预报应用  105-116
    5.4.1 TPDS对客车的踏面损伤预报模型  106-107
    5.4.2 TPDS客车车次定位应用研究  107-115
    5.4.3 TPDS探测客车的车次车组定位应用  115-116
  5.5 本章小结  116-118
6 基于信息融合的货运计量安全监控系统深化应用研究  118-156
  6.1 货运计量安全检测监控系统概述  118-119
  6.2 检测信息与确报信息匹配应用研究  119-123
    6.2.1 检测信息与确保信息匹配的内涵  119
    6.2.2 检测信息与确保信息匹配流程  119-120
    6.2.3 检测信息与确保信息的模糊匹配模型与算法  120-122
    6.2.4 检测信息与确保信息匹配应用效果分析  122-123
  6.3 车号匹配错位纠正应用  123-130
    6.3.1 车号匹配错位的含义  123-124
    6.3.2 检测数据与车号匹配的数据流程  124
    6.3.3 车号匹配错位改进方案  124-126
    6.3.4 车号匹配错位纠正模型  126-129
    6.3.5 车号匹配错位纠正应用分析  129-130
  6.4 货物装载状态智能报警评判应用  130-139
    6.4.1 智能报警评判的含义  130-131
    6.4.2 智能报警评判的模型研究  131-135
    6.4.3 智能报警评判的应用分析  135-139
  6.5 货运计量安全检测设备检测精度动态评估应用  139-155
    6.5.1 设备检测精度动态评估的含义  139-140
    6.5.2 检测设备检测精度动态评估模型  140-145
    6.5.3 检测设备检测精度评估应用  145-155
  6.6 本章小结  155-156
7 结论与展望  156-161
  7.1 研究结论  156-157
  7.2 主要创新点  157-158
  7.3 研究展望  158-161
参考文献  161-170
附录A 作者简历及科研成果清单  170-173
附录B 学位论文数据集页  173-174
详细摘要  174-190

基于信息融合的铁路行车安全监控体系及关键技术研究

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