基于生成对抗网络和卷积神经网络的高速铁路地震预警干扰信号识别方法

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作者 宋晋东 栾世成 +7 位作者 李山有 马强 孙文韬 刘赫奕 周学影 姚鹍鹏 黄鹏杰 朱景宝 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第1期225-232,共8页

为提升高速铁路地震预警系统中地震事件识别的可靠性,提出基于生成对抗网络(GAN)和卷积神经网络(CNN)的高速铁路地震预警干扰信号识别方法。首先,通过GAN对打夯干扰信号进行数据增强,以实现数据平衡;其次,设计并构建GAN-CNN打夯干扰信... 为提升高速铁路地震预警系统中地震事件识别的可靠性,提出基于生成对抗网络(GAN)和卷积神经网络(CNN)的高速铁路地震预警干扰信号识别方法。首先,通过GAN对打夯干扰信号进行数据增强,以实现数据平衡;其次,设计并构建GAN-CNN打夯干扰信号识别模型,并对其进行训练和测试;最后,通过对比试验,验证该模型在干扰信号识别中的有效性和准确性。结果表明:与未使用GAN进行数据增强的情况相比,所提方法识别打夯干扰信号和地震事件信号的准确率分别为99.60%和100%,性能显著提升;此外,GANCNN模型的交并比、准确率、召回率和综合能力评价指标也得到提高。该方法可为高速铁路地震预警干扰信号识别提供参考。 展开更多

关键词 地震预警 高速铁路 卷积神经网络 生成对抗网络 打夯干扰信号

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基于卷积神经网络的单台震中距估计

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作者 李山有 王禹轩 +3 位作者 宋晋东 姚鹍鹏 黄鹏杰 朱景宝 《世界地震工程》 北大核心 2025年第4期95-105,共11页

单台震中距估计是现场地震预警的重要工作之一。针对传统的B-Δ方法在震中距估计中存在的利用P波信息有限且预测误差较大的局限性,使用日本K-NET台网的强震动数据,将3 s时间窗长度的三分量加速度波形作为输入,利用卷积神经网络直接从波... 单台震中距估计是现场地震预警的重要工作之一。针对传统的B-Δ方法在震中距估计中存在的利用P波信息有限且预测误差较大的局限性,使用日本K-NET台网的强震动数据,将3 s时间窗长度的三分量加速度波形作为输入,利用卷积神经网络直接从波形中提取特征信息,建立了基于卷积神经网络的单台震中距估计(Convolutional Neural Network for epicentral Distance estimation,CNN-Dis)模型。研究结果表明:在测试数据集中,通过对输入数据和标签进行归一化处理,CNN-Dis模型震中距估计的平均绝对误差和标准差分别是28.119 6和34.682 7 km,且优于未进行归一化处理的模型的性能;对比传统的B-Δ方法,CNN-Dis模型提高了震中距估计的可靠性;与内陆地震事件相比,CNN-Dis模型对于海域地震的震中距估计也有相对可靠的结果。所构建的CNN-Dis模型在一定程度上提高了震中距估计的准确性,为地震预警技术迭代与性能优化提供了有力的支持。 展开更多

关键词 地震预警 机器学习 卷积神经网络 震中距估计 P波 归一化

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基于混合神经网络的高速铁路地震预警方法

3

作者 朱景宝 孙文韬 +3 位作者 周学影 姚鹍鹏 李山有 宋晋东 《铁道学报》 北大核心 2025年第3期178-190,共13页

破坏性地震对高速铁路安全会造成严重的影响。为使高速铁路地震预警系统快速获得可靠的Ⅰ级地震警报,基于日本K-NET台网记录的强震动数据,提出一种基于震级阈值(M=5.5)和峰值地震加速度阈值(PGA=40 cm/s^(2))的深度学习高速铁路现地阈... 破坏性地震对高速铁路安全会造成严重的影响。为使高速铁路地震预警系统快速获得可靠的Ⅰ级地震警报,基于日本K-NET台网记录的强震动数据,提出一种基于震级阈值(M=5.5)和峰值地震加速度阈值(PGA=40 cm/s^(2))的深度学习高速铁路现地阈值地震预警方法。设计一种结合卷积神经网络、循环神经网络和注意力机制的混合神经网络架构,并在该网络架构的基础上,训练两个独立的模型,分别用于预测震级和峰值地震加速度是否超过阈值。同时,根据震级阈值和峰值地震加速度阈值设置4个警报预测级别。基于混合神经网络模型对震级和峰值地震加速度的预测,每个台站将发布相应的警报预测级别。警报预测级别4表示台站附近有高震级事件且存在潜在破坏。在P波到达后3 s,对于相同的测试数据集,和基线模型相比,混合神经网络模型对于震级预测和峰值地震加速度预测有更好的性能,且震级预测的准确率达到97.26%,PGA预测的准确率达到98.89%,警报预测级别的准确率到达96.31%。将该方法应用于2021年2月13日发生于日本福岛的7.3级地震,结果表明,在P波到达后10 s内,警报预测级别的准确率达到90%,平均预警时间超过19 s。 展开更多

关键词 高速铁路 地震预警 神经网络 震级 峰值地震加速度

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基于K8s的铁路综合视频监控系统计算资源平滑扩展和负载均衡研究

4

作者 李永康 林海 +1 位作者 何伟 董成文 《中国铁路》 北大核心 2025年第8期93-98,共6页

铁路综合视频监控系统承担着大量高清视频的分析处理及检索查询,对计算资源的平滑扩展和负载均衡提出了很高要求。作为容器云的主流编排平台,K8s能很好地满足铁路综合监控系统的绝大多数应用需求,但在资源的平滑扩展和均衡性上存在不足... 铁路综合视频监控系统承担着大量高清视频的分析处理及检索查询,对计算资源的平滑扩展和负载均衡提出了很高要求。作为容器云的主流编排平台,K8s能很好地满足铁路综合监控系统的绝大多数应用需求,但在资源的平滑扩展和均衡性上存在不足,需要有针对地进行优化。通过详细分析综合视频监控系统的具体需求以及K8s固有调度机制的不足,采用自研的应用管理程序和K8s就地垂直伸缩机制相结合的优化方案,不仅能够快速且准确地判断Pod资源动态平滑扩展时机,自动进行Pod资源动态平滑扩展,而且还能自动使集群中各个工作节点资源占用更加合理均衡,从而有效减少人工维护工作量,降低操作风险,提高整个系统的可靠性和可用性。 展开更多

关键词 Kubernetes集群 工作节点 横向扩展 纵向扩展 就地垂直伸缩 应用管理程序

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考虑STP与LKJ数据融合的机地综合分析系统 被引量：1

5

作者 李福建 何伟 《中国铁路》 北大核心 2024年第6期119-123,共5页

无线调车机车信号和监控系统(STP)和列车运行监控装置(LKJ)系统独立地分析和操作过程,导致在STP系统中对机车制动、卸载等现象的分析耗费大量的时间和精力。为此,在分析STP系统与LKJ各自应用场景与功能差异基础上,设计机地综合分析系统,... 无线调车机车信号和监控系统(STP)和列车运行监控装置(LKJ)系统独立地分析和操作过程,导致在STP系统中对机车制动、卸载等现象的分析耗费大量的时间和精力。为此,在分析STP系统与LKJ各自应用场景与功能差异基础上,设计机地综合分析系统,将STP系统与LKJ数据的调车机动作和地面信号设备变化综合处理,实现信息的诊断分析,设计系统的报警、统计与分析功能。机地综合分析系统能够有效降低分析人员跨专业分析的难度,减轻人员综合劳动强度,提升维护水平。 展开更多

关键词 STP系统 LKJ 诊断分析 综合信息 数据处理

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基于支持向量机预测模型的高速铁路现地地震预警方法 被引量：5

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作者 宋晋东 朱景宝 +6 位作者 刘艳琼 孙文韬 李水龙 曾奎原 汪云龙 姚鹍鹏 李山有 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期177-187,共11页

以准确发出预测高速铁路Ⅰ级地震警报为目标,提出基于支持向量机(SVM)预测模型的高速铁路现地地震预警方法,并分析该方法的可行性。首先,针对震级和地震动加速度峰值2个参数,分别明确相应的SVM预测模型;然后,设置阈值(震级6级和地震动... 以准确发出预测高速铁路Ⅰ级地震警报为目标,提出基于支持向量机(SVM)预测模型的高速铁路现地地震预警方法,并分析该方法的可行性。首先,针对震级和地震动加速度峰值2个参数,分别明确相应的SVM预测模型;然后,设置阈值(震级6级和地震动加速度峰值40 cm·s-2)并定义预测等级及其与阈值间的对应关系,依据2个参数预测值与阈值的关系发布不同等级警报;最后,根据地震动加速度峰值观测值与预测值的对比,定义报警动作,评价报警性能。依托2022年1月8日青海门源6.9级地震的全部加速度数据进行离线验证,结果表明:P波到达后1~3 s时间窗内,2个参数的预测值逐渐接近真实值,预测误差的标准差明显减小,SVM预测模型可得到准确预测结果;首台(距离震中最近且离破坏最近的台站)触发后1 s时即可成功发布警报,触发后6 s时烈度Ⅶ度区域内的所有台站均成功发布警报。该方法可为低成本烈度仪服务高速铁路地震监测预警提供参考。 展开更多

关键词 高速铁路 地震预警 震级 加速度峰值 支持向量机

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车站信号控制设备故障诊断专家系统的研究与实现 被引量：41

7

作者 张喜 杜旭升 刘朝英 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期43-49,共7页

采用人工智能和专家系统的方法,对车站信号控制设备故障诊断专家系统的开发与实现方法进行分析和探讨。主要包括:基于我国车站信号微机监测系统的实际,提出由知识获取子系统、设备状态监测数据导入、知识库子系统、推理机子系统、综合... 采用人工智能和专家系统的方法,对车站信号控制设备故障诊断专家系统的开发与实现方法进行分析和探讨。主要包括:基于我国车站信号微机监测系统的实际,提出由知识获取子系统、设备状态监测数据导入、知识库子系统、推理机子系统、综合数据库子系统和人机交互界面子系统等功能模块构成的系统总体开发结构。根据故障类型和特征,建立基于电路原理逻辑的故障机理分析诊断模型、基于实际专家经验知识的故障分析诊断模型、基于设备寿命机理的故障诊断及趋势预测分析模型,以及基于决策树学习算法的复杂故障诊断分析模型等。采用面向对象的结构化知识表示方法和单元分类开发技术,实现了原型系统的开发,为实际应用系统的研制奠定了基础。 展开更多

关键词 铁路车站 信号设备 故障诊断 专家系统

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扩散张量成像定量分析技术研究进展 被引量：5

8

作者 聂彬彬 翟晶晶 +2 位作者 王丽婧 赵书俊 单保慈 《中国医学影像技术》 CSCD 北大核心 2010年第3期581-584,共4页

定量分析是有效利用扩散张量成像技术的桥梁和关键。本文分析扩散张量成像的定量计算和纤维追踪算法,对扩散张量成像的统计分析方法进行综述。

关键词 扩散张量成像 定量分析

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微型振动能量采集器的抗磁悬浮结构分析 被引量：2

9

作者 苏宇锋 张坤 +1 位作者 叶志通 张鲲鹏 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2016年第10期28-31,36,共5页

抗磁悬浮结构是微型振动能量采集器的核心结构,其由提升永磁体、悬浮永磁体以及上、下热解石墨板组成。该能量采集器主要通过悬浮永磁体的运动使感应线圈中的磁通量改变,从而将振动能转化为电能。为了研究悬浮永磁体对外界激励的响应情... 抗磁悬浮结构是微型振动能量采集器的核心结构,其由提升永磁体、悬浮永磁体以及上、下热解石墨板组成。该能量采集器主要通过悬浮永磁体的运动使感应线圈中的磁通量改变,从而将振动能转化为电能。为了研究悬浮永磁体对外界激励的响应情况,利用有限元仿真软件COMSOL Multiphysic ^(TM)4.4计算出悬浮永磁体在不同空间位置时所受的磁力与抗磁力,通过Matlab拟合工具箱得到磁力与抗磁力关于距离的非线性方程,结合磁力与抗磁力方程建立悬浮永磁体对外界激励响应的SIMULINK仿真模型,进而得到悬浮永磁体在外界激励下的运动规律,确定了悬浮永磁体的共振频率,同时对抗磁悬浮结构的倾斜状态进行了分析,得到了抗磁悬浮结构正常工作时所允许的最大倾斜角度。 展开更多

关键词 抗磁悬浮 悬浮永磁体 倾斜角度 外界激励 响应 频率

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目标运动对步进频率毫米波雷达锥扫测角的影响研究 被引量：2

10

作者 沈吉 向锦武 +1 位作者 祁载康 胡江平 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第6期987-989,共3页

本文首先介绍了圆锥扫描体制雷达系统测角的基本原理 ,针对小口径高距离分辩步进频率毫米波雷达导引头引入了用一维距离像测量目标方位角度的投影法 ,并以投影法为基础 ,用计算机仿真分析了实际系统中多普勒效应对测角的影响 ;

关键词 步进频率 一维距离像 圆锥扫描

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基于抗磁悬浮的气流能量采集器 被引量：4

11

作者 巩启 聂惠娟 +2 位作者 苏宇锋 张鲲鹏 张坤 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期1-6,共6页

研究了一种由外壳、提升磁体、上热解石墨板、线圈、永磁体转子和下热解石墨板构成的气流能量采集器,自由悬浮于两热解石墨板之间的永磁体转子可在外界气流的作用下转动,并在线圈中产生感应电压。采用有限元软件COMSOL Multiphysics 5.3... 研究了一种由外壳、提升磁体、上热解石墨板、线圈、永磁体转子和下热解石墨板构成的气流能量采集器,自由悬浮于两热解石墨板之间的永磁体转子可在外界气流的作用下转动,并在线圈中产生感应电压。采用有限元软件COMSOL Multiphysics 5.3和ANSYS Maxwell 16.0建立仿真模型,对能量采集器的悬浮特性、驱动特性和输出特性进行仿真分析通过实验验证,发现当喷嘴为83°时转子所受的气流驱动力矩最大;实验测试永磁体转子悬浮高度56.5 mm,与仿真高度57.5 mm误差仅为1.77%;能量采集器稳定工作的气流量范围为137 sccm^733 sccm,最大输出电压可达160 mV。 展开更多

关键词 抗磁悬浮 气流能量采集器 有限元分析 力矩 气流角度

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铁路调度指挥管理信息系统的设计与实现 被引量：2

12

作者 魏庆 刘波 +1 位作者 刘伟 郭治国 《郑州轻工业学院学报（自然科学版）》 CAS 2007年第2期168-171,共4页

采用嵌入式操作系统和网络冗余、容错技术,构建了一个铁路调度指挥管理信息系统.该系统以调度监督和信号微机监测为基础,进行将现场运输设备的状态信息的采集和传送,自动获取列车到发车站的时间,自动显示各区段中各次列车的实际运行情况... 采用嵌入式操作系统和网络冗余、容错技术,构建了一个铁路调度指挥管理信息系统.该系统以调度监督和信号微机监测为基础,进行将现场运输设备的状态信息的采集和传送,自动获取列车到发车站的时间,自动显示各区段中各次列车的实际运行情况等,为调度人员对列车运行进行指挥和调整提供了相关信息和手段.实际运行情况表明,该系统的使用使得铁路运输的效率、正点率以及货物运输量得到很大的提高. 展开更多

关键词 调度监督 信号微机监测 铁路管理信息系统

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铁路调度系统通讯传输的数据安全 被引量：2

13

作者 赵海东 蔡东齐 李肖兵 《铁道运输与经济》 北大核心 2006年第5期89-90,共2页

目前很多信息系统的数据要通过网络进行传输,为提高系统数据的安全性,在分析数据传输存在问题的基础上,论述了数据传输的保护方法,重点介绍了铁路调度系统中采用的不对称加解密算法,并举例说明其在实际中的应用和安全保密作用。

关键词 铁路 调度系统 通讯 数据 安全

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视频监控系统的发展趋势分析 被引量：4

14

作者 杜勇慧 任启军 +2 位作者 乔斌 李根胜 潘新华 《中国铁路》 2013年第3期79-81,共3页

视频监控系统必将沿着"高清化、移动化、智能化"的趋势发展,其中高清化、移动化是表现形式,智能化是终极需求。从高清化、移动化、智能化3个方面分析视频监控系统的发展趋势及应用。视频数字化使很多技术的实现具备基础,高清... 视频监控系统必将沿着"高清化、移动化、智能化"的趋势发展,其中高清化、移动化是表现形式,智能化是终极需求。从高清化、移动化、智能化3个方面分析视频监控系统的发展趋势及应用。视频数字化使很多技术的实现具备基础,高清视频、移动视频及基于视频内容的智能分析等技术应用,将满足更多的用户需求,提高视频监控系统的用户体验。 展开更多

关键词 视频监控系统 发展趋势 移动视频 高清 智能

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循环码在铁路通讯安全中的应用 被引量：1

15

作者 蔡东齐 赵海东 谢清援 《铁道运输与经济》 北大核心 2006年第1期68-69,共2页

随着数字化技术在铁路运输系统中的应用,要求数据传输具有高可靠性和低误码率。因此在通讯信道达不到要求时,需要应用循环码技术进行检错和纠错。通过论述循环码的定义和生成,以及循环码在检错和纠错中的应用,给出了常用的CRC编码,介绍... 随着数字化技术在铁路运输系统中的应用,要求数据传输具有高可靠性和低误码率。因此在通讯信道达不到要求时,需要应用循环码技术进行检错和纠错。通过论述循环码的定义和生成,以及循环码在检错和纠错中的应用,给出了常用的CRC编码,介绍了循环码在系统中的实际应用。 展开更多

关键词 铁路 通讯 循环码 编码 安全

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室外信号设备的信息采集方法 被引量：1

16

作者 蔡东齐 马莲宏 刘伟 《铁道运输与经济》 北大核心 2006年第9期69-71,共3页

在论述室外信号设备的信息采集监测需求的基础上,根据铁路车站室外设备的分布特点和拓扑结构,确定了适合于铁路车站的现场总线模式。针对现场实际情况,提出优化总线上的室外监测单元数量,减少室外监测单元的信息量,采用信息分组传送,大... 在论述室外信号设备的信息采集监测需求的基础上,根据铁路车站室外设备的分布特点和拓扑结构,确定了适合于铁路车站的现场总线模式。针对现场实际情况,提出优化总线上的室外监测单元数量,减少室外监测单元的信息量,采用信息分组传送,大循环+动态通讯方式等传送信息的优化方法。 展开更多

关键词 铁路 信号设备 信息 监测

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无线调车机车信号和监控系统 被引量：8

17

作者 柴九英 许新伟 张奕敏 《铁道运输与经济》 北大核心 2005年第2期59-60,共2页

　为保证车站内调车作业的安全,研制了无线调车机车信号和监控系统。该系统由地面和车载两大部分组成,主要有调车作业的安全防护功能、人机交互功能和记录处理功能,并对系统的工作原理和实现手段进行了介绍。

关键词 调车机车 调车作业 车站 信号 监控系统 安全防护 车载 处理功能 无线 人机交互

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无线调车机车信号和监控系统应用研究 被引量：5

18

作者 郭治国 许新伟 张奕敏 《中国铁路》 北大核心 2011年第6期33-34,共2页

从技术和管理两方面对无线调车机车信号和监控系统应用中存在的问题进行剖析,从调车自动化、检测检验工具、STP的信息孤岛、新的应用需求、维护管理经费及相关系统更新升级等方面提出有针对性的解决方法,并对问题解决后的系统应用进行... 从技术和管理两方面对无线调车机车信号和监控系统应用中存在的问题进行剖析,从调车自动化、检测检验工具、STP的信息孤岛、新的应用需求、维护管理经费及相关系统更新升级等方面提出有针对性的解决方法,并对问题解决后的系统应用进行展望。 展开更多

关键词 无线 调车机车 信号 监控 STP

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全自动站场信息无线语音提示系统设计 被引量：2

19

作者 郭治国 许新伟 苗卫东 《铁道运输与经济》 北大核心 2005年第6期68-69,共2页

结合铁路现场实际需要,在信号微机监测系统的基础上,提出了站场和信号设备状态的无线语音提示系统的总体设计方案,论述了系统的总体结构和主要功能,以及系统的实现工程与特点。该系统通过无线方式对施工人员进行安全提示,并能够对信号... 结合铁路现场实际需要,在信号微机监测系统的基础上,提出了站场和信号设备状态的无线语音提示系统的总体设计方案,论述了系统的总体结构和主要功能,以及系统的实现工程与特点。该系统通过无线方式对施工人员进行安全提示,并能够对信号设备故障进行远程报警。 展开更多

关键词 全自动站场 信息无线语音提示系统 铁路 信号微机监测系统 系统结构 系统功能 无线方式 远程报警

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铁路列控安全信息监督仿真测试平台研究 被引量：9

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作者 刘伟 石成 《中国铁路》 2021年第6期141-146,共6页

随着铁路信号技术的发展,各信号子系统自身的安全性和可靠性越来越高,但设备间结合部的隐患仍存在,未对信号子系统的各种信息资源进行整合,缺乏对系统间列控安全信息的监督提示。在研究列控安全信息监督的同时,同步开展列控安全信息监... 随着铁路信号技术的发展,各信号子系统自身的安全性和可靠性越来越高,但设备间结合部的隐患仍存在,未对信号子系统的各种信息资源进行整合,缺乏对系统间列控安全信息的监督提示。在研究列控安全信息监督的同时,同步开展列控安全信息监督仿真测试平台的研发。重点从仿真测试平台的总体架构、网络结构、仿真系统、被测系统等方面进行阐述,并对需要制定的相关标准提出建议。 展开更多

关键词 铁路信号系统 列控安全信息 安全监督 仿真 测试平台 集中监测

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