基于改进灰色-马尔可夫链方法的铁路货运量预测

科学的货运量预测对铁路发展战略的制定具有十分重要的意义.针对灰色模型的预测结果精确度受原始数据变化幅度的影响较大,且要求累加生成的数据列具有指数性质的缺点,采用带波动的多项式来替代GM（1,1）模型中的指数形曲线,并通过马尔可夫链对其预测结果进行修正,从而建立改进的灰色-马尔可夫链预测模型,同时利用该改进模型对我国铁路货运量进行预测,并与传统的GM（1,1）模型、改进的GM（1,1）模型和灰色-马尔可夫模型3种预测方法进行了比较,结果表明：提出的预测方法具有较高的精度,具有一定的可行性和有效性,预测结果可指导铁路建设与管理.     

基于UBGPM-Markov的铁路货运量预测方法

针对铁路货运量发展变化的非线性特性,采用非线性灰色模型中的无偏GM（1,1）幂模型进行预测,并用状态划分更为精细后的马尔可夫链修正预测值,从而建立优化后的UBGPM-Markov模型.通过对我国2000~2012年铁路货运量实例分析,与改进GM（1,1）模型、无偏GM（1,1）模型2种预测方法进行了比较,比较显示无偏GM（1,1）幂模型具有较高的预测精度.优化后的UBGPM-Markov模型更是显著提高了预测精度,将平均绝对百分误差（MAPE）由2.11%减少到0.55%.     

结合人体运动特征的行为识别

人体运动具有马尔可夫性质,即当前状态只受前一状态的影响.目前为止,用于人体行为识别的隐马尔可夫模型（HMM）大多使用的是全连接结构（Full-Connected structure）,并且没有把状态数目的选取和状态转移条件与人体运动特性间的关系作为研究重点.本文针对这种关系提出了基于“从左到右三状态半连接HMM”的人体行为识别方法,为每个状态的输出概率引入了权重的概念.实验表明,该方法能够在降低运算复杂度的同时,提高行为识别率,从而证明了人体运动特性分析在HAR领域中的应用价值.     

一个随机环境下的NLAR模型的极限行为

一个非线性门限自回归模型的变形Xn＋1=Φ（Xn）＋εn＋1（Zn＋1）被讨论．在这个新的模型中,{Zn}是一个有限状态的马尔可夫链,对这个马尔可夫链的每一个状态i,有一个独立同分布的随机变量的序列{εn（i）}与之对应,而εn（Zn）=∑εn（i）I｜i｜（Zn）．在这篇文章中,讨论了由这个模型确定的序列{Xn}的极限行为．一个关于这个序列在某种意义下以几何速率收敛的充分条件被建立．     

基于高光谱的复合绝缘子电晕老化状态评估

复合绝缘子由于其良好的憎水性和憎水迁移性在输电线路上得到了广泛应用,而电晕放电会造成复合绝缘子老化加剧而丧失性能. 为此提出了一种基于高光谱技术的复合绝缘子电晕老化状态评估方法. 首先,对全新硅橡胶复合绝缘片进行电晕老化,分析样本的傅里叶红外光谱变化,以傅里叶红外光谱图像作为老化状态分类的依据,将样品分为6个类别;然后,利用高光谱成像仪获取硅橡胶片表面不同波段的反射强度,采用主成分分析（principal component analysis,PCA）对原始谱线进行特征提取;最后,建立基于支持向量机的电晕老化状态评估（support vector machines-insulator corona aging status evaluation,SVM-CASE）模型,对60组预测数据进行分类验证,并对比分析了不同核函数对于模型评估准确率的影响. 高光谱检测及评估结果表明:不同老化时间下试样的高光谱图像有明显的区别,随着老化时间的增加,硅橡胶绝缘材料的光谱曲线在600～900 nm呈现反射率下降趋势;采用PCA算法进行特征提取后,利用polynomial核函数建立的评估模型的分类准确率达93.333%.      

考虑燃料电池老化的多堆自适应功率分配方法

为延长多堆燃料电池系统（multi-stack fuel cell system,MFCS）使用寿命,保证运行过程中各电堆总体退化性能逐渐趋于一致,针对大功率质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell, PEMFC）系统,提出了一种考虑电堆老化的MFCS自适应功率分配方法. 在MFCS运行过程中,由于燃料电池输出功率会随不同运行条件而动态变化,导致每个电堆老化程度通常不一致,因此提出量化指标电压退化程度（voltage degradation degree,VDD）来表征燃料电池在运行过程中电堆的老化程度;还采用燃料电池半经验模型来模拟老化对电堆性能的影响;最后,通过RT-LAB搭建硬件在环（hardware-in-the-loop,HIL）测试平台,与原有的功率分配方法做比较. 结果表明:该方法能协调各燃料电池出力,减缓电堆老化速率;相较于平均功率分配方法和链式功率分配方法在MFCS的氢耗量上分别降低了13.59%和8.04%.      

公路货物运输量灰色马尔可夫预测模型

为了提高公路货物运输量的预测精度,结合灰色系统和马尔可夫链的特点,建立公路货物运输量灰色马尔可夫预测模型.在实例应用中,建立运输量GM(1,1)灰色预测模型,在获得预测值和残差检验的基础上,将原始数据序列划分为4个状态,计算状态转移概率,利用灰区间中位数建立货运量灰色马尔可夫预测模型,对货运量和货运周转量进行预测.将其预测结果与GM(1,1)灰色模型的预测结果比对,结果表明,灰色马尔可夫预测模型可以用于公路货物运输量预测,且其预测精度高于GM(1,1)灰色模型.     

人力资源结构的预测与分析

应用马尔可夫模型,对人力资源结构状态进行分析和预测,为马尔可夫模型应用的拓广以及对人才结构的预测提供科学依据和实际应用.     

基于改进的隐马尔可夫模型交通拥堵识别研究

为准确高效地追踪识别城市区域交通路况信息,提供合理的交通出行策略,针对原始的隐马尔可夫模型(hidden markov model,HMM)初始状态参数难以选择且训练过程极易陷入局部最优解的问题,提出了一种改进的隐马尔可夫模型的交通拥堵态势识别机制,有效地拟合了城市道路相邻交叉口交通拥堵状况.将粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法引入到隐马尔可夫模型的训练中,结合Baum-Welch算法分别对该模型的状态数等参数进行优化,最后根据Viterbi算法聚类出城市道路交叉口最佳拥堵状态序列.根据采集的真实交通流和GPS数据、车辆延误时间特征数据进行实验,其结果表明,改进的隐马尔可夫模型在道路交通拥堵识别的准确率和稳定性上有明显提升.     

基于静力测试数据的桥梁结构损伤识别

1前言 传统的工程结构可靠性是通过合理的设计、正确的施工来保证的，其前提是结构建成后的实际性态与设计的预定性态一致。然而，工程结构的实际性态：将随结构的使用而改变。导致这种变化的因素有：（1）受灾损伤。地震、强风、火灾等均会使工程结构遭到一定程度的损坏。从而造成结构物的原有结构性态发生改变。（2）老化。老化将造成结构的强度降低、刚度退化，这也可认为是结构的一种损伤。     

汽车驾驶人的可靠性分析

交通运输系统是具有关键性人为差错的冗余系统,通过引入人为差错概念,对时间连续工作驾驶人的可靠性进行分析．用经典的可靠度函数方法或马尔可夫方法建立了同样的驾驶人可靠性数学模型,同时提出了驾驶应力（忧虑）的新概念,指出它是影响驾驶工作工效和可靠性的重要因素。     

基于可靠度的桥梁构件三维地震易损性分析

为了评估桥梁结构近场抗震性能,建立了桥梁构件的三维地震易损性分析流程. 基于工程结构可靠度理论,用构件三维失效曲面表征墩柱、支座构件的损伤状态,将包含多个单一损伤指标的损伤状态方程作为三维地震易损性分析的损伤指标;其次在既有墩柱弯曲和剪切失效曲面研究的基础上,构建了墩柱弯曲和剪切破坏的损伤状态方程;并基于支座地震损伤的相对变形,建立了支座损伤状态的方程. 在此基础上,构建了墩柱和支座三维地震损伤状态的判别准则,并对不同损伤状态进行了量化. 结合各国桥梁抗震设计规范和工程结构可靠度理论,最后实现了三维地震易损性的计算分析. 通过一维地震易损性的简化验证,表明所提方法可用于桥梁结构的地震易损性分析中,并且所得结果与PSDA （probabilistic seismic demand analysis）法的最大概率偏差小于4%.      

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为定量研究高速公路路面状态与交通安全的关系,分别选取路面状态指数（PCI）和路面抗滑性指标（SRI）作为路面状态的表征指标、速度标准差系数（Cv）作为交通流表征指标.在考虑交通量影响的情况下,仿真实际路段沿线车速标准差系数的变化情况,结合已有的路面检测数据,建立高速公路路面状态与交通安全的关系模型.高速公路路面状态的安全等级根据Cv累计频率曲线划分为三级,确定了各安全等级的Cv阈值,并以沪宁高速公路为例进行分析.结果表明,从交通流运行特征的角度分析路面状态与交通安全的关系是可行的,PCI和SRI与Cv的关系模型可准确判断高速公路路面状态的安全等级.     

基于KDE及Markov的高速列车传动系振动评价及可靠性分析

为研究高速列车运行过程中传动系的振动情况及可靠性，对CRH3型高速列车传动系关键部件的振动加速度数据进行实车采集，采用核密度估计（KDE）法对采集数据统计处理，得出各关键部件在各方向上振动响应的概率密度函数近似曲线，据此对传动系的关键部件进行振动评价；通过MATLAB计算各关键部件振动加速度的最优置信区间；对传动系及传动系的关键部件定义“安全”和“故障”两种状态，建立关键部件的威布尔比例失效率模型及传动系的Markov状态转移模型，以传动系当前状态为初始状态，基于实时故障率及维修率分析传动系可靠性的变化. 研究结果表明:传动系中轴箱轴承、齿轮箱以及电机轴承的垂向振动最强，振动加速度集中分布在25倍、20倍、10倍重力加速度范围内，概率99.75%的均方差值分别在20.5026倍、17.6712倍、11.4693倍重力加速度内；计算得到各关键部件振动加速度概率为99.75%的最优置信区间，为系统的振动监测阈值优化及故障评估提供参考；故障率及维修率是影响传动系统状态概率的关键因素，当故障率增加30%时，系统的状态概率约下降10%，当维修率由0.05提升至0.10时，可使系统的可靠性提高20%.      

基于改进灰色-马尔可夫链的轨道不平顺发展预测方法

轨道不平顺的发展受轨道、荷载、自然等因素的影响,它们的综合作用使轨道不平顺的发展过程呈现出趋势性和随机性特征.将灰色GM（1,1）预测理论与马尔可夫链预测理论相结合,提出一种适应轨道系统的改进灰色-马尔可夫链组合预测模型.新模型较好地处理了轨道系统内部各种不确定因素的影响,并能够充分挖掘历史数据给予的信息.应用新模型对轨道质量指数TQI进行实例计算,表明其具有很好的预测精度.     

人工心理在无信号交叉口中的应用研究

无信号交叉口在城市交通网络中起着非常重要的作用,同时也是交通事故的多发地.基于人工心理学与人工智能研究,根据隐马尔可夫模型及其理论,通过识别行人的行为姿态与心理状态的关系建立的无信号交叉口行人心理状态与姿态的隐马尔可夫关系模型,可以由人的姿态和面部表情判断出人的心理状态,从而为司机驾驶提供决策支持.     

二乘二取二系统的一种新降级策略研究

随着国内轨道交通行业的高速发展,系统的安全性和可靠性越来越受到重视。以提高轨道交通控制中常用的二乘二取二安全计算机的可靠性和安全性为目标,分析了几种常用冗余结构的可靠性,进一步提出了一种基于三取二冗余结构及二乘二取二冗余结构的新降级工作策略。在考虑多模故障的情况下,分析了该系统所有工作状态以及各状态之间的转移关系,依此建立马尔可夫状态转移模型,通过MATLAB分析新降级工作策略下系统的安全性和可靠性。与传统二乘二取二系统进行对比,新降级工作策略下系统具有更高的可靠性。     

基于变频控制策略的同相供电装置可靠性优化方法

同相供电技术能有效解决牵引供电系统普遍存在的过分相问题和电能质量问题. 为了保障同相供电系统的安全可靠运行,作为系统的核心设备,同相供电装置的可靠性优化研究至关重要. 针对同相供电装置特殊的变流器拓扑结构,建立可靠性评估模型,分析了牵引负荷特性及主要电气参数对装置可靠性的影响机理;建立以功率模块失效率最低为目标的变频控制优化模型,采用遗传-粒子群混合算法,得到了最优变频控制策略. 研究表明:改变不同负荷区段内变流器的开关频率,可以有效降低功率元件失效率. 最后以山西中南部铁路应用的工程样机为例,基于实测数据和对比分析,表明在变频控制策略下,装置寿命可增加20.90%,可靠度增长率最大可达到54.17%,证明了变频控制策略可以有效提高装置可靠性.      

大跨度上承式钢桁架拱桥的地震损伤演化模拟

为评估大跨度钢拱桥在多维地震作用下的损伤状态,以一座铁路上承式钢桁架拱桥为研究对象,首先借助OpenSEES平台建立桥梁弹塑性纤维单元模型;接着选取“双参数”损伤指标和应变指标进行损伤评价;最后通过增量动力分析,从构件和全桥两个层面进行损伤评估,并对比两种指标对桥梁主要构件（钢管、钢管混凝土、钢筋混凝土）的适用性. 研究结果表明:基于变形和能量的双参数损伤指标比应变指标的评价结果会严重1～2个等级;相比于地震波纵向作用,大跨度钢桁架拱桥在横向地震作用时损伤更小,在峰值加速度（PGA）为1.5g时全桥仍处于轻微损伤状态;3种类型构件中,钢管构件损伤数量较多但是损伤程度轻,钢管混凝土构件（拱脚）损伤较早但是损伤程度轻,钢筋混凝土构件（交界墩）损伤最为严重,在抗震设计时,应对相应位置予以重视.      

铁路地面信号设备时间同步系统可靠性分析

为了量化铁路地面信号设备时间同步系统安全风险并识别薄弱环节,采用专家判断和模糊集理论相结合的方法量化基本事件的条件概率,将系统故障树模型映射为贝叶斯网络,以此构建铁路地面信号设备时间同步系统可靠性模型,对系统进行可靠性评估.通过计算系统故障条件下单元的失效率,识别系统的薄弱环节.诊断推理分析表明,光纤及通信前置服务器是引起铁路地面信号设备时间同步系统失效的关键事件,因此,加强对其维护可有效降低事故的发生概率.