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基于知识图谱推荐的钢铁产线智能故障诊断

控制理论与应用 2024年第9期41卷 1548-1558页

作者：朱彦王坚同济大学电子与信息工程学院CIMS研究中心上海201804

钢铁生产需要经过原料输送、冶炼、热轧、冷轧等多个环节,完成这些流程还需要电力、热风等多种原料与资源的支持.其工艺流程繁复,设备种类众多,设备-故障关系复杂,使得为其进行故障诊断难度也大大增加.为了实现精确高效的故障诊断,本文... 详细信息

钢铁生产需要经过原料输送、冶炼、热轧、冷轧等多个环节,完成这些流程还需要电力、热风等多种原料与资源的支持.其工艺流程繁复,设备种类众多,设备-故障关系复杂,使得为其进行故障诊断难度也大大增加.为了实现精确高效的故障诊断,本文结合上述钢铁产线故障诊断的领域特点,在此基础上提出一种基于知识图谱推荐的钢铁产线故障诊断模型,采用类似水波传播的方式在知识图谱中获取待诊断设备的多阶表示并聚合得到其深度表征以进行故障诊断,并根据钢铁产线故障诊断的特性优化了其中水波集的构建过程以提升最终的诊断效果.同时引入成对关系向量知识表示学习模型(PairRE)进行联合训练以学习知识图谱中的复杂关系.最后通过某大型钢铁公司的热轧产线实际生产数据与多个代表模型进行对比试验和案例分析,验证了所提出方法的科学性和有效性.

关键词：故障诊断知识图谱推荐算法偏好传播

不确定环境下的航空发动机装配线适应性调度方法

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控制与决策 2024年第5期39卷 1629-1635页

作者：王怡琳刘鹃乔非张家谔同济大学电子与信息工程学院上海201800 中国航空制造技术研究院北京100020

航空发动机装配是航空发动机制造过程的关键环节,其工序多,流程复杂,生产过程中扰动频发,如装配时间波动、不合格返工等.针对不确定环境下的航空发动机装配线的调度问题,提出一种基于门控循环神经网络(GRU)的适应性调度方法.该调度方法... 详细信息

航空发动机装配是航空发动机制造过程的关键环节,其工序多,流程复杂,生产过程中扰动频发,如装配时间波动、不合格返工等.针对不确定环境下的航空发动机装配线的调度问题,提出一种基于门控循环神经网络(GRU)的适应性调度方法.该调度方法包含扰动识别和调度规则调整两个部分:扰动识别模块以滑动时间窗口为周期,利用GRU神经网络进行渐近型扰动的识别;调度规则调整模块以扰动识别的结果为触发,通过构建基于GRU神经网络的调度规则决策模型,输出适配当前生产状态的新的调度规则,用以指导生成更新的调度方案.最后,以某航空发动机装配线为研究案例,对所提出适应性调度方法进行验证分析.对比实验结果表明,所提出方法能够有效提升装配线的设备利用率、日均生产率等性能.

关键词：适应性调度扰动识别深度学习门控循环神经网络航空发动机装配调度规则

一种自适应融合多模态特征的6D物体位姿估计方法

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激光与光电子学进展 2024年

作者：臧传方党建武雍玖兰州交通大学电子与信息工程学院轨道交通信息与控制国家级虚拟仿真实验教学中心(兰州)

针对6D位姿估计在处理弱纹理物体时面临配准精度低的问题，提出一种自适应融合多模态特征的6D物体位姿估计方法。首先，基于RGB-D图像标定目标物体，利用球形邻域对由深度信息得到的点云进行划分，增强特征提取中捕捉细节信息的能力；... 详细信息

针对6D位姿估计在处理弱纹理物体时面临配准精度低的问题，提出一种自适应融合多模态特征的6D物体位姿估计方法。首先，基于RGB-D图像标定目标物体，利用球形邻域对由深度信息得到的点云进行划分，增强特征提取中捕捉细节信息的能力；其次，通过新增物体表面法线强化几何属性，实现对目标几何信息的补充；然后，对提取到的目标颜色、几何和法向三分支特征通过自适应特征融合策略进行高维度融合，实现特征间的优势互补；最后，利用回归函数得到目标位姿参数，并以高置信度像素的预测位姿作为初始估计，迭代学习不断优化以获得最终位姿，实现精确的6D位姿估计。为验证所提方法的有效性，实验结果表明，相比DenseFusion方法在LineMod数据集上的平均ADD(S)结果提升3.1%；在YCB-Video数据集上的平均AUC和ADDS<2cm结果分别提升2.7%和1.5%，有效提高复杂背景下弱纹理物体位姿估计的鲁棒性。

关键词：图像处理物体位姿估计三维点云表面法线自适应融合

交叉口自动驾驶车辆事故前场景生成与致因分析

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中国公路学报 2024年第4期37卷 297-309页

作者：刘倩王雪松同济大学交通运输工程学院上海201804 同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804

自动驾驶技术在混合交通环境中仍面临诸多安全挑战,交叉口是自动驾驶车辆事故的高发地,为了解决交叉口自动驾驶车辆事故前场景生成和事故致因分析问题,构建了“道路-交通参与者-关键事件-事故前运动状态”的事故前场景方法。基于加州47... 详细信息

自动驾驶技术在混合交通环境中仍面临诸多安全挑战,交叉口是自动驾驶车辆事故的高发地,为了解决交叉口自动驾驶车辆事故前场景生成和事故致因分析问题,构建了“道路-交通参与者-关键事件-事故前运动状态”的事故前场景方法。基于加州470份自动驾驶车辆事故报告,生成了交叉口31类自动驾驶车辆事故前场景,基于统计方法确定了自动驾驶车辆与传统车辆事故前场景的显著差异。提出了基于系统控制结构的事故致因方法,解析了自动驾驶车辆事故与道路、交通情况、环境、自动驾驶系统、驾驶人(测试员)、车辆的交互关系,分别识别了追尾和换道场景的九类事故致因类型和致因链。研究结果表明:自动驾驶车辆被传统车辆追尾的比例是传统车辆追尾的4.03倍。追尾事故的主要原因是传统车辆跟车过近、自动驾驶系统减速停止或启动决策不充分;换道事故的主要原因是传统车辆危险换道或超车、自动驾驶系统对他车换道意图识别和减速避撞决策不充分。该研究推动了基于场景的事故致因方法的应用,研究结果可以指导自动驾驶测试场景的构建,并为自动驾驶系统开发优化和交叉口安全改善提供参考。

关键词：交通工程事故致因事故前场景交叉口自动驾驶车辆事故

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面向自动驾驶的道路适驾性研究进展

中国公路学报 2024年第1期37卷 175-193页

作者：王雪松覃定明叶欣辰霍俊妤刘倩同济大学交通运输工程学院上海201804 同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804

现有道路设计规范考虑了驾驶人感知反应时间和车辆动力学特征,而自动驾驶汽车与驾驶人在感知反应时间、感知距离和感知高度等方面存在差异。这些差异可能会导致自动驾驶汽车在特定道路条件下面临挑战,例如复杂的道路线形、不规则交叉口... 详细信息

现有道路设计规范考虑了驾驶人感知反应时间和车辆动力学特征,而自动驾驶汽车与驾驶人在感知反应时间、感知距离和感知高度等方面存在差异。这些差异可能会导致自动驾驶汽车在特定道路条件下面临挑战,例如复杂的道路线形、不规则交叉口等情况。为了解道路基础设施对自动驾驶汽车运行的影响,需要开展面向自动驾驶的道路适驾性研究。针对不同道路类型,道路几何设计、交通控制设施和路侧设施等对自动驾驶汽车安全运行影响的定量研究尚不充分。从路段、交叉口、交通标志标线3个方面进行归纳整理,结果表明:(1)现有的研究建立了道路线形设计、交叉口几何设计与自动驾驶感知能力的关系,发现平曲线半径、弦长和曲线偏转角等设计指标影响自动驾驶视距;(2)实车测试发现道路类型、平曲线曲率和车道宽度对自动驾驶失效事件具有显著影响;(3)随着自动驾驶汽车市场渗透率的增加,自动驾驶汽车之间交互行为规则更加明确,有利于提升道路适驾性水平;(4)自动驾驶的感知识别准确率会受到交通标志的反光性能和设置位置的影响,失效概率与交通标线的尺寸、逆反射亮度系数以及延长线相关。面向未来自动驾驶应用需求,针对已建道路,需要测试不同复杂工况条件对自动驾驶汽车运行的影响;针对拟建道路,应研究道路设计对自动驾驶汽车性能和安全的影响。

关键词：交通工程自动驾驶汽车综述道路适驾性道路设计交通标志标线

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城市轨道交通列车故障救援方案的研究

城市轨道交通研究 2024年第1期27卷 179-184页

作者：刘铭郎诚廉同济大学电子与信息工程学院上海201804

[目的]城市轨道交通一旦发生故障,需要其他列车救援,就会严重影响后续列车运行和乘客的出行安全。若救援的路径选择不合适,还会对已开通的线路造成二次影响。故需基于救援路径和组织,研究列车救援方案。[方法]分析现有的城市轨道交通列... 详细信息

[目的]城市轨道交通一旦发生故障,需要其他列车救援,就会严重影响后续列车运行和乘客的出行安全。若救援的路径选择不合适,还会对已开通的线路造成二次影响。故需基于救援路径和组织,研究列车救援方案。[方法]分析现有的城市轨道交通列车故障救援程序。结合列车故障救援的实际作业时间和流程,分析列车故障救援过程及作业时间。对一条线路不同位置发生列车故障时的救援路径选择进行了探讨,从救援列车的选择、救援方式的选择和故障列车存放位置的选择三方面入手,对其进行组合,得到列车故障救援的不同方案。以上海轨道交通7号线为例,进行列车故障救援方案的比选和汇总。[结果及结论]把列车故障救援过程分为故障处置、救援准备、救援处置和救援结束4个阶段。基于救援列车的选择、救援方式的选择和故障列车存放位置的选择及组合,得到了上海轨道交通7号线全线列车故障救援方案图。经实践验证,该救援方案能有效地避免二次延误,进而提升地铁服务质量。

关键词：城市轨道交通列车故障救援方案

基于EP2002制动系统的地铁列车制动仿真控制系统

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城市轨道交通研究 2024年第1期27卷 254-259页

作者：章文川郎诚廉同济大学电子与信息工程学院上海201804

[目的]为解决EP2002阀内部高度集成,无法实现内部故障注入的问题,设计了一套能够正确反映EP2002制动系统作用机制的地铁车辆制动仿真控制系统,用于地铁列车制动系统的故障仿真与人员培训。[方法]介绍了EP2002阀系统的气路结构与作用机制... 详细信息

[目的]为解决EP2002阀内部高度集成,无法实现内部故障注入的问题,设计了一套能够正确反映EP2002制动系统作用机制的地铁车辆制动仿真控制系统,用于地铁列车制动系统的故障仿真与人员培训。[方法]介绍了EP2002阀系统的气路结构与作用机制,从电路部分和气路部分分别阐述了基于EP2002的地铁列车制动仿真控制系统总体方案。基于AMESim仿真软件,分别对EP2002制动系统与地铁列车制动仿真控制系统进行了常用制动与紧急制动下的气路仿真试验,从而验证二者制动特性的一致性。[结果及结论]基于EP2002的地铁列车制动仿真控制系统总体方案使用基本气路元件构建出具有同等特性的EP2002阀等效单元气路。对气路中较为复杂部分,基于容腔充放气的数学模型采用时间步长仿真法使用软件虚拟仿真对其进行等效。使用基于STM32F107单片机的控制单元实现对气路部分的监测与控制,同时负责各个EP2002阀等效单元之间的通信。地铁列车制动仿真控制系统采用与EP2002制动系统相同的组网结构,多个EP2002阀等效单元通过CAN总线与车辆总线组网构建起基于EP2002制动系统的制动仿真控制系统,以较为低廉的成本实现了对整列车制动系统的仿真。AMESim模型仿真结果显示:地铁列车制动仿真控制系统能够以较快的响应速度与较高的控制精度,将制动缸压力控制在目标值,其制动外特性与EP2002制动系统完全一致。

关键词：城市轨道交通制动仿真控制系统 EP2002制动系统 AMESim

基于实时关键性指标验证的地铁站火灾人员安全疏散研究

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城市轨道交通研究 2024年第1期27卷 185-189,195页

作者：罗佳程钱雪军同济大学电子与信息工程学院上海201804

[目的]为更准确判断地铁站火灾人员能否安全疏散,及时发现并避免人员走进危险区域,为人员安全疏散提供有效措施建议。[方法]在综合分析可用安全疏散时间和必需安全疏散时间的基础上,提出基于实时关键性指标验证的人员安全疏散分析方法... 详细信息

[目的]为更准确判断地铁站火灾人员能否安全疏散,及时发现并避免人员走进危险区域,为人员安全疏散提供有效措施建议。[方法]在综合分析可用安全疏散时间和必需安全疏散时间的基础上,提出基于实时关键性指标验证的人员安全疏散分析方法。以上海轨道交通15号线某地铁站为例,利用PyroSim火灾模拟仿真软件得到火灾模拟结果,确定地铁站各关键位置的可用安全疏散时间。同时,使用Pathfinder人员疏散仿真软件获取人员疏散结果,确定各关键位置的必需安全疏散时间。通过比较各关键位置的可用安全疏散时间和必需安全疏散时间,初步确定人员安全疏散情况。此外,通过测量选定人员在整个疏散过程中自身位置实时的温度、能见度和FED(有效剂量分数)三个关键性指标,验证人员安全疏散情况。[结果及结论]结果表明:通过各关键位置必需安全疏散时间小于可用安全疏散时间的判定标准,可以确定人员安全疏散存在误差,基于实时关键性指标验证的方法可以使判断更为准确。该方法可以及时发现人员是否走进危险区域,并结合人员的整个疏散过程为地铁站火灾人员安全疏散提供指导性的措施建议。

关键词：地铁站火灾人员安全疏散关键性指标 PyroSim仿真 Pathfinder仿真

基于职住地关系的城市轨道交通乘客出行特征挖掘和乘客分类

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城市轨道交通研究 2024年第8期27卷 108-112页

作者：周琪龚璐马明辰孙守胜常青青同济大学电子与信息工程学院上海201804 公安部第三研究所上海200031

[目的]依据城市轨道交通出行轨迹数据挖掘出行特征时,乘客出行活动模式与其居住地和就职地站点紧密关联,在出行轨迹上表现为乘客乘车线路固定、进出站站点集中等特征。同时,关联居住地和就职地的乘客出行轨迹也呈现出一定的波动性,与职... 详细信息

[目的]依据城市轨道交通出行轨迹数据挖掘出行特征时,乘客出行活动模式与其居住地和就职地站点紧密关联,在出行轨迹上表现为乘客乘车线路固定、进出站站点集中等特征。同时,关联居住地和就职地的乘客出行轨迹也呈现出一定的波动性,与职住地强关联的出行数据和其他出行数据间往往表现出较明显的差异。为实现对乘客出行轨迹特征的精准挖掘,需厘清城市轨道交通乘客出行数据中的职住地关系。[方法]提出一种基于职住地关系的出行特征挖掘和乘客分类机制,从基于居住地、就职地、社会活动地的乘客轨迹活动热点角度形成初步职住地判断,探索与职住地关联性强的出行时空规律;通过基于乘客出行轨迹特征值提取的K-means(K均值)聚类算法对职住地判断后的乘客聚类结果,形成精准匹配乘客出行特征的乘客分类方法。[结果及结论]仿真验证结果表明,职住地关系明确的乘客出行模式分为两点式、两点两线式、三点式及多点式等4类,该出行模式分类结果是构建精细化乘客画像与制定智能安检策略的重要技术基础。

关键词：城市轨道交通乘客出行特征乘客分类职住地关系