شماره ركورد
33971
پديد آورنده
شقايق نامداري
عنوان
پيشبيني سوانح ريلي با استفاده از تكنيكهاي يادگيري تركيبي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندرسي ايمني در راهآهن
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/7/29
استاد راهنما
دكتر مسعود يقيني
استاد مشاور
نداشتم
دانشكده
مهندسي راهآهن
چكيده
در اكثر كشورهاي جهان، سيستم حمل و نقل ريلي نقش مهمي در توسعه اقتصادي ايفا ميكنند. با اينكه راهآهن در حال حاضر ايمنترين حالت حمل و نقل زميني است، حادثههاي راهآهن همچنان رخ داده و ايمني حمل و نقل را تحت تأثير قرار ميدهد. بنابراين، ارزيابي وقوع حوادث راهآهن و مديريت زيرساختها براي مقابله با خطرات احتمالي يك موضوع تحقيقي ارزشمند است. امروزه با پيشرفت در حوزه هوش مصنوعي و دادههاي بزرگ ميتوان به صورت مؤثر از دادههاي تاريخي حوادث اطلاعات باارزشي استخراج كرد كه براي درك و پيشگيري از حوادث بسيار مهم است. اندازه نمونه دادههاي حادثه ميتواند از صد تا هزاران داده بسته به دوره زماني و منطقه مورد نظر متغير باشد. دادههايي كه در اين مطالعه مورد تحليل و بررسي قرار گرفته از پايگاه داده حوادث راهآهن آمريكا (FRA) به دست آمده است. اين پايگاه داده تمام حوادثي را كه موجب آسيبهاي مشخص به تجهيزات ريل، سيگنال، ساختار ريل و زيرسازي راه شده است، ثبت ميكند. هر سابقه حادثه شامل اطلاعاتي در مورد 144 ويژگي ميباشد كه شرايط حادثه را به طور دقيق توضيح ميدهد، مانند مكان، زمان، وضعيت هوا، كلاس ريل، روش عمليات، شماره شناسايي قطار، و غيره. علاوه بر اين، مجموعه داده FRA هم دادههاي ساختاري (براي مثال، دادههاي عددي) و هم دادههاي بدون ساختار (براي مثال، دادههاي متني توصيفي) را شامل ميشود. مطالعات انجام شده برروي اين مجموعه داده از 1 ژانويه 2009 تا 30 ژوئن 2020 نشان ميدهد كه حوادث خروج از ريل بيش از 70٪ از ميانگين خسارت مالي سالانه صنعت راهآهن آمريكا را تشكيل ميدهد. بنابراين، توانايي تمايز انواع حوادث و رتبهبندي ويژگيهاي مرتبط با علل حوادث ميتواند به استراتژيهاي مديريت ريسك اقتصاديتر كمك كند. اين مطالعه شامل بررسي روشهاي مختلف يادگيري تركيبي و كاربردهاي آنها در مدلسازي پيشبيني است. در بخشهاي بعدي مجموعه دادهها ارزيابي شده و مسائلي همچون پاكسازي دادهها و جايگذاري دادههاي مفقود شده حل شده است. سپس تحليلهاي مقايسهاي بر نتايج انواع مدلهاي تركيبي بهويژه مدل ادابوست-بگينگ انجام شد. همچنين تلاشهايي جهت بهبود دقت پيشبيني از طريق خوشهبندي و تنظيم هايپرپارامترهاي مدلها پياده سازي شد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/08/20
عنوان به انگليسي
Prediction of Railway Accidents Using Ensemble Learning Techniques
تاريخ بهره برداري
10/21/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
شقايق نامداري جبارابادي
چكيده به لاتين
In most countries worldwide, railway transportation systems play a significant role in economic development. Although railways are currently the safest mode of ground transportation, railway accidents continue to occur, impacting transportation safety. Therefore, assessing the occurrence of railway accidents and managing infrastructure to address potential risks is a valuable research topic.
Today, with advancements in artificial intelligence and big data, valuable information can be effectively extracted from historical accident data, which is crucial for understanding and preventing accidents. The sample size of accident data can vary from hundreds to thousands, depending on the time period and region in question. The data analyzed and examined in this study were obtained from the U.S. Federal Railroad Administration (FRA) accident database. This database records all incidents that cause specified damages to rail equipment, signals, track structure, and roadbed. Each accident record includes information on 144 features that detail the accidentʹs conditions, such as location, time, weather conditions, track class, method of operation, train identification number, etc. Furthermore, the FRA dataset includes both structured data (e.g., numerical data) and unstructured data (e.g., descriptive text data).
Studies conducted on this dataset from January 1, 2009, to June 30, 2020, indicate that derailment accidents account for over 70% of the U.S. railway industryʹs average annual financial damages. Consequently, the ability to differentiate accident types and rank features associated with accident causes can contribute to more economical risk management strategies.
This study involves an examination of various ensemble learning methods and their applications in predictive modeling. In the subsequent sections, the dataset is evaluated, and issues such as data cleaning and missing data imputation are addressed. A comparative analysis of the results from different ensemble models, particularly the AdaBoost-Bagging model, is then conducted. Furthermore, efforts to improve prediction accuracy through clustering and model hyperparameter tuning were implemented.
كليدواژه هاي فارسي
پيشبيني سوانح ريلي , يادگيري تركيبي , يادگيري ماشين , ايمني راهآهن , دادهكاوي
كليدواژه هاي لاتين
Railway accident prediction , Ensemble learning , Machine learning , Railway safety , Data mining
Author
Shaghayegh Namdari
SuperVisor
Dr. Masoud Yaghini