شماره ركورد
34267
پديد آورنده
رايحه سادات موسوي
عنوان
تاثير تغييرات آب و هوايي بر سوانح ريلي با استفاده از روشهاي يادگيري ماشين
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي حمل و نقل ريلي
سال تحصيل
1402
تاريخ دفاع
1404/07/29
استاد راهنما
مرتضي باقري
استاد مشاور
برات مجردي
دانشكده
مهندسي راه آهن
چكيده
اين پژوهش با هدف برآورد شدت سوانح ريلي وابسته به شرايط جوي و استخراج نقشههاي مكاني ريسك انجام شد تا كانونهاي پرريسك براي برنامهريزي عملياتي و سازگارسازي زيرساخت شناسايي شود. مطالعه موردي ايالات متحده و تمركز مطالعه بر روي شدت خروج از خط قطارهاي باري تحت اثر تغييرات آب و هوايي ميباشد؛ اطلاعات سوانح ريلي آمريكا در بازه 30 ساله در بازه 1993 تا 2024 با رخدادها و ويژگيهاي عملياتي بهكار رفت و شاخصهاي هواشناسي از نزديكترين ايستگاههاي هواشناسي به هر حادثه تخصيص داده شد. شدت در سه خروجي مستقل تعريف گرديد: (الف) تعداد فوتي، جرحي و خسارتي (عددي گسسته)، (ب) خسارت دلاري (پيوسته)، و (ج) تعداد واگنهاي خارجشده از خط (طبقهبندي پنجردهاي). تمامي تحليلها در Google Colab با Python 3.12.12 و كتابخانههاي استاندارد دادهكاوي انجام شد. چارچوب روش شامل كاوشهاي آماري زمان، مكان و علت، استخراج قوانين انجمني 5ساله براي تمايز قواعد پايدار و نوظهور، و مدلسازي پيشبيني است. در بخش پيشبيني، ابتدا مدلهاي مرجع MRA، RF، SVR، XGBoost پيادهسازي و سپس معماريهاي دنبالهاي و توجهمحور شامل DNN ، LSTM، BiLSTM و Attention (ATTN) بهكار گرفته شد. نتايج نشان داد مدلهاي حافظهدار و توجهمحور بر چارچوبهاي خطي و درختي و DNN ساده برتري معنادار دارند؛ نقشههاي ريسك مشتقشده از خروجي LSTM (پيوسته) و ATTN (طبقهاي) به عنوان بهترين مدلها، همپوشاني مكاني قوي را در جنوبشرقي تگزاس و حاشيه خليج و دشتهاي مركزي و شمالي با تغييرات اقليمي در ايالات متحده، نشان دادند. تحليل اهميت ويژگيها و قوانين انجمني، محوريت دما، بيشينه دما، روز سال و فصل و باد را تأييد كرد؛ اين برآيند به برنامهريزان كمك ميكند كه كانونهاي مكاني شناساييشده را با اولويت در دستور كار قرار دهند و اقدامات عملياتي متناسب را دقيقاً در همان پهنهها متمركز كنند.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/10/01
عنوان به انگليسي
Investigating the Impact of Climate Change on Railway Accidents Using Machine Learning Methods
تاريخ بهره برداري
10/21/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
رايحه سادات موسوي
چكيده به لاتين
This research was conducted with the aim of estimating the severity of weather-related railway accidents and extracting spatial risk maps in order to identify high-risk hotspots for operational planning and infrastructure adaptation. The case study focuses on the United States, and the study concentrates on the severity of freight train derailments under the influence of climate change; U.S. railway accident data over a 30-year period from 1993 to 2024, including accident occurrences and operational characteristics, were utilized, and meteorological indices were assigned from the nearest weather stations to each accident. Accident severity was defined using three independent outputs: (a) the number of fatalities, injuries, and damage (discrete numerical), (b) monetary loss (continuous), and (c) the number of derailed wagons (five-class classification). All analyses were conducted in Google Colab using Python 3.12.12 and standard data-mining libraries. The methodological framework includes statistical explorations of temporal, spatial, and causal patterns, extraction of five-year association rules to distinguish stable and emerging rules, and predictive modeling. In the prediction component, baseline models including MRA, RF, SVR, and XGBoost were first implemented, followed by sequential and attention-based architectures including DNN, LSTM, BiLSTM, and Attention (ATTN). The results indicate that memory-based and attention-based models significantly outperform linear, tree-based frameworks and simple DNNs; risk maps derived from the outputs of LSTM (continuous) and ATTN (categorical) as the best-performing models exhibit strong spatial overlap in southeastern Texas, the Gulf Coast, and the central and northern plains with climatic changes in the United States. Feature importance analysis and association rules confirm the dominant roles of temperature, maximum temperature, day of year, season, and wind; this synthesis assists planners in prioritizing the identified spatial hotspots and focusing appropriate operational measures precisely within those areas.
كليدواژه هاي فارسي
تغييرات آب و هوايي , سوانح ريلي , خروج از خط , يادگيري ماشين
كليدواژه هاي لاتين
Climate change , Railway accidents , Derailment , Machine learning
Author
Rayehe sadat Mousavi
SuperVisor
Morteza Bagheri