基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輪軌力預(yù)測.pdf

1、隨著鐵路運(yùn)輸向著高速、重載、大運(yùn)量和高密度的方向發(fā)展,保證列車的安全平穩(wěn)運(yùn)行成為當(dāng)前的一項(xiàng)重要任務(wù)。輪軌力是造成列車脫軌、軌道損傷/失效、列車部件損傷的主要原因,我們可以根據(jù)輪軌力來評定列車運(yùn)行安全性和平穩(wěn)性,為限速提速提供依據(jù),因此輪軌力的預(yù)測具有重要的理論與實(shí)際意義。
　　 與傳統(tǒng)建模和控制技術(shù)相比,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有良好的穩(wěn)固性和容錯能力,同時具有較強(qiáng)的自學(xué)習(xí)能力及并行處理能力,其仿真速度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)建模方法。因此,在工程領(lǐng)域

2、,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用于模式識別、非線性系統(tǒng)建模與控制中。本文以精確預(yù)測輪軌力為目的,主要討論了基于多種人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輪軌力預(yù)測方法,并提出一種適用大型NARX神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的訓(xùn)練算法。
　　 本文首先介紹了輪軌相互作用系統(tǒng)的相關(guān)知識,包括軌道不平順和輪軌力定義及其對列車安全行車的影響;然后闡述了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本概念、發(fā)展歷程及其研究內(nèi)容和應(yīng)用領(lǐng)域;其次討論了靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與動態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)缺點(diǎn),選定了BP、FFTD、NARX神經(jīng)

3、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對輪軌力進(jìn)行預(yù)測建模,采用經(jīng)驗(yàn)遍歷法確定隱節(jié)點(diǎn)數(shù)目及時間延遲階數(shù),仿真結(jié)果表明動態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)更適合輪軌力的預(yù)測;在 NARX神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上,提出了一種適用大型NARX神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的訓(xùn)練算法,完成實(shí)驗(yàn)仿真,實(shí)現(xiàn)輪軌力的預(yù)測;最后,對BP、FFTD、NARX和改進(jìn)NARX神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的四種預(yù)測模型的預(yù)測效果進(jìn)行了比較分析,結(jié)果表明基于改進(jìn)NARX神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測模型的預(yù)測精度最高,從而驗(yàn)證了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于輪軌力預(yù)測的有效性和可行性,并證