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隧道衬砌病害关联性研究及安全性评定设计

作　者: 姚克贺
导　师: 徐维祥
学　校: 北京交通大学
专　业: 系统分析与集成
关键词: 隧道衬砌图像处理关联规则安全性评价病害
分类号: U457.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 73次
引　用: 1次
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内容摘要

隧道衬砌病害始终困扰着铁路管理人员,由于结构和地理位置的特殊性,隧道病害直接威胁到行车的安全性。我国是隧道最多的国家之一,根据铁道部秋检数据,近年来我国铁路隧道失格比例一直保持在60%以上。本文旨在为隧道病害检测提供一种高效的检测方法,更加合理安排隧道维护、检修工作。以往的隧道衬砌病害检测主要是人工检测,凭借管理人员的工作经验,数据处理也只是简单的填写表格,没有进行系统的处理。为了解决上述问题,及早发现潜在病害,首先对雷达检测图像进行处理,通过图像分割和特征提取构建图像数据库,进行衬砌病害识别,并将图像信息转化为数字信息。对于获得的病害数据信息,采用SQL Server 2005进行关联分析,运用Apriori算法,可以根据需要设置不同的项集支持度和大小,运行就能够得到各种病害的依赖关系网络,发现频繁项集。根据频繁项集挖掘结果,就可以从隧道当前发生的病害推测出可能引起的其他病害,这样就便于铁路部门制定预防方案。同时分析隧道当前病害与历史病害的关联关系,找到病害发生的原因,做好预防工作。基于模糊识别理论,在隧道安全性评定中,将评定指标之间的层次关系划分为两级,自下而上进行评价,依次逐级评定,首先获得区段的安全性等级,往上得到整个隧道安全性评定等级。根据这个流程,就可以设计详细的安全性评定算法,构建合理的评价体系。通过数据分析就可以得到隧道安全性等级,进行判断隧道是否能够安全行车、是否需要封闭检修,为管理维护提供决策支持。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-12
1 绪论  12-18
  1.1 国内外研究现状  13-16
    1.1.1 隧道检测的研究现状  13-14
    1.1.2 图像数据挖掘技术研究现状  14-16
  1.2 论文内容和方法  16-18
2 隧道衬砌病害关联性及衬砌安全性评价理论分析  18-32
  2.1 隧道衬砌病害的主要类型  18-21
    2.1.1 衬砌漏水  18-19
    2.1.2 衬砌裂纹  19
    2.1.3 衬砌腐蚀  19
    2.1.4 衬砌压溃及剥落  19-20
    2.1.5 衬砌变形及位移  20
    2.1.6 人为造成的隧道病害种类  20-21
  2.2 铁路隧道衬砌状态检测数据的组成  21
  2.3 关联规则及其运用于衬砌病害关联性分析  21-29
    2.3.1 关联规则挖掘的概念  22
    2.3.2 Apriori算法使用候选项集找频繁项集  22-24
    2.3.3 Apriori算法由频繁项集产生关联规则  24-25
    2.3.4 基于SQL的频繁项挖掘理论  25-29
    2.3.5 衬砌病害检测数据的关联性挖掘  29
  2.4 模糊识别理论  29-32
3 铁路隧道衬砌雷达检测图像处理  32-43
  3.1 隧道衬砌雷达检测图像特征分析  32-35
    3.1.1 衬砌正常  32
    3.1.2 衬砌脱空  32
    3.1.3 施工缝三角形空洞  32-33
    3.1.4 钢拱架  33-34
    3.1.5 衬砌背后围岩空洞  34
    3.1.6 钢筋网  34
    3.1.7 衬砌不密实  34-35
    3.1.8 预埋件  35
  3.2 雷达检测图像数据库的构建  35-40
    3.2.1 图像预处理  36
    3.2.2 区域选择  36-37
    3.2.3 图像分割  37
    3.2.4 雷达图颜色特征提取  37-38
    3.2.5 雷达图纹理特征提取  38-39
    3.2.6 雷达图形状特征提取  39
    3.2.7 雷达检测图像数据库  39-40
  3.3 雷达图像关联规则挖掘及衬砌病害识别  40-43
    3.3.1 数据准备  40
    3.3.2 雷达图像关联规则挖掘  40-41
    3.3.3 基于规则的衬砌病害识别  41-43
4 铁路隧道衬砌病害数据的关联性分析  43-61
  4.1 数据准备  43-45
  4.2 用SQL Server 2005进行关联规则挖掘  45-51
    4.2.1 创建Analysis services项目  45-46
    4.2.2 创建数据源  46-47
    4.2.3 创建数据源视图  47
    4.2.4 创建关联规则挖掘结构  47-49
    4.2.5 SQL Server 2005关联规则的参数介绍  49-50
    4.2.6 模型解释  50-51
  4.3 挖掘结果分析  51-61
    4.3.1 项集大小的最大值为默认值3的挖掘结果  51-56
    4.3.2 项集大小的最大值设为5的挖掘结果  56-59
    4.3.3 挖掘结果的应用性  59-61
5 隧道衬砌安全性评价体系设计  61-69
  5.1 铁路隧道衬砌安全性评定指标及模糊化  61-66
  5.2 铁路隧道衬砌安全性评定流程及算法设计  66-69
6 结论  69-70
参考文献  70-72
附录A  72-73
  A.1 秋检数据  72-73
作者简历  73-75
学位论文数据集  75

隧道衬砌病害关联性研究及安全性评定设计

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