基于改进神经网络的船舶航行过桥风险评价研究

摘要

随着航运行业的快速发展以及桥梁数量的不断增加，桥区水域成了内河通航水域事故的高发区段，对船舶航行安全具有较大的影响。为了预防船舶航行过桥通航事故的发生，保障通航安全，对船舶航行过桥风险进行研究不仅能够提高过桥船舶的通航安全，也可以为桥区水域的监管提供理论基础和技术支撑。 本文通过分析桥区水域的通航环境特征，指出桥区水域通航环境的复杂性以及船舶过桥过程中容易受到桥区水域通航环境的影响，运用故障树技术对影响船舶通航的风险因素进行分析，并将建立的风险评价指标进行主成分分析，最后采用遗传算法对神经网络进行改进来建立一个船舶航行过桥风险评价模型，并进行实例应用。主要内容如下： （1）对船舶航行在桥区水域的通航环境特征进行分析，指出桥区水域通航环境的复杂性以及船舶过桥过程中容易受到桥区水域通航环境的影响。 （2）运用故障树技术对船舶航行过桥中的风险因素进行分析，结合实际情况以及专家意见，最终建立了包含15个指标的船舶航行过桥风险评价指标体系。考虑到输入指标过多时将会使神经网络结构复杂化、降低运算速度以及精度等，对建立的15个评价指标的量化值进行主成分分析，最后用4个主成分来代替原有的15个输入变量，在不遗漏主要信息的基础之上精简了神经网络的结构。 （3）重点研究了神经网络在风险评价中全局搜索能力差、初始权值和阈值的选择缺乏理论依据等缺点，结合遗传算法的优点，分析了遗传算法改进神经网络初始权值和阈值的可行性，并详细分析了改进的过程。将改进后的神经网络用样本数据进行训练和测试，并将测试结果与传统的神经网络模型的测试结果进行对比，最终建立一个船舶航行过桥风险评价模型。 （4）将建立的风险评价模型进行实例应用，并分析出影响船舶航行过桥安全的主要因素，为提高船舶航行过桥安全提供参考。 论文对船舶航行过桥风险评价进行研究，丰富了桥区水域通航安全理论，对提高船舶航行过桥的通航安全具有重要的现实意义。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容及技术路线

第2章 船舶航行过桥特征及风险基础理论

2.1 船舶航行过桥特征

2.2 风险概述

2.3 本章小结

第3章 船舶航行过桥风险评价指标体系研究

3.1 建立指标体系的原则和步骤

3.2 船舶航行过桥风险评价指标

3.3 风险评价指标体系构建

3.4 主成分分析理论

3.5 本章小结

第4章 船舶航行过桥风险评价模型研究

4.1 船舶航行过桥风险评价方法选择

4.2 神经网络

4.3 遗传算法

4.4 遗传算法改进神经网络评价模型

4.5 样本数据的确定及处理

4.6 船舶航行过桥风险评价模型的建立

4.7 本章小结

第5章 船舶航行过桥风险评价模型的实际应用

5.1 实例概况

5.2 实例应用

5.3 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 研究结论

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文