专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; |
专利有效性 | 公开 | 当前状态 | 公开 |
申请号 | CN202510015056.2 | 申请日 | 2025-01-06 |
公开(公告)号 | CN119865757A | 公开(公告)日 | 2025-04-22 |
申请人 | 中国神华能源股份有限公司; 国能新朔铁路有限责任公司; 北京博飞电子技术有限责任公司; | 申请人类型 | 企业 |
发明人 | 王永斌; 尤昕宇; 苏璇; 张福忠; 张瑞; 宋宗莹; 魏东; 蒋街平; 沈洁; 王准; | 第一发明人 | 王永斌 |
权利人 | 中国神华能源股份有限公司,国能新朔铁路有限责任公司,北京博飞电子技术有限责任公司 | 权利人类型 | 企业 |
当前权利人 | 中国神华能源股份有限公司,国能新朔铁路有限责任公司,北京博飞电子技术有限责任公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
省份 | 当前专利权人所在省份:北京市 | 城市 | 当前专利权人所在城市:北京市东城区 |
具体地址 | 当前专利权人所在详细地址:北京市东城区安定门西滨河路22号 | 邮编 | 当前专利权人邮编:100040 |
主IPC国际分类 | H04R29/00 | 所有IPC国际分类 | H04R29/00 |
专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
专利权利要求数量 | 8 | 专利文献类型 | A |
专利代理机构 | 合肥北极牛知识产权代理事务所 | 专利代理人 | 刘思伟; |
摘要 | 本 发明 公开了 可视化 重载 机车 行车指导装置提示功能的测试系统和方法,包括如下步骤:S1、采集重载机车的多维运行数据并构建数据集;S2、对数据集进行处理,根据数据关联性生成初始拓扑图结构;S3、使用图卷积网络对初始拓扑图结构进行特征提取,生成高维 特征向量 ;S4、通过因果推断方法构建因果关系模型,识别关键因果 节点 及因果路径;S5、利用鹰群优化 算法 对初始拓扑图结构进行动态优化;S6、对优化后的提示功能逻辑进行动态验证,生成提示功能测试结果和测试反馈数据;S7、根据测试反馈数据调整提示功能逻辑设计和参数,多轮 迭代 优化提示功能性能。本发明结合图卷积网络、因果推断与鹰群 优化算法 ,实现重载机车提示功能的动态优化与测试。 | ||
权利要求 | 1.可视化重载机车行车指导装置提示功能的测试方法,其特征在于,包括如下步骤: |
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说明书全文 | 可视化重载机车行车指导装置提示功能的测试系统和方法技术领域[0001] 本发明涉及重载机车行车指导技术领域,尤其涉及可视化重载机车行车指导装置提示功能的测试系统和方法。 背景技术[0002] 重载机车作为现代铁路运输中的关键设备,其行车安全性和运行效率对于保障运输任务的顺利完成具有重要意义。在重载机车运行过程中,指导装置的提示功能承担着实时提供行车信息、优化操作决策、提升运行效率和保障行车安全的重要任务。然而,现有的行车指导装置提示功能技术在多维运行数据的采集与分析、复杂场景的适应性、提示逻辑的优化能力以及测试效率等方面仍然存在诸多局限性,无法充分满足现代铁路运输的实际需求。 [0003] 首先,在多维运行数据的采集与分析方面,现有技术主要依赖于单一传感器或简单的信号融合方法,导致运行数据的维度较少且关联性不强。当前的提示功能设计通常基于固定的运行规则,这种方法无法充分利用重载机车行车中的多维动态数据,如速度、站点信息、线路信号、缸压、限速、过分相、天气信息等。由于数据采集的不足和分析能力的局限,提示功能在面对复杂场景(如陡坡、急弯或恶劣天气)时容易出现信息遗漏或误判,从而影响行车的安全性和运行效率。 [0004] 其次,在数据处理与模型构建方面,现有技术通常采用传统的数据清洗和简单的特征提取方法,这些方法对数据的关联性分析能力较弱,无法准确捕捉多维数据之间的复杂关系。例如,运行速度与坡度之间的非线性关联性在提示逻辑优化中未被充分挖掘,导致提示内容难以完全适应实际场景。尤其是在高动态场景下,现有方法的特征提取效率较低,处理结果的精度不足,限制了提示功能的实时响应能力。 [0005] 此外,在提示逻辑优化过程中,现有技术主要依赖于基于规则的决策模型,难以动态适配复杂运行场景。这种基于固定逻辑的提示设计在处理动态变化的运行状态时表现出明显的滞后性和局限性,尤其是在面对连续多变的坡度或突发天气条件时,提示功能容易偏离实际需求,无法准确指引驾驶员调整操作策略。这不仅降低了重载机车运行的安全性,还可能导致能源的过度消耗,增加运输成本。 [0006] 在提示功能测试和验证阶段,传统技术通常采用人工场景模拟和静态分析方法,效率较低且准确性不足。人工模拟难以覆盖重载机车行车中的全部复杂运行场景,测试结果的代表性和普适性受到限制。此外,由于缺乏系统化的反馈机制和智能化的优化流程,现有技术难以实现提示功能测试的自动化和闭环优化,导致测试周期较长且测试结果难以直接用于提示逻辑的改进与迭代。 [0007] 现有技术中的另一个重要缺陷是缺乏智能化的提示功能性能可视化手段。在提示功能的开发和优化过程中,测试结果和优化过程通常以静态数据报告的形式呈现,这种方式不仅增加了结果分析的难度,还限制了开发人员对提示逻辑动态变化的直观理解。在应对复杂运行场景时,缺乏清晰的提示功能动态展示手段,进一步增加了提示逻辑优化的难度。 [0008] 因此,如何提供可视化重载机车行车指导装置提示功能的测试系统和方法是本领域技术人员亟需解决的问题。 发明内容[0009] 本发明的一个目的在于提出可视化重载机车行车指导装置提示功能的测试系统和方法,本发明图卷积网络、因果推断和鹰群优化算法,通过多维数据分析与动态验证技术,实现了重载机车行车指导装置提示功能的优化与高效测试。具体而言,本发明能够精准识别复杂运行场景下的关键因果节点及路径,并动态调整提示逻辑,显著提升提示功能的准确性、实时性和适应性。此外,结合可视化技术实时展示拓扑变化和优化过程,形成闭环反馈机制,进一步提高了测试效率和提示功能的优化效果,适用于多种复杂场景下的重载机车运行指导。 [0010] 根据本发明实施例的可视化重载机车行车指导装置提示功能的测试方法,包括如下步骤: [0011] S1、通过传感器采集重载机车的多维运行数据,并构建数据集; [0012] S2、对数据集进行噪声过滤、异常值剔除和归一化处理,根据数据关联性生成初始拓扑图结构; [0013] S3、使用图卷积网络对初始拓扑图结构进行特征提取,通过多层卷积捕捉节点与邻域之间的多尺度关系,生成高维特征向量; [0014] S4、基于高维特征向量,通过因果推断方法构建因果关系模型,分析节点间的因果关系,识别对提示功能具有重要影响的关键因果节点及因果路径; [0015] S5、依据关键因果节点及因果路径,利用鹰群优化算法对初始拓扑图结构进行动态优化,通过全局搜索与局部优化结合,调整节点优先级和边权重,优化提示功能逻辑; [0016] S6、对优化后的提示功能逻辑进行动态验证,通过可视化展示动态图结构的拓扑变化,生成提示功能测试结果和测试反馈数据; [0017] S7、根据测试反馈数据调整提示功能逻辑设计和参数,利用动态优化后的拓扑图结构多轮迭代优化提示功能性能。 [0018] 可选的,所述多维运行数据具体包括重载机车行车速度重载机车行车速度、站点信息、线路信号、缸压、限速和过分相。 [0019] 可选的,所述S2具体包括: [0020] S21、对数据集进行初步清洗,基于统计分布特性识别噪声数据,并通过滤波技术去除不符合正常运行状态的数据; [0021] S22、对清洗后的数据集进行异常值剔除,通过计算数据分布的偏差值和离散度,识别出极端异常值,并采用插值法对缺失或异常数据进行填补; [0022] S23、对数据集中的多维特征进行归一化处理,将特征值映射到统一的范围,消除不同特征量纲之间的影响; [0023] S24、基于归一化后的数据集,利用皮尔逊相关系数计算运行特征之间的线性相关性: [0024] [0025] 其中,rij表示运行特征i和运行特征j的相关性系数,xik表示运行特征i在第k条数据中的取值,xjk表示运行特征j在第k条数据中的取值, 表示运行特征i的均值, 表示运行特征j的均值,n表示数据样本总数; [0026] S25、根据运行特征相关性分析结果,定义节点与边的关系,其中节点表示运行特征,边表示运行特征之间的关联性: [0027] [0028] 其中,wij表示节点i和节点j之间的权重,|rij|表示运行特征i和运行特征j的相关性系数绝对值,τ表示设定的相关性阈值; [0029] S26、根据运行特征节点及边的定义,结合相关性分析结果生成初始拓扑图结构,其中节点与边的布局动态反映运行特征之间的关联。 [0030] 可选的,所述S3具体包括: [0031] S31、将生成的初始拓扑图结构输入至图卷积网络,并初始化节点特征矩阵: [0032] [0033] 其中,H(0)表示节点特征矩阵, 表示节点i的初始特征向量,N表示节点总数; [0034] S32、对初始拓扑图的邻接矩阵进行规范化处理,添加自环以增强图的连通性,计算归一化邻接矩阵: [0035] [0036] 其中, 表示归一化邻接矩阵,A表示原始邻接矩阵,I表示单位矩阵, 表示A+I的度矩阵; [0037] S33、在每一层图卷积中,利用可变拓扑调整机制对节点特征进行卷积操作: [0038] [0039] 其中,H(l+1)表示第l+1层节点特征矩阵,σ表示激活函数,N(i)表示节点i的邻域节(l)点集合, 表示归一化邻接矩阵中的权重值,W 表示第1层的训练权重矩阵,cij表示归一化因子,α表示动态调节系数, 表示第1层节点j的特征向量; [0040] S34、对多层卷积的输出特征进行多尺度融合,通过拼接操作整合不同层次的特征,生成多尺度特征; [0041] S35、根据多尺度特征的稀疏性动态调整每层特征的权重贡献,引入稀疏性驱动的加权机制: [0042] [0043] 其中,H(weighted)表示加权融合后的特征表示,L表示总层数,exp表示指数函数,β表(l) (l)示稀疏调整系数,H 表示第1层的节点特征矩阵,∥H ∥1表示第1层的节点特征矩阵的稀(m) 疏度,∥H ∥1表示第m层的节点特征矩阵的稀疏度; [0044] S36、将融合后的加权特征通过全连接层或映射矩阵进行线性变换,生成高维特征向量。 [0045] 可选的,所述S4具体包括: [0046] S41、基于高维特征向量,构建因果关系模型G=(V,E,W),其中V为节点集合,表示提示功能相关的特征;E为边集合,表示特征之间的因果关系;W为边权重集合,用于表征特征间因果影响的强弱; [0047] S42、对边集合E中的每条边进行因果强度量化,计算因果强度基于贝叶斯网络推断的互信息熵: [0048] [0049] 其中,Cpq表示节点p和节点q之间的因果强度,P(xp,xq)表示节点p和节点q的联合概率分布,P(xp)表示节点p的边缘概率分布,P(xq)表示节点q的边缘概率分布; [0050] S43、在因果路径优化中,结合贝叶斯网络的推断结果,对路径集合进行动态优化: [0051] [0052] 其中,Fpath表示路径优化目标函数,P表示候选因果路径集合,Ωpq表示节点p和节点q的相关性权重,exp表示指数函数,γ表示度值衰减系数,dq表示节点q的度值,Δpq表示节点p和节点q之间的路径长度,λ表示路径长度的惩罚因子; [0053] S44、对因果路径的整体权重进行归一化处理: [0054] [0055] 其中,Wpq表示归一化后的因果权重矩阵,N(p)表示节点p的邻域节点集合; [0056] S45、根据归一化后的因果权重矩阵对提示功能的输入节点特征进行优先级分配,将高权重节点优先纳入优化流程: [0057] [0058] 其中,Pp表示节点p的优先级,Φ(xq)表示节点q的特征重要性得分; [0059] S46、输出对提示功能具有重要影响的关键因果节点及因果路径。 [0060] 可选的,所述S5具体包括: [0061] S51、根据关键因果节点及因果路径对初始拓扑图结构进行初始化处理,生成种群(1) (2) (M)P={P ,P ,…,P },其中 m表示个体标号,M表示种群中个 体数量,V表示节点集合,E表示边集合, 表示边权重集合, 表示个体m 中节点vp与节点vq之间的边权重, 表示节点优先级集合, 表示个体m中 节点vp的优先级; [0062] S52、在全局搜索阶段,引入鹰群优化算法的强个体,定义全局目标函数: [0063] [0064] 其中, 表示全局目标函数,N(vp)表示节点vp的领域节点集合,Cpq表示节点vp和节点vq之间的因果强度, 表示节点vp的度值, 表示节点vq的度值,μ表示度值衰减因子; [0065] S53、在局部优化阶段,引入鹰群优化算法的弱个体根据强个体的全局搜索结果对边权重进行微调: [0066] [0067] 其中, 表示更新后的边权重,δ表示边权重更新系数,tanh表示双曲正切函数,ζ表示优先级影响因子, 表示个体m中节点vq的优先级, 表示个体m中节点vr的优先级; [0068] S54、对节点优先级进行自适应调整,根据拓扑变化情况更新节点优先级: [0069] [0070] 其中, 表示更新后的节点优先级,exp表示指数函数,η表示优先级调整系数,|N(vp)|表示节点vp的领域节点数量; [0071] S55、对个体进行适应度评估: [0072] [0073] 其中, 表示适应度函数,θ1、θ2和θ3表示权重参数; [0074] S56、通过多轮迭代,对鹰群进行更新,每轮迭代选取适应度最高的个体作为新中心,并将节点优先级和边权重分布传递至下一代个体,通过重复全局搜索与局部优化过程,最终得到优化后的拓扑结构。 [0075] 可选的,所述S6具体包括: [0076] S61、对优化后的提示功能逻辑进行动态验证,设置不同运行场景,包括常规运行、坡道、急弯及恶劣天气,记录提示功能在每种场景下的触发时间、触发条件及提示内容; [0077] S62、在每个运行场景中,采集提示功能输出的信号数据及测试数据,包括提示信号的准确性、实时性和与运行状态的适应性; [0078] S63、对测试数据进行动态分析,通过对比提示信号与实际运行状态,评估提示功能在不同运行场景下的表现,并标定提示信号的误差范围和潜在优化空间; [0079] S64、通过可视化技术展示动态图结构的拓扑变化,包括节点优先级、边权重调整及因果路径动态变化的过程; [0080] S65、生成提示功能测试结果,包括触发时间的准确性、提示内容的适配性和提示响应的实时性; [0081] S66、将测试结果及场景分析数据输出为测试反馈数据,记录测试过程中生成的可视化日志。 [0082] 根据本发明实施例的可视化重载机车行车指导装置提示功能的测试系统,包括如下模块: [0083] 多维运行数据采集模块,用于采集重载机车的多维运行数据; [0084] 数据预处理模块,用于对多维运行数据进行处理,生成初始拓扑图结构; [0085] 特征提取模块,用于通过图卷积网络对初始拓扑图结构进行特征提取,生成高维特征向量; [0086] 因果关系分析模块,用于基于高维特征向量构建因果关系模型,识别关键因果节点及因果路径; [0087] 优化计算模块,用于利用鹰群优化算法对初始拓扑图结构进行动态优化,调整节点优先级和边权重,优化提示功能逻辑; [0088] 动态验证模块,用于对优化后的提示功能逻辑进行动态验证,采集测试数据并生成测试结果; [0089] 可视化展示模块,用于展示动态图结构的拓扑变化,生成提示功能的测试反馈数据; [0090] 反馈与存储模块,用于存储记录测试反馈数据,并支持提示功能逻辑的多轮迭代优化。 [0091] 本发明的有益效果是: [0092] 首先,在多维运行数据的采集与处理方面,本发明实现了对速度、站点信息、线路信号、缸压、限速和过分相等多维动态数据的全面采集,并结合噪声过滤、异常值剔除及归一化处理生成初始拓扑图结构。这种方法不仅提高了数据的质量,还挖掘了各运行特征之间的深层次关联性,为后续的特征提取和模型构建提供了有力支持。 [0093] 其次,本发明采用图卷积网络对初始拓扑图结构进行特征提取,通过多层卷积操作捕捉节点与邻域之间的多尺度关系,并结合多尺度特征融合和稀疏性驱动的加权机制,有效解决了传统方法对复杂非线性关联处理不足的问题。这种特征提取方式显著增强了提示逻辑对复杂运行场景的适应能力,同时提升了对多维动态数据的全局感知能力和局部优化效果,使提示功能更加精准和高效。 [0094] 此外,本发明基于因果推断方法构建因果关系模型,识别出对提示逻辑具有重要影响的关键因果节点及路径,并通过动态调整因果权重和优先级分配优化提示功能的决策逻辑。结合鹰群优化算法,全局搜索与局部优化的结合进一步提升了提示功能的动态适应性,尤其是在复杂场景如陡坡、急弯或恶劣天气条件下,优化后的提示逻辑能够实时调整节点优先级和边权重,提供更符合实际需求的提示内容。 [0095] 最后,在提示功能的测试与验证方面,本发明通过设置多种运行场景,对优化后的提示逻辑进行全面的动态验证,并结合可视化技术实时展示动态图结构的拓扑变化过程,包括节点优先级调整、边权重优化及因果路径动态变化。通过生成可追溯的测试反馈数据和优化日志,形成闭环优化机制,不仅提高了提示功能测试的效率,还为提示逻辑的持续改进提供了数据支持与直观展示,解决了传统测试方法效率低下和缺乏动态可视化的不足。附图说明 [0097] 图1为本发明提出的可视化重载机车行车指导装置提示功能的测试方法的整体流程图; [0098] 图2为本发明提出的可视化重载机车行车指导装置提示功能的测试系统的结构示意图。 具体实施方式[0099] 现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图,仅以示意方式说明本发明的基本结构,因此其仅显示与本发明有关的构成。 [0100] 参考图1,可视化重载机车行车指导装置提示功能的测试方法,包括如下步骤: [0101] S1、通过传感器采集重载机车的多维运行数据,并构建数据集; [0102] S2、对数据集进行噪声过滤、异常值剔除和归一化处理,根据数据关联性生成初始拓扑图结构; [0103] S3、使用图卷积网络对初始拓扑图结构进行特征提取,通过多层卷积捕捉节点与邻域之间的多尺度关系,生成高维特征向量; [0104] S4、基于高维特征向量,通过因果推断方法构建因果关系模型,分析节点间的因果关系,识别对提示功能具有重要影响的关键因果节点及因果路径; [0105] S5、依据关键因果节点及因果路径,利用鹰群优化算法对初始拓扑图结构进行动态优化,通过全局搜索与局部优化结合,调整节点优先级和边权重,优化提示功能逻辑; [0106] S6、对优化后的提示功能逻辑进行动态验证,通过可视化展示动态图结构的拓扑变化,生成提示功能测试结果和测试反馈数据; [0107] S7、根据测试反馈数据调整提示功能逻辑设计和参数,利用动态优化后的拓扑图结构多轮迭代优化提示功能性能。 [0108] 本实施方式中,所述多维运行数据具体包括重载机车行车速度、站点信息、线路信号、缸压、限速和过分相。 [0109] 本实施方式中,所述S2具体包括: [0110] S21、对数据集进行初步清洗,基于统计分布特性识别噪声数据,并通过滤波技术去除不符合正常运行状态的数据; [0111] S22、对清洗后的数据集进行异常值剔除,通过计算数据分布的偏差值和离散度,识别出极端异常值,并采用插值法对缺失或异常数据进行填补; [0112] S23、对数据集中的多维特征进行归一化处理,将特征值映射到统一的范围,消除不同特征量纲之间的影响; [0113] S24、基于归一化后的数据集,利用皮尔逊相关系数计算运行特征之间的线性相关性: [0114] [0115] 其中,rij表示运行特征i和运行特征j的相关性系数,xik表示运行特征i在第k条数据中的取值,xjk表示运行特征j在第k条数据中的取值, 表示运行特征i的均值, 表示运行特征j的均值,n表示数据样本总数; [0116] S25、根据运行特征相关性分析结果,定义节点与边的关系,其中节点表示运行特征,边表示运行特征之间的关联性: [0117] [0118] 其中,wij表示节点i和节点j之间的权重,|rij|表示运行特征i和运行特征j的相关性系数绝对值,τ表示设定的相关性阈值; [0119] S26、根据运行特征节点及边的定义,结合相关性分析结果生成初始拓扑图结构,其中节点与边的布局动态反映运行特征之间的关联。 [0120] 本实施方式中,所述S3具体包括: [0121] S31、将生成的初始拓扑图结构输入至图卷积网络,并初始化节点特征矩阵: [0122] [0123] 其中,H(0)表示节点特征矩阵, 表示节点i的初始特征向量,N表示节点总数; [0124] S32、对初始拓扑图的邻接矩阵进行规范化处理,添加自环以增强图的连通性,计算归一化邻接矩阵: [0125] [0126] 其中, 表示归一化邻接矩阵,A表示原始邻接矩阵,I表示单位矩阵, 表示A+I的度矩阵; [0127] S33、在每一层图卷积中,利用可变拓扑调整机制对节点特征进行卷积操作: [0128] [0129] 其中,H(l+1)表示第l+1层节点特征矩阵,σ表示激活函数,N(i)表示节点i的邻域节(l)点集合, 表示归一化邻接矩阵中的权重值,W 表示第1层的训练权重矩阵,cij表示归一化因子,α表示动态调节系数, 表示第l层节点j的特征向量; [0130] S34、对多层卷积的输出特征进行多尺度融合,通过拼接操作整合不同层次的特征,生成多尺度特征; [0131] S35、根据多尺度特征的稀疏性动态调整每层特征的权重贡献,引入稀疏性驱动的加权机制: [0132] [0133] 其中,H(weighted)表示加权融合后的特征表示,L表示总层数,exp表示指数函数,β表(l) (l)示稀疏调整系数,H 表示第1层的节点特征矩阵,∥H ∥1表示第1层的节点特征矩阵的稀(m) 疏度,∥H ∥1表示第m层的节点特征矩阵的稀疏度; [0134] S36、将融合后的加权特征通过全连接层或映射矩阵进行线性变换,生成高维特征向量。 [0135] 本实施方式中,所述S4具体包括: [0136] S41、基于高维特征向量,构建因果关系模型G=(V,E,W),其中V为节点集合,表示提示功能相关的特征;E为边集合,表示特征之间的因果关系;W为边权重集合,用于表征特征间因果影响的强弱; [0137] S42、对边集合E中的每条边进行因果强度量化,计算因果强度基于贝叶斯网络推断的互信息熵: [0138] [0139] 其中,Cpq表示节点p和节点q之间的因果强度,P(xp,xq)表示节点p和节点q的联合概率分布,P(xp)表示节点p的边缘概率分布,P(xq)表示节点q的边缘概率分布; [0140] S43、在因果路径优化中,结合贝叶斯网络的推断结果,对路径集合进行动态优化: [0141] [0142] 其中,Fpath表示路径优化目标函数,P表示候选因果路径集合,Ωpq表示节点p和节点q的相关性权重,exp表示指数函数,γ表示度值衰减系数,dq表示节点q的度值,Δpq表示节点p和节点q之间的路径长度,λ表示路径长度的惩罚因子; [0143] S44、对因果路径的整体权重进行归一化处理: [0144] [0145] 其中,Wpq表示归一化后的因果权重矩阵,N(p)表示节点p的邻域节点集合; [0146] S45、根据归一化后的因果权重矩阵对提示功能的输入节点特征进行优先级分配,将高权重节点优先纳入优化流程: [0147] [0148] 其中,Pp表示节点p的优先级,Φ(xq)表示节点q的特征重要性得分; [0149] S46、输出对提示功能具有重要影响的关键因果节点及因果路径。 [0150] 本实施方式中,所述S5具体包括: [0151] S51、根据关键因果节点及因果路径对初始拓扑图结构进行初始化处理,生成种群(1) (2) (M)P={P ,P ,…,P },其中 m表示个体标号,M表示种群中个 体数量,V表示节点集合,E表示边集合, 表示边权重集合, 表示个体 m中节点vp与节点vq之间的边权重, 表示节点优先级集合, 表示个体m 中节点vp的优先级; [0152] S52、在全局搜索阶段,引入鹰群优化算法的强个体,定义全局目标函数: [0153] [0154] 其中, 表示全局目标函数,N(vp)表示节点vp的领域节点集合,Cpq表示节点vp和节点vq之间的因果强度, 表示节点vp的度值, 表示节点vq的度值,μ表示度值衰减因子; [0155] S53、在局部优化阶段,引入鹰群优化算法的弱个体根据强个体的全局搜索结果对边权重进行微调: [0156] [0157] 其中, 表示更新后的边权重,δ表示边权重更新系数,tanh表示双曲正切函数,ζ表示优先级影响因子, 表示个体m中节点vq的优先级, 表示个体m中节点vr的优先级; [0158] S54、对节点优先级进行自适应调整,根据拓扑变化情况更新节点优先级: [0159] [0160] 其中, 表示更新后的节点优先级,exp表示指数函数,η表示优先级调整系数,|N(vp)|表示节点vp的领域节点数量; [0161] S55、对个体进行适应度评估: [0162] [0163] 其中, 表示适应度函数,θ1、θ2和θ3表示权重参数; [0164] S56、通过多轮迭代,对鹰群进行更新,每轮迭代选取适应度最高的个体作为新中心,并将节点优先级和边权重分布传递至下一代个体,通过重复全局搜索与局部优化过程,最终得到优化后的拓扑结构。 [0165] 本实施方式中,所述S6具体包括: [0166] S61、对优化后的提示功能逻辑进行动态验证,设置不同运行场景,包括常规运行、坡道、急弯及恶劣天气,记录提示功能在每种场景下的触发时间、触发条件及提示内容; [0167] S62、在每个运行场景中,采集提示功能输出的信号数据及测试数据,包括提示信号的准确性、实时性和与运行状态的适应性; [0168] S63、对测试数据进行动态分析,通过对比提示信号与实际运行状态,评估提示功能在不同运行场景下的表现,并标定提示信号的误差范围和潜在优化空间; [0169] S64、通过可视化技术展示动态图结构的拓扑变化,包括节点优先级、边权重调整及因果路径动态变化的过程; [0170] S65、生成提示功能测试结果,包括触发时间的准确性、提示内容的适配性和提示响应的实时性; [0171] S66、将测试结果及场景分析数据输出为测试反馈数据,记录测试过程中生成的可视化日志。 [0172] 参考图2,可视化重载机车行车指导装置提示功能的测试系统,包括如下模块: [0173] 多维运行数据采集模块,用于采集重载机车的多维运行数据; [0174] 数据预处理模块,用于对多维运行数据进行处理,生成初始拓扑图结构; [0175] 特征提取模块,用于通过图卷积网络对初始拓扑图结构进行特征提取,生成高维特征向量; [0176] 因果关系分析模块,用于基于高维特征向量构建因果关系模型,识别关键因果节点及因果路径; [0177] 优化计算模块,用于利用鹰群优化算法对初始拓扑图结构进行动态优化,调整节点优先级和边权重,优化提示功能逻辑; [0178] 动态验证模块,用于对优化后的提示功能逻辑进行动态验证,采集测试数据并生成测试结果; [0179] 可视化展示模块,用于展示动态图结构的拓扑变化,生成提示功能的测试反馈数据; [0180] 反馈与存储模块,用于存储记录测试反馈数据,并支持提示功能逻辑的多轮迭代优化。 [0181] 实施例1: [0182] 为了验证本发明在实施中的可行性,将本发明应用于某重载铁路运输线路,该线路全长120公里,线路复杂多变,包含20公里的连续陡坡、12个急弯以及4个常见的恶劣天气区段(多雾、多雨等)。在运行过程中,机车需在复杂环境中保证行车安全的同时优化牵引能耗,并实时提供精准的提示信息以支持驾驶员的操作决策。传统提示功能在该场景中表现出适应性不足和提示响应滞后的问题,无法有效应对陡坡和急弯区域,提示误差率高达18%,且提示延迟时间平均为2.5秒,严重影响了驾驶员的操作效率和行车安全。 [0183] 本实施例中,使用本发明的测试系统对提示功能进行动态优化和验证。首先,在重载机车运行中,通过多维运行数据采集模块实时获取速度、站点信息、线路信号、缸压、限速和过分相等数据,并以毫秒级的频率记录。数据预处理模块对这些数据进行噪声过滤和异常值剔除,并归一化处理后生成初始拓扑图结构,将每个运行特征映射为图中的节点,特征之间的关联性定义为边权重。随后,将生成的初始拓扑图输入特征提取模块,利用图卷积网络对节点及其邻域特征进行多层次提取,生成的高维特征向量为提示逻辑的优化提供了高质量的输入数据。 [0184] 在特征提取的基础上,因果关系分析模块通过因果推断方法构建因果关系模型,并识别出提示功能的关键因果节点及路径。例如,在陡坡区域,牵引力、速度和坡度被识别为对提示内容影响最大的节点,而在急弯区域,加速度、制动力和天气信息的因果权重较高。优化计算模块结合鹰群优化算法对提示逻辑进行动态优化,调整关键节点的优先级并重新分配边权重,确保提示功能在复杂场景下能够快速响应运行状态的变化。 [0185] 为了验证优化后的提示功能逻辑,动态验证模块设置了连续陡坡、急弯和恶劣天气等多种场景,采集提示功能在这些场景中的触发时间、提示内容以及与实际运行状态的匹配程度。通过可视化展示模块动态展示图结构的拓扑变化,包括关键节点的优先级调整和边权重优化过程,并生成详细的提示功能测试反馈数据。 [0186] 实验结果显示,优化后的提示功能在复杂场景中的表现优于传统方法。例如,在连续陡坡区域,提示内容的准确性提高到98%,提示延迟时间减少到0.8秒;在急弯区域,提示误差率由原来的22%降低到6%;在恶劣天气区段,提示内容的适配性显著增强,驾驶员对提示信息的满意度提升至92%。此外,优化后的提示功能显著降低了牵引能耗,在整个运行过程中节省能耗约8%。下述表1展示了具体的实验数据。 [0187] 表1优化前后提示功能性能对比与改进效果分析表 [0188] [0189] 通过本实施例的效果分析可以看出,本发明在解决传统提示功能技术瓶颈方面取得了显著成效。针对连续陡坡、急弯和恶劣天气等复杂场景,本发明优化后的提示功能展现出极高的适应性和实时性。在连续陡坡场景中,提示准确率从传统方法的85%提高到98%,提示延迟时间显著缩短至0.8秒,提示误差率降低至4%,为驾驶员提供了更精准的操作建议,有效提高了行车安全性。在急弯场景中,提示误差率从22%下降到6%,提示适配性提高了13个百分点,这充分说明本发明能够动态适配复杂弯道的运行需求。在恶劣天气条件下,驾驶员对提示信息的满意度由68%提升至92%,进一步验证了本发明在复杂运行条件下的鲁棒性和可靠性。此外,本发明通过优化提示逻辑降低了能耗,节省了约8%的牵引能源,显现出较强的经济与环境效益。 [0190] 本实施例充分证明,本发明有效解决了传统提示功能在复杂场景中的适应性不足、误差较高、响应滞后以及能耗优化缺失等问题。通过全面提升提示功能的精准性、实时性和适配性,进一步为重载机车行车指导装置的智能化、经济性和安全性提供了技术支撑,展现了在铁路运输中的广泛应用前景。 [0191] 以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。 |