شناسایی مسیر حرکت قطار برای تشخیص مانع در راه‌آهن با استفاده از یادگیری‌عمیق

نویسندگان

1 استادیار، گروه هوش مصنوعی، دانشکده مهندسی کامپیوتر، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

2 کارشناس ارشد، گروه مهندسی کنترل، دانشکده مهندسی برق، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

3 استاد، گروه مهندسی کنترل، دانشکده مهندسی برق، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

doi
10.22119/jte.2025.480785.2718
چکیده

در این مطالعه، روشی برای تشخیص مانع در راه‌آهن ارائه شده است. این فرایند به سه مرحله تفکیک‌پذیر است: در مرحله اول، تمامی‌ اشیاء موجود در تصویر توسط شبکه YOLO شناسایی می‌شوند. در مرحله دوم، نیاز است که تمامی ریل‌های موجود در تصویر شناسایی شوند، به همین منظور، شبکه UNet روی مجموعه‌داده  Railsem19آموزش داده شده است. در ادامه این مرحله، بایستی مسیر حرکت قطار از میان ریل‌های شناسایی شده جدا شود؛ بنابراین، به طراحی و شبیه‌سازی نوعی الگوریتم شناسایی مسیر حرکت قطار پرداخته شده که علاوه بر توانایی شناسایی مسیر حرکت قطار در شرایطی که ریل‌ها کاملاً از هم مجزا هستند، در بعضی از شرایط خاص مانند نواحی جلوی سوزن که ریل به دوشاخه تقسیم می‌شود، نیز توانایی تشخیص مسیر حرکت قطار را دارد. در مرحله سوم، اشتراک بین مسیر حرکت قطار و مکان اشیاء به‌دست‌آمده توسط YOLO بررسی می‌شود. در صورت اشتراک، مانع در مسیر حرکت قطار بوده و در غیر این صورت، مسیر ایمن در نظر گرفته می‌شود. الگوریتم پیشنهادی تشخیص مانع، پس از شبیه‌سازی، روی مجموعه‌داده شامل ۱۶۶۴ تصویر مورد ارزیابی قرار گرفت و  بادقت (Accuracy) حدود 87 درصد، قادر بود موانع را تشخیص دهد. سپس، به بررسی نتایج الگوریتم تشخیص سوزن پیشنهادی پرداخته شده و مشاهده شد که این الگوریتم نیز توانایی شناسایی مسیر حرکت قطار بادقت بالاAccuracy) نزدیک به 99 درصد) را دارد.