铁道学报

2026, v.48;No.348(10) 131-143

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基于可解释集成学习的城轨列车运行风险影响预测性评估
Predictive assessment of operational risk impact for urban rail trains based on interpretable ensemble learning

祝玥宁,上官伟,柴琳果,蔡伯根,王伟杰

摘要(Abstract):

为提升城市轨道交通应对突发事件的风险预测能力,基于北京地铁近年来运营突发事件的真实数据,引入及时安全管理理念,提出基于可解释集成学习的城轨列车运行风险影响预测性评估方法。首先,根据历史真实数据,探究影响轨道交通列车运行的风险致因及其影响范围,并结合风险导致突发事件概率及影响后果严重程度,利用动态风险权重以风险评分为依据评估风险影响严重等级。其次,构建Stacking集成学习模型,利用SMOTE过采样改善样本不均衡问题,并结合Optuna寻找基模型与元模型的的最优参数组合。结果表明:基于Stacking集成学习模型,对突发事件风险影响严重等级的预测分类准确率可达97.12%,5项指标均较单一机器学习基模型性能均有提高。最后,引入了SHAP可解释性分析,通过计算各风险影响特征对模型预测结果的边际贡献度,获得特征重要性排序与关键风险致因,旨在确保防控手段重点关注由Stacking集成学习模型经可解释分析识别出的、具有统计显著性的风险致因,进而实现预测精度与决策针对性的同步提升,为早期干预、预警发布、主动风险防控策略的实施提供了依据。

关键词(KeyWords): 城市轨道交通;风险致因分析;风险预测;可解释性分析

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 北京市自然科学基金(L231003);; 国家自然科学基金(52272328);; 北京高等学校卓越青年科学家(JWZQ20240101010);; 中央高校基本科研业务费专项资金资助(2025YJS111)

作者(Author): 祝玥宁,上官伟,柴琳果,蔡伯根,王伟杰

参考文献(References):

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