Как и человеческие жизни, мосты требуют особого вида осмотра и заботы в течение определенного периода времени, чтобы сохранить и поддерживать безопасность для общественного пользования. однако не все типы мостов требуют одинакового осмотра с точки зрения временной последовательности, частоты осмотра и стоимости в течение его жизненного цикла.

Объяснительный анализ данных

  • С 1800 по 2018 год было собрано 6001700 различных типов мостов со 137 различными функциями, в которых отсутствовало около 16% данных.
  • Различный спрос на стоимость бетона и стальных материалов показывает, как стоимость осмотра может зависеть от материала, используемого для строительства моста.

  • Распределение этого материала по мостам в США показывает, что бетон остается наиболее распространенным и используемым материалом в строительстве мостов. однако стоимость проверки не ограничивается только типом используемого материала.

  • Ежедневная частота движения значительно влияет на стоимость проверки жизненного цикла различных материалов. Непрерывная сталь дает представление о том, как этот вид материала применяется для гигантских проектов мостов, связанных с дорожным движением.

  • Соотношение максимально допустимой нагрузки и фактической грузоподъемности определяет степень вероятности обрушения моста при приложении фактической нагрузки. Чем больше отношение приближается к 1, тем менее безопасным для общественного пользования становится мост.

Моделирование

  • Прогнозирование стоимости инспекции в течение жизненного цикла моста определенного типа с использованием нейронной сети требует учета непрерывных переменных в качестве входных данных и непрерывной выходной переменной. количество скрытых слоев зависит от сложности проблемы и степени корреляции между переменными, которые должны быть отражены в модели.
  • Выпрямленный линейный объединенный (ReLu) определяется как функция активации, которая преобразует входные переменные и выводит прогнозируемое непрерывное значение.

  • Производительность модели оценивается по тому, насколько кривые обучения и тестирования близки друг к другу, а среднеквадратическая ошибка является метрикой оценки, применяемой для количественной оценки ошибок для непрерывного результата.

Ожидается, что стоимость осмотра жизненного цикла моста составит 5 миллионов долларов США.

Множественная классификация мостов на основе стоимости осмотра

  • В случае множественной классификации функция активации, применяемая для решения такого рода проблем, представляет собой функцию SoftMax, которая выводит несколько результатов (несколько классов) в зависимости от распределения вероятностей каждого класса, привязанного к весу.

Оценка модели применяет категориальную перекрестную энтропию в качестве метрики для количественной оценки ошибок классификации.

Основываясь на результатах, ожидается, что стоимость жизненного цикла контроля стали будет на 28% выше, чем стоимость контроля жизненного цикла бетона. хотя выбор бетона в качестве строительного материала может быть дорогостоящим по сравнению со сталью для конкретного проекта, он намного более экономичен, если учитывать аспект жизненного цикла каждого материала.