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基于多模态信息融合的铁路安全知识深度挖掘与生成式推荐方法

高丽 杨诺晗 李晴 王永恒 严晗 赵汝豪 马小平

高丽, 杨诺晗, 李晴, 王永恒, 严晗, 赵汝豪, 马小平. 基于多模态信息融合的铁路安全知识深度挖掘与生成式推荐方法[J]. 交通信息与安全, 2025, 43(3): 33-43. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2025.03.004
引用本文: 高丽, 杨诺晗, 李晴, 王永恒, 严晗, 赵汝豪, 马小平. 基于多模态信息融合的铁路安全知识深度挖掘与生成式推荐方法[J]. 交通信息与安全, 2025, 43(3): 33-43. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2025.03.004
GAO Li, YANG Nuohan, LI Qing, WANG Yongheng, YAN Han, ZHAO Ruhao, MA Xiaoping. Deep Mining and Association Recommendation Method for Railway Safety Knowledge Based on Multimodal Information Fusion[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2025, 43(3): 33-43. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2025.03.004
Citation: GAO Li, YANG Nuohan, LI Qing, WANG Yongheng, YAN Han, ZHAO Ruhao, MA Xiaoping. Deep Mining and Association Recommendation Method for Railway Safety Knowledge Based on Multimodal Information Fusion[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2025, 43(3): 33-43. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2025.03.004

基于多模态信息融合的铁路安全知识深度挖掘与生成式推荐方法

doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2025.03.004
基金项目: 

国家自然科学基金青年项目 61903023

社会科学横向项目 B24SK00250

详细信息
    作者简介:

    高丽(1986—),硕士,高级工程师. 研究方向:铁路运输、智能交通. E-mail:11350344@chnenergy.com.cn

    通讯作者:

    马小平(1986—),博士,教授. 研究方向:自主式交通、数字孪生、知识图谱等. E-mail: xpma@bjtu.edu.cn

  • 中图分类号: U29

Deep Mining and Association Recommendation Method for Railway Safety Knowledge Based on Multimodal Information Fusion

  • 摘要: 随着铁路信息系统向数字化、智能化深度转型,细粒度、可解释的安全知识推荐需求日益迫切。针对传统方法跨模态关联断裂与业务适配性不足等问题,研究了融合多模态信息与生成式推理的铁路安全知识深度挖掘与推荐框架。构建了层次化铁路安全知识图谱,并在此基础上对图结构应用Node2Vec算法提取业务逻辑约束下的拓扑特征;同时,采用轻量级Transformer文本编码器(GTE)获取每条安全条款的深度语义特征。针对2类特征贡献度难以平衡的问题,提出了可调加权融合策略,通过动态参数控制文本向量与图嵌入向量的融合比例,并引入协同验证机制,以余弦相似度与预设业务规则双重约束生成候选推荐列表。为进一步提升检索精度,设计了三级渐进式检索架构实现多模态特征的精细对齐与噪声抑制。最后,以DeepSeek-R1大语言模型为推理引擎,通过领域提示模板将检索结果自动转换可执行决策方案,增强推荐解释性与连贯性。实验采用某铁路公司27份安全制度文件,设置相似度阈值0.85、最大推荐条款数10;结果显示,本方法推荐准确率达95%,较传统方法提升8个百分点,场景适配度和可解释性显著增强。研究验证了多模态检索与生成式推理协同的优势,为铁路安全知识智能化服务由“精准推荐”向“智能决策”演进提供了坚实技术支撑。

     

  • 图  1  技术路线图

    Figure  1.  Technical route

    图  2  知识图谱构建逻辑

    Figure  2.  Construction logic of knowledge graph

    图  3  知识图谱表示

    Figure  3.  Knowledge graph representation

    图  4  随机游走过程

    Figure  4.  Random walk process

    图  5  向量构建和结合逻辑

    Figure  5.  Vector construction and combination logic

    图  6  基于跨模态对齐的关联推荐流程图

    Figure  6.  Flowchart of association recommendation based on cross-modal alignment

    图  7  综合相似度分布雷达图

    Figure  7.  Comprehensive similarity distribution radar map

    表  1  图谱元素及数目

    Table  1.   Graph elements and number

    图谱数据 获取方式 数目
    类别 名称
    实体 条款Ci 规则提取 824
    部门Dl 现有数据 32
    岗位Pk 现有数据 31
    专业Sl 现有数据 36
    关系 隶属关系Rd-<条款,部门_,部门> 专家标注 454
    隶属关系Rp-<条款,岗位_,岗位> 专家标注 305
    隶属关系Rs-<条款,专业_,专业> 专家标注 411
    相关关系Ra-<条款,关联_,条款> 实验计算
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    表  2  准确率

    Table  2.   Accuracy

    实验方法 推荐准确率/%
    文本嵌入方法 87
    本研究方法 95
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    表  3  条款推荐实验结果

    Table  3.   Term recommendation experiment results

    序号 基准条款 参考推荐条款 TOP1推荐条款
    本研究方法 文本嵌入
    1 849 653 653 794
    2 775 662 662 662
    3 795 654 654 767
    4 763 650 650 650
    5 790 650 650 650
    6 913 585 569 585
    7 796 768 768 655
    8 821 730 731 730
    9 824 732 732 732
    10 913 569 569 585
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    表  4  Top3候选条款示例

    Table  4.   Top 3 candidate clause examples

    序号 条款内容摘要 相似度
    1 轨枕空吊三级响应处置流程 0.936
    2 暴雨后线路检查标准 0.897
    3 轨距动态调整规范 0.873
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2025-03-04
  • 网络出版日期:  2025-10-11

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