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隧道建设(中英文) ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (S2): 236-248.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2025.S2.021
江洪月1, 王帆1, 王志华2, *, 翟仕佶3
JIANG Hongyue1, WANG Fan1, WANG Zhihua2, *, ZHAI Shiji3
摘要: 为解决长距离隧道掘进过程中地质条件变化导致传统姿态预测方法难以实时更新的问题,构建一种基于增量集成双向长短时记忆网络(BiLSTM)的盾构姿态在线预测模型。通过实时学习新数据,动态更新模型权重,克服传统离线模型难以适应复杂地质条件变化的局限性。采用杭州地铁6号线北线101—450环盾构掘进数据,将旧数据通过核均值匹配(KMM)算法筛选并赋权后,与新数据合并形成数据集,以上一阶段模型为基础进行迁移学习生成弱学习器,并通过集成算法将多个弱学习器组合为强学习器进行预测。当弱学习器数量超过5个时,剔除性能最差的弱学习器,确保模型在保证精度的同时控制计算复杂度,满足实时更新需求。试验结果表明,该方法在地质条件突变段(401—450环)能够显著降低姿态预测误差,相较于传统离线模型,均方根误差(ERMS)降低44.52%,同时训练效率提升98.10%;此外,模型在不同阶段均保持较高的预测精度,尤其在复杂地质条件下展现了良好的自适应性与鲁棒性。