Scheduled inspections of common crossings are one of the main cost drivers of railway maintenance. Prognostics and health management (PHM) approach and modern monitoring means offer many possibilities in the optimization of inspections and maintenance. The present paper deals with data driven prognosis of the common crossing remaining useful life (RUL) that is based on an inertial monitoring system. The problem of scheduled inspections system for common crossings is outlined and analysed. The proposed analysis of inertial signals with the maximal overlap discrete wavelet packet transform (MODWPT) and Shannon entropy (SE) estimates enable to extract the spectral features. The relevant features for the acceleration components are selected with application of Lasso (Least absolute shrinkage and selection operator) regularization. The features are fused with time domain information about the longitudinal position of wheels impact and train velocities by multivariate regression. The fused structural health (SH) indicator has a significant correlation to the lifetime of crossing. The RUL prognosis is performed on the linear degradation stochastic model with recursive Bayesian update. Prognosis testing metrics show the promising results for common crossing inspection scheduling improvement.
In this paper a novel and efficient computational framework to estimate the stress range versus number of cycles curves experienced by a cable due to external excitations (e.g., seismic excitations, traffic and wind-induced vibrations, among others) is proposed. This study is limited to the wind-cable interaction governed by the Vortex Shedding mechanism which mainly rules cables vibrations at low amplitudes that may lead to their failure due to bending fatigue damage. The algorithm relies on a stochastic approach to account for the uncertainties in the cable properties, initial conditions, damping, and wind excitation which are the variables that govern the wind-induced vibration phenomena in cables. These uncertainties are propagated adopting Monte Carlo simulations and the concept of importance sampling, which is used to reduce significantly the computational costs when new scenarios with different probabilistic models for the uncertainties are evaluated. A high fidelity cable model is also proposed, capturing the effect of its internal wires distribution and helix angles on the cables stress. Simulation results on a 15 mm diameter high-strength steel strand reveal that not accounting for the initial conditions uncertainties or using a coarse wind speed discretization lead to an underestimation of the stress range experienced by the cable. In addition, parametric studies illustrate the computational efficiency of the algorithm at estimating new scenarios with new probabilistic models, running 3000 times faster than the base case.
The corrosion of reinforcement leads to a gradual decay of structural strength and durability. Several models for crack occurrence prediction and crack width propagation are investigated in this paper. Analytical and experimental models were used to predict the bond strength in the period of corrosion propagation. The manner of flexural strength loss is calculated by application of these models for different scenarios. As a new approach, the variation of the concrete beam neutral axis height has been evaluated, which shows a reduction in the neutral axis height for the scenarios without loss of bond. Alternatively, an increase of the neutral axis height was observed for the scenarios including bond and concrete section loss. The statistical properties of the parameters influencing the strength have been deliberated associated with obtaining the time-dependent bending strength during corrosion propagation, using Monte Carlo (MC) random sampling method. Results showed that the ultimate strain in concrete decreases significantly as a consequence of the bond strength reduction during the corrosion process, when the section reaches to its final limit. Therefore, such sections are likely to show brittle behavior.
Recently, a smart farm technology is drawing attention as an alternative to the decline of farm labor population problems due to the aging society. Especially, there is an increasing demand for automatic harvesting system that can be commercialized in the market. Pre-harvest crop detection is the most important issue for the harvesting robot system in a real-world environment. In this paper, we proposed a real-time tomato instance tracking algorithm by using deep learning and probability models. In general, It is hard to keep track of the same tomato instance between successive frames, because the tomato growing environment is disturbed by the change of lighting condition and a background clutter without a stochastic approach. Therefore, this work suggests that individual tomato object detection for each frame is conducted by YOLOv3 model, and the continuous instance tracking between frames is performed by Kalman filter and probability model. We have verified the performance of the proposed method, an experiment was shown a good result in real-world test data.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.26
no.6
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pp.237-246
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2022
Based on the random-vibration-theory methodology, dynamic responses of nuclear facilities subjected to obliquely incidental and incoherent earthquake ground motions are calculated. The spectral power density functions of the 6-degree-of-freedom motions of a rigid foundation due to the incoherent ground motions are obtained with the local wave scattering and wave passage effects taken into consideration. The spectral power density function for the pseudo-acceleration of equipment installed on a structural floor is derived. The spectral acceleration of the equipment or the in-structure response spectrum is then estimated using the peak factors of random vibration. The approach is applied to nuclear power plant structures installed on half-spaces, and the reduction of high-frequency earthquake responses due to obliquely incident incoherent earthquake ground motions is examined. The influences of local wave scattering and wave passage effects are investigated for three half-spaces with different shear-wave velocities. When the shear-wave velocity is sufficiently large like hard rock, the local wave scattering significantly affects the reduction of the earthquake responses. In the cases of rock or soft rock, the earthquake responses of structures are further affected by the incident angles of seismic waves or the wave passage effects.
Purpose - The main purpose of the paper is to examine the variables affecting carbon emissions in different nations around the world. Research design, data, and methodology - To measure its impact on carbon emissions, secondary data has data of the top 50 Countries have been taken. The stochastic Impacts by Regression on Population, Affluence, and Technology (STIRPAT) model have been used to quantify the factors that affect carbon emissions. A modified version using Industry 4.0 and region in fundamental STIRPAT model has been applied with the ordinary least square approach. The outcome has been measured using both the basic and extended STIRPAT models. Result - Technology found a positive determinant as well as statistically significant at the alpha level of 0.001models indicating that technological innovation helps reduce carbon emissions. In total, 4 models have been derived to test the best fit and find the highest explaining capacity of variance. Model 3 is found best fit in explanatory power with the highest adjusted R2 (97.95%). Conclusion - It can be concluded that the selected explanatory variables population and Industry 4.0 are found important indicators and causal factors for carbon emission and found constant with all four models for total CO2 and Co2 per capita.
Proceedings of the Korean Institute of Building Construction Conference
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2020.11a
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pp.119-120
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2020
In order to establish an evaluation method that can quantitatively evaluate the fire safety of existing buildings in Korea, a stochastic approach is needed to consider the extent of damage in the event of actual fire, along with the operation and installation of facilities. Accordingly, as a basic study for the establishment of fire safety assessment methods for buildings, this study aims to analyze the results of safety inspection and the degree of damage caused by the operation of fire doors and fire shutters in order to derive the reliability of fire doors and fire shutters. As a result, the results of inspection of fire shutters and fire doors and the results of operation using fire statisticians are as follows. As a result of the inspection, the positive rate of fire doors was about 82% and 98% of normal operation was derived from the fire investigation.
The main idea of the framework is to seamlessly combine a reasonably accurate and fast surrogate model with the importance sampling strategy. Developing a surrogate model for predicting structures' dynamic responses is challenging because it involves high-dimensional inputs and outputs. For this purpose, a novel surrogate model based on cutting-edge deep learning architectures specialized for capturing temporal relationships within time-series data, namely Long-Short term memory layer and Transformer layer, is designed. After being properly trained, the surrogate model could be utilized in place of the finite element method to evaluate structures' responses without requiring any specialized software. On the other hand, the importance sampling is adopted to reduce the number of calculations required when computing the failure probability by drawing more relevant samples near critical areas. Thanks to the portability of the trained surrogate model, one can integrate the latter with the Importance sampling in a straightforward fashion, forming an efficient framework called TTIS, which represents double advantages: less number of calculations is needed, and the computational time of each calculation is significantly reduced. The proposed approach's applicability and efficiency are demonstrated through three examples with increasing complexity, involving a 1D beam, a 2D frame, and a 3D building structure. The results show that compared to the conventional Monte Carlo simulation, the proposed method can provide highly similar reliability results with a reduction of up to four orders of magnitudes in time complexity.
International conference on construction engineering and project management
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2013.01a
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pp.602-607
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2013
Financial risks associated with capital investments are often measured with different feasibility indicators such as the net present value (NPV), the internal rate of return (IRR), the payback period (PBP), and the benefit-cost ratio (BCR). This paper aims at demonstrating practical applications of probabilistic feasibility analysis techniques for an integrated feasibility evaluation of the IRR and PBP. The IRR and PBP are concurrently analyzed in order to measure the profitability and liquidity, respectively, of a cash flow. The cash flow data of a real wind turbine project is used in the study. The presented approach consists of two phases. First, two newly reported analysis techniques are used to carry out a series of what-if analyses for the IRR and PBP. Second, the relationship between the IRR and PBP is identified using Monte Carlo simulation. The results demonstrate that the integrated feasibility evaluation of stochastic cash flows becomes a more viable option with the aide of newly developed probabilistic analysis techniques. It is also shown that the relationship between the IRR and PBP for the wind turbine project can be used as a predictive model for the actual IRR at the end of the service life based on the actual PBP of the project early in the service life.
The comprehension and structural modeling of masonry constructions is fundamental to safeguard the integrity of built cultural assets and intervene through adequate actions, especially in earthquake-prone regions. Despite the availability of several modeling strategies and modern computing power, modeling masonry remains a great challenge because of still demanding computational efforts, constraints in performing destructive or semi-destructive in-situ tests, and material uncertainties. This paper investigates the shear behavior of masonry walls by applying a plane-stress FE continuum model with the Modified Masonry-like Material (MMLM). Epistemic uncertainty affecting input parameters of the MMLM is considered in a probabilistic framework. After appointing a suitable probability density function to input quantities according to prior engineering knowledge, uncertainties are propagated to outputs relying on gPCE-based surrogate models to considerably speed up the forward problem-solving. The sensitivity of the response to input parameters is evaluated through the computation of Sobol' indices pointing out the parameters more worthy to be further investigated, when dealing with the seismic assessment of masonry buildings. Finally, masonry mechanical properties are calibrated in a probabilistic setting with the Bayesian approach to the inverse problem based on the available measurements obtained from the experimental load-displacement curves provided by shear compression in-situ tests.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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