Bachelor's Thesis

Classification of Passing Trains Based on Measured Data

Final Thesis 7.17 MB Appendix 299.63 kB

Author of thesis: Bc. Tomáš Novák

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Petr Hadraba, Ph.D.

Reviewer: Ing. Marie Mangová, Ph.D.

Abstract:

This bachelor's thesis deals with the classification of passing trains based on the dynamic mechanical response in the railway track. Automatic identification of railway vehicles from piezoelectric MFC sensor measurements is an essential first step for effective load monitoring and future predictive maintenance of railway infrastructure. The theoretical part summarizes the issue of track loading, defect formation, database systems for data storage, and classification methods. In the practical part, a structured reference database of 383 types of rolling stock used in the Czech Republic was created from public and semi-public sources. The core result is the development of a hybrid rule-based classification algorithm that analyzes time series from an MFC sensor located at an insulated rail joint. The algorithm utilizes cluster analysis and domain (heuristic) rules to suppress noise and reconstruct the logical train composition. The system was successfully tested on over 1300 real train passes on the Prague -- Olomouc line, with validation confirming its high reliability and accuracy, particularly for multiple units and standard passenger trains.

Keywords:

train classification, time series classification, railway transport, MFC sensor, piezoelectric measurement, rule-based classifier, railway vehicle database, dynamic track response, cluster analysis.

Date of defence

11.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Při obhajobě student nejprve prezentoval svou bakalářskou práci. Následně byly přečteny posudky a student odpověděl na dotazy oponenta. Poté členové komise položili následující otázky: - Prováděl jste nějakou analýzu významnosti příznaků, abyste zjistil, které vstupní veličiny jsou pro vyhodnocení nejdůležitější? - Jaká byla motivace této práce? Na závěr byla obhajoba hodnocena jako velmi dobrá.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Mechatronics (B-MET-P)

Composition of Committee

doc. Ing. František Šebek, Ph.D. (předseda)
Ing. Petr Procházka, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Petr Krejčí, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Stanislav Věchet, Ph.D. (člen)
Ing. Pavel Švancara, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Králík, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Petr Hadraba, Ph.D.

Pan Novák se ve své bakalářské práci zaměřil na problematiku identifikace kolejových vozidel z měřeného záznamu při respektování fyzikálních omezení řešené úlohy. První část práce tvoří důkladná rešerše a zajištění potřebných datových podkladů. V této souvislosti je třeba studenta zvlášť pochválit za usilovnou práci při vyhledávání, ověřování a sjednocování dostupných informací o kolejových vozidlech. Na základě těchto podkladů následně sestavil vlastní ucelenou databázi kolejových vozidel provozovaných v ČR.

S využitím této databáze poté navrhl klasifikační algoritmus umožňující identifikaci projíždějících vlaků na základě měřených dat. Za cennou považuji také diskusi nad limity navrženého algoritmu, ve které student prokázal schopnost kriticky hodnotit dosažené výsledky a uvědomovat si omezení zvoleného přístupu.

Rozsah odvedené práce odpovídá skutečnosti, že se student tématu aktivně věnoval již od konce druhého ročníku. Po celou dobu postupoval systematicky, samostatně a pravidelně konzultoval dílčí části řešení. Celkově práci hodnotím jako velmi zdařilou, s výrazným praktickým přesahem a zřetelným vlastním přínosem studenta.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods A
Scholarly contribution and originality A
Ability to interpret achieved results and draw conclusions A
Applicability of results in practice or theory A
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level A
Work with used sources including quotations A
Student's independence when working on the topic A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Marie Mangová, Ph.D.

Tato bakalářská práce se zabývá klasifikací projíždějících vlaků na základě naměřené odezvy ze senzoru umístěného na kolejnici (konkrétně izolovaném lepeném styku).

V první části práce se student zaměřuje na teoretický popis železniční tratě, dále popisuje různé druhy databází a klasifikací. Tuto část práce vnímám jako trošku slabší, neboť ne všechny části zde následně logicky navazují na praktickou část (například se zde vůbec nevyskytuje popis lepeného izolovaného styku, student pouze obecně popisuje železniční trať). V této části práce by mohlo být lépe citováno při zavádění pojmů, stejně tak jako u spousty obrázků chybí na ně odkazy. Dále převzané obrázky obsahují proměnné, které nejsou v textu nikde popsány. Navíc se zde vyskytuje množství zkratek bez uvedení významu. Jako faktická nepřesnost se zde vyskytuje popis železničního svršku a spodku přesně obráceně.

V praktické části práce pak student popisuje sestavení databáze kolejových vozidel, předzpracování dat a následně navrženou klasifikaci vozidel. Tuto část vnímám jako velmi zdařilou a je z ní vidět, že student odvedl značné množství práce. Uvítala bych zde akorát přesnější popis algoritmu detekce a eventuálně i nějakou alternativní metodu klasifikace.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods B
Scholarly contribution and originality A
Ability to interpret achieved results and draw conclusions B
Applicability of results in practice or theory A
Logical arrangement of thesis and its layout C
Grafic layout, used style and language level A
Work with used sources including quotations B
Topics for thesis defence:
  1. Proč nebyla jako referenční data při klasifikaci použita data podle jízdního řádu?
  2. Můžete uvést spolehlivost algoritmu detekce podle hlavních kategorií vlaků?

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová