• 2023年第0卷第2期文章目次
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    • >TD-TF-TG矿冶工程
    • 无线网状网络路由协议在矿山应急通信中的应用研究

      2023, 23(2):429-439. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00429

      摘要 (312) HTML (0) PDF 5.56 M (367) 评论 (0) 收藏

      摘要:无线网状网络(Wireless Mesh Network,WMN)在矿山应急通信系统中的稳定拓扑结构以及高容量高速率的性能给路由协议的设计提出了新的要求,为了得出更适用于矿山应急的WMN路由协议,分类阐述了主动路由协议、按需式路由协议和混合式路由协议三类路由协议,并且从多方面介绍了AODV、AOMDV和HWMP三种常见路由协议的性能并分类综述了常见的改进措施,对于网络利用率问题,借助能量消耗的平衡策略进行改进,对于路由开销大的问题,从优化节点间的移动机制降低节点能耗方面改进,对于链路干扰的问题,从分配节点任务队列和预防网络热点两方面进行改进,结果表明AODV路由协议相较于其他协议更有优越性,最后,从Mesh网络管理和改进链路故障、数据机密性等路由问题展望未来的研究方向。

    • >TJ武器技术
    • 近距空中支援作战对武器弹药的需求研究

      2023, 23(2):440-447. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00440

      摘要 (216) HTML (0) PDF 2.54 M (300) 评论 (0) 收藏

      摘要:近距空中支援作战在现代战争中的地位日益凸显,是各军种联合作战的基本战术。武器弹药是近距空中支援作战实施毁伤目标的核心环节。近距空中支援的实施对改变地面作战的战场态势具有重要作用。本文针对历次战争的作战效果及经验教训,分析了近距空中支援作战对武器弹药的应用情况,针对现代近距空中支援作战的需求,描述了武器弹药精确制导、低附带毁伤、智能协同打击的发展趋势,总结了武器弹药对近距空中支援作战的作用,为未来近距空中支援作战对武器弹药的选择提供了依据。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 基于遥测光电容积脉搏波描记法的心率测量综述

      2023, 23(2):448-456. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00448

      摘要 (274) HTML (0) PDF 2.02 M (326) 评论 (0) 收藏

      摘要:遥测光电容积脉搏波描记法(remote photoplethysmography, rPPG)是一种无需接触即可实现心率等生理信号测量的技术,在重症监护、情绪感知、驾驶员状态评估等医疗和工业领域中都有较大的应用潜力。然而基于遥测光电容积脉搏波描记法的非接触心率测量容易受到光照、运动等多种因素干扰,为提高非接触式生理指标测量的精度,先前的国内外的科技工作者做了大量的研究工作。本文系统性的综述了基于rPPG的非接触式心率为代表的生理指标测量研究进展。首先,概述了rPPG技术的背景和原理,而后对比分析了基于rPPG心率测量的主流传统方法,此外对基于深度学习的rPPG心率测量最新研究进展进行了分类阐述,最后讨论了非接触心率测量的前景以及未来研究方向。

    • >U交通运输
    • 路表纹理多尺度特性表征及演化行为研究综述

      2023, 23(2):457-470. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00457

      摘要 (223) HTML (0) PDF 8.01 M (370) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了量化路表纹理的多尺度特征,厘清路表纹理的演化行为,概述了路表纹理尺度特征及其影响,总结了多尺度表征的数学理论方法,分析了表面纹理演化机理及磨光演化模型。结果表明:不同尺度的路表纹理影响着安全、环境、经济等方面。路表纹理在结构特性上具有统计几何、频谱及自仿相似特征。在路表纹理形成期,材料、级配及施工等决定了表面纹理水平,而在劣化期主要受到表面雨雪冰霜、沉积污染物以及荷载磨光等因素影响。解析胎-路接触应力是预测路表纹理磨光演化行为的有效途径。未来研究有必要研究纹理尺度之间的相关性、表面纹理与内部结构的映射关系、碳排放的量化关系以及接触状态理论力学等问题,为材料力学设计、快速检测评价及智能养护提供理论和应用支持。

    • >O3力学
    • 基于边界积分方程求解二维移动滚动接触问题

      2023, 23(2):471-477. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00471

      摘要 (104) HTML (0) PDF 3.75 M (202) 评论 (0) 收藏

      摘要:工程机械中,由于接触体之间的相对运动造成的损伤或疲劳一直是研究的重点。然而相对运动中,接触相对位置不断变化。为保证接触区应力精确模拟,需对所有可能接触区网格进行加密。为避免这一问题,本文采用网格更新法,保证仅当前时刻可能接触区网格需加密,并保证接触区节点一一对应。同时采用旋转坐标系法,推导出边界积分方程移动滚动前后时刻的等价性,避免积分重复计算。基于上述方法,提出二维移动滚动接触问题解方法并利用数值算例证明本文方法的有效性。

    • >P天文学、地球科学
    • 云南省地表太阳辐射模型适用性评价及优化

      2023, 23(2):478-486. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00478

      摘要 (88) HTML (0) PDF 7.49 M (912) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于当前辐射站点较少数据较难获取,且现有地表辐射估算模型在云南省的适用性不强,需要探究出适合云南省的高精度太阳辐射估算模型。利用气象和遥感数据筛选出海拔、日照百分率等7种因子构建出适用于云南省的多因子综合估算模型(Multi—factor Comprehensive Estimation Model,MFCE),并逐月计算模型中的参数及计算结果的精确度。MFCE模型各月相关系数均在0.7以上,比其他模型平均增长了0.3;均方根误差分布在16.21~33.73 MJ·m-2之间,比其他模型均有所下降。MFCE模型估算结果及精度较传统模型均有很大提升,该模型的提出对云南省太阳辐射的研究以及太阳能的合理利用提供帮助和科学基础。

    • 山东焦家金矿田锶、铅同位素特征及其地质意义

      2023, 23(2):487-493. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00487

      摘要 (139) HTML (0) PDF 9.93 M (237) 评论 (0) 收藏

      摘要:焦家金矿田是胶西北地区重要的金矿产地,金矿类型以破碎带蚀变岩型为主,其成矿物质来源及成矿地质体尚存争议。本研究成果采取了焦家金矿体深部样品,分析其同位素特征,研究成矿物质来源,探讨金矿成矿地质体。焦家金矿田金矿石黄铁矿87Sr/86Sr=0.711905~0.73245,按焦家金矿田平均成矿年龄120M返算的(87Sr/86Sr)i的值,其范围0.710441~0.711986,与郭家岭花岗岩较为接近。焦家金矿田金矿石黄铁矿208Pb/204Pb=37.683~38.103,207Pb/204Pb=15.43~15.547,206Pb/204Pb=17.04~17.44。焦家金矿田金矿体铅为地幔和下地壳的混合源。郭家岭型花岗岩与焦家金矿田金矿形成时间相近,分布空间相依,与金矿体同位素组成接近,成因上有密切联系,是金矿的成矿地质体。

    • 基于深度学习的页岩储层总有机碳含量预测方法

      2023, 23(2):494-501. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00494

      摘要 (151) HTML (0) PDF 7.26 M (255) 评论 (0) 收藏

      摘要:页岩储层总有机碳(Total Organic Carbon,TOC )含量的地震预测普遍采用密度回归拟合法,仅考虑了单因素的线性关系,预测结果误差较大。针对常规方法的不足,提出基于深度学习的TOC含量预测方法。首先,从测井资料中优选出与TOC含量曲线相关度相对较高的多个弹性参数曲线作为样本集输入数据,TOC含量曲线作为样本集输出数据,构建针对TOC含量预测的深度前馈神经网络模型;然后,调试网络模型结构,并利用共轭梯度法进行网络参数寻优;最后,将叠前振幅随偏移距变化(Amplitude Versus Offset,AVO )反演得到的弹性参数数据体输入到深度前馈神经网络模型,预测得到最终的TOC含量数据体。通过四川盆地页岩储层实际测井、地震资料的应用,对比了该方法相对于常规回归拟合法的优越性,验证了方法的实用性和可行性,为页岩储层TOC含量预测提供了新思路。

    • 华北平原典型区不同砂层井灌中水位水量变化差异特征—以滹沱河冲洪积扇藁城段为例

      2023, 23(2):502-508. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00502

      摘要 (95) HTML (0) PDF 7.86 M (367) 评论 (0) 收藏

      摘要:井灌作为地下水超采区治理中应用的一种重要回灌方式,具有占地面积小回灌效率高的优势,但不同砂层中回灌水入渗特征不同。本研究基于华北平原典型区砂层特征,通过研发井灌仿真扇体砂箱模型,开展粗中细三种砂层中不同定水位、定流量条件下的室内井灌实验,综合对比分析井灌过程中水量与水位的时空变化数据。结果表明:定水位稳定井灌条件下,沿水流方向粗中细砂介质中的水位均呈降低趋势,粗砂中降幅最小,细砂中最大;粗中细砂介质中的水位降低过程均可分为快速和慢速两段,分界点距井壁越来越近。定流量井灌条件下,随井内水位增长,粗中砂介质中回灌流量呈二次方增长,细砂介质中呈线性增长,粗砂中回灌流量大小对水位变化的响应最明显。井灌过程包含井周边储水、向远处扩散然后趋于稳定的过程,粗中砂介质中储水和扩散过程较快,达到稳定回灌用时约600s;细砂介质中储水和扩散过程较慢,达到稳定回灌用时约9500s。研究对开展地下水人工回灌工程选址、回灌砂层优选及回灌井布局优化具有一定的指导意义。

    • 基于无限斜坡模型的山区城镇地质灾害风险评价

      2023, 23(2):509-517. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00509

      摘要 (207) HTML (0) PDF 36.00 M (6064) 评论 (0) 收藏

      摘要:小面积大比例尺的城镇地质灾害风险评价研究一直是地质灾害风险评价研究领域一大难点,本文选取典型山区城镇作为研究区,基于无限斜坡模型,采用斜坡单元尺度,开展不同降雨工况条件下的地质灾害风险定量评价。在获取研究区精细化的调查数据和雨量数据的基础上,通过皮尔逊模型曲线,查询获得研究区不同降雨工况条件下的设计雨强。随后利用Green-Ampt模型中的非积水入渗部分公式计算不同降雨工况条件下的入渗深度,完成模型参数的赋值。基于ARCGIS平台,将完成赋值的参数图层代入无限斜坡模型对斜坡单元的危险性进行逐坡评价。再将不同工况条件下的危险性评价结果与研究区的易损性评价结果叠加,形成不同降雨工况条件下斜坡单元尺度的风险性评价结果。通过复核验证,本文论述的评价方法在小面积大比例尺的城镇地质灾害风险评价研究具有较高的评价精度,具备可操作性和合理性。

    • 基于确定性系数与支持向量机的滑坡易发性评价

      2023, 23(2):518-527. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00518

      摘要 (118) HTML (0) PDF 23.44 M (1272) 评论 (0) 收藏

      摘要:准确的滑坡易发性评价对防灾减灾具有重大意义。以略阳县为研究区,在确定性系数模型(CF)易发性分区的基础上,剔除极高和高易发区后选取非滑坡点,提取CF值为支持向量机模型(SVM)的输入值,采取灰狼优化算法得到最优参数建立CF-SVM模型对研究区进行预测,同时与随机选取的非滑坡点SVM模型进行对比。结果表明:CF-SVM模型在极高和高易发区涵盖了74.2%的历史滑坡点,且AUC达到0.95,均高于SVM模型,由此说明CF-SVM模型具有更高的准确率,并且证明了在CF模型基础上选取非滑坡单元的可行性。可为该区域的风险管理提供科学依据。

    • 基于优化核极限学习机的泥石流危险性评估

      2023, 23(2):528-535. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00528

      摘要 (86) HTML (0) PDF 8.11 M (172) 评论 (0) 收藏

      摘要:山区环境中泥石流的孕育受多种因素的影响,为提高泥石流危险性的预测精度,提出一种萤火虫算法(Firefly Algorithm,FA)优化核极限学习机(Kernel Based Extreme Learning Machine,KELM)的预测模型。首先,针对数据维度爆炸的问题,通过主成分分析( Principal Component Analysis,PCA)数据降维,使得留有大部分致灾特征信息的因子输入训练模型;然后,使用萤火虫优化算法更新核极限学习机的参数,将四川省北川县监测数据输入优化后的预测模型,并与其他传统机器学习算法进行对比分析,验证该算法的优越性;最后,使用多种指标综合评估模型的预测效果。结果表明,FA-KELM模型能够有效地简化数据结构,提高泥石流危险性预测的准确性,为泥石流灾害预测方面的研究提供参考和借鉴。

    • >S农业科学
    • 马铃薯的累积损伤特性

      2023, 23(2):536-541. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00536

      摘要 (120) HTML (0) PDF 4.12 M (230) 评论 (0) 收藏

      摘要:马铃薯在采收、加工和运输过程中易受挤压、碰撞等作用而产生损伤。本文切取鲜食马铃薯试样,使用质构仪进行压缩试验模拟挤压和碰撞损伤,通过一个试样的多次压缩模拟累积损伤。论文通过分析马铃薯试样在不被破坏的前提下受一次、多次压缩后的位移-负载关系,研究经过多次不同负载压缩后马铃薯的塑性形变规律,分析其在不同作用力多次作用下的累积损伤特性。结果表明:经多次累积作用,不会改变马铃薯的临界破坏点。马铃薯存在生物屈服点,当受力超过生物屈服点后可能不会破坏,但马铃薯会产生塑性形变,即损伤。得到了若经过多次压缩,马铃薯的损伤体积会累积增加,且当下一次压缩位移超出马铃薯试样压缩过的最大位移时,马铃薯的累积损伤体积增加较大;当下一次压缩位移小于马铃薯试样压缩过的最大位移时,累积损伤体积增加较小等损伤累积规律。研究结果对于马铃薯采收、加工、转运装备的减损设计有指导作用。

    • >TD-TF-TG矿冶工程
    • 基于曲线拟合的自动压滤机脱水过程优化

      2023, 23(2):542-549. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00542

      摘要 (94) HTML (0) PDF 2.45 M (197) 评论 (0) 收藏

      摘要:精矿的脱水是选矿工艺的重要环节,对精矿的后续加工工艺有着很大的影响。压滤机是选矿脱水过程的核心设备,优化压滤机的脱水过程有利于提高压滤机的工作效率。目前,大多少数对压滤机脱水过程优化的研究方法主要是通过大量的实验数据进行分析,或者是通过建立复杂的滤室网格进行仿真分析实现的。这些方法虽然能够得到精确的优化结果,但是都需要经过复杂的准备工作。本文基于曲线拟合的优化方法,分别对自动压滤机的压滤、压榨和干燥阶段进行了压滤机工作时间的优化分析,从而实现了自动压滤机脱水过程优化。结果证明该方法只需要一定量的实验数据就能够实现各阶段的工作时间优化,并且能够得到各阶段对应的拟合回归方程。最后与实际生产数据进行对比,证明了基于曲线拟合的压滤机脱水过程优化方法具有较高的准确性,取得了较为理想的优化结果,对生产具有一定的指导意义和参考价值。

    • >TE石油、天然气工业
    • 融合注意力机制的煤层气产量动态预测

      2023, 23(2):550-557. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00550

      摘要 (122) HTML (0) PDF 4.18 M (256) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提升煤层气产量的预测精度,提出融合注意力(Attention)机制并结合卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)和长短期记忆神经网络(long short term memory,LSTM)的煤层气产量动态预测模型。利用随机森林变量筛选方法,确定井底流压、动液面高度、套压、冲次为排采过程中影响煤层气产量的主控因素;利用CNN信息提取优势,提取煤层气排采数据的特征向量,并将特征向量作为LSTM网络的输入;再将LSTM隐含层融合注意力机制提取重要信息权重,有效解决信息长期依赖性和信息丢失。实验结果表明:融合注意力机制的CNN-LSTM煤层气产量动态预测模型各方面均表现较优。具体表现为:1. 模型预测性能较好,利用不同模型对比预测,改进后的煤层气产量预测模型精度最高,比标准的LSTM预测精度提升了3%~4%;2. 泛化性能较优,预测同一区块不同生产天数的6口煤层气井产量时,预测60天日产气量的平均相对误差均小于5%,预测200天日产气量的平均相对误差均小于8%。

    • 无隔水管海底泵举升系统井底压力计算与分析

      2023, 23(2):558-565. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00558

      摘要 (127) HTML (0) PDF 8.79 M (203) 评论 (0) 收藏

      摘要:在无隔水管海底泵举升系统(Riserless Mud Recovery System) 钻井中,当钻井泵停止工作时,可能会发生U型管效应,而U型管效应的发生势必会导致井底压力处于不平衡状,发生溢流的机率将大大增加。为了能够在U型管效应发生期间,对井底压力进行控制,保持井眼稳定,故开展了本次研究。通过建立RMR系统在停泵工况下的U型管效应环空返速数学模型,对RMR系统在该期间的环空返速和井底压力变化进行了模拟,分析了在恒定井底压力下海底泵入口压力和海底泵出口流量的变化规律。结果表明:海底泵入口流量越小,可调区间越大;钻井泵停泵前流量越大,维持井底压力恒定下的时间越短,钻井泵停泵前27 L/s、32 L/s、37 L/s和42 L/s时流量可调的截止时间分别为21 min、19 min、18 min和16 min。由此可见本研究形成了适用于RMR系统在该期间进行井底压力控制的流量调节方法,为实际作业时的井控方法和操作提供了理论指导。

    • >TK能源与动力工程
    • V形槽微通道阵列铝热管传热特性

      2023, 23(2):566-572. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00566

      摘要 (118) HTML (0) PDF 5.73 M (181) 评论 (0) 收藏

      摘要:为强化微通道阵列铝热管的传热性能,将V形槽应用于微通道阵列铝热管,利用R1336mzz(Z)、HFC4310mee和丙酮工质在不同倾角下对热管进行了传热特性研究。结果表明:V形槽微通道阵列铝热管的最佳充液比为23.2%,在45°~90°倾角范围内,热管在相同加热功率下具有较低的蒸发端温度且受倾角的影响很小,而在0~45°倾角下传热性能受角度的影响较大;在θ=90°和0°这两个特殊的角度下,不同的工质使热管呈现出不同的传热特性。当θ=90°时,填充丙酮的阵列铝热管热性能较好,最高等效导热系数可达到35.67 kW?m-1?K-1。而当θ=0°时,三种工质阵列铝热管的热性能尽管都有所下降,但仍保持较好的传热性能,其中丙酮阵列铝热管加热功率在0~160 W之间时,其等效传热系数均能达到垂直时的72.5%以上,最高等效导热系数也能达到22.28 kW?m-1?K-1,这归功于V形槽道能够提供较强的毛细驱动力,可缓解热管因重力作用弱化而带来的不利影响。

    • 纵向涡强化片式散热器换热性能的数值分析

      2023, 23(2):573-579. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00573

      摘要 (121) HTML (0) PDF 7.87 M (245) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高油浸式变压器用片式散热器的综合换热性能,在散热器空气侧安装新型六边形翼涡流发生器,通过数值模拟研究涡流发生器的纵向间距、攻角以及形状对片式散热器换热性能的影响,并运用场协同原理从速度场和温度场相协同的角度阐述纵向涡强化换热的机理。结果表明:同等面积下六边形翼的阻力因子较矩形翼有所增大,但其努塞尔数的提高更加显著;当六边形翼C涡流发生器布置间距为60 mm、攻角45°时,速度矢量与热流矢量间的夹角最小,速度场和温度梯度场协同性最好,散热器综合换热性能最佳,比普通片式散热器的综合换热性能提高26.52%。

    • 基于仿生结构对水平管降膜蒸发换热的模拟

      2023, 23(2):580-588. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00580

      摘要 (86) HTML (0) PDF 12.87 M (190) 评论 (0) 收藏

      摘要:水平管降膜蒸发器是广泛应用于海水淡化和化学工业等方面的换热设备。本文建立三维数值模型,采用VOF方法结合UDF程序对水平管外降膜蒸发过程的换热特性进行数值模拟研究,深入研究光管和强化管针对不同管间距、喷淋密度、蒸发温度和管径对液膜厚度以及平均传热系数的影响。模拟结果表明:在相同条件下,强化管的平均传热系数要明显高于光管,可见基于仿生学原理优化换热表面结构能有效提高水平管外降膜蒸发的换热效率。光管和强化管的平均传热系数随着蒸发温度的升高都呈上升趋势,随喷淋密度的增加呈先上升后减少的趋势。光管和强化管的平均换热系数随管间距的增大而增大,随喷淋密度的增加呈先增加后减少的趋势;换热管的平均传热系数随着蒸发温度升高而升高,随喷淋密度的增加呈先上升后下降的趋势。

    • 商场冷凝水耦合光伏/光热系统的应用分析

      2023, 23(2):589-595. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00589

      摘要 (115) HTML (0) PDF 6.22 M (214) 评论 (0) 收藏

      摘要:太阳能光伏光热(Solar photovoltaic-thermal, PV/T)技术将光伏和光热结合,可实现产电效率的提高和低品位热源的综合利用。基于商场空调冷凝水的实时回收量,本文建立了冷凝水水冷式PV/T系统,研究了该系统的性能和环境效益。在确定商场的空调冷凝水的逐时水量的基础上,将冷凝水水冷式PV/T系统与单一光伏(Photovoltaic, PV)系统的性能进行对比分析。结果表明,冷凝水水冷式PV/T系统通过收集制冷季商场内空调产生的大量冷凝水作为冷却介质,降低了光伏电池板的温度,典型日的光伏效率提升了17.78%,在整个制冷季,冷凝水水冷式PV/T系统较单一的PV系统净发电量增加了365.55 kW·h,具有6 938.27 kW·h的节能效益,可减排6.439 t二氧化碳。

    • >TM电工技术
    • 增强型三线圈电磁斥力机构的运动特性分析

      2023, 23(2):596-609. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00596

      摘要 (73) HTML (0) PDF 19.96 M (704) 评论 (0) 收藏

      摘要:为进一步优化高压直流断路器的刚分速度和始动时间,改善电磁斥力机构的运动特性,本文提出增加电磁吸力作为驱动力的增强型三线圈电磁斥力机构,采用运动学、瞬态电磁场以及电路理论进行数学模型耦合分析,运用有限元分析软件建立二维模型,求解其运动特性,最后通过仿真试验进行验证。首先,本文分析了不同参数对其运动特性的影响,其次,分析了合闸线圈介入时刻对其运动特性的影响,最后,对比分析了增强型三线圈模型与双线圈模型的运动特性差异。结果表明:增加电容容值和电容电压可以缩短行程时间,提高刚分速度,且三个线圈中改变运动线圈驱动电路参数的优化效果最佳;适当增加线圈匝数和截面宽度可以增大电磁驱动力,缩短始动时间;从0时刻介入可以最大限度提高机构的运动速度;同参数条件下,三线圈模型可在2ms内完成25mm行程,对应的双线圈模型在2ms内只能完成16mm行程。

    • 基于区块链的微网群交易机制及日前优化调度

      2023, 23(2):610-618. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00610

      摘要 (74) HTML (0) PDF 6.49 M (207) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着多能微网群结构逐渐形成,传统集中式电能交易中利益分配及交易安全的问题,造成各微网主体难以积极响应交易机制,且在交易过程中存在低效性、公正性等问题。本文提出了一种基于区块链技术的多能微网群市场交易机制,并辅助各微网制定日前调度计划。首先,通过区块链技术构建了微网群去中心化交易框架。然后,以智能合约为基础,建立了兼顾分时价格、权益系数等因素的微网群交易机制,设计了交易匹配与市场出清流程进行电能的合理分配。最后,构建多能微网日前优化调度模型,并进行交易流程模拟,为调度提供辅助决策方案。算例结果验证了基于区块链技术的微网交易机制的有效性,微网群调度模型可实现合理的交易双方匹配与电能分配。

    • 多时间尺度恢复策略融合的电力系统弹性优化

      2023, 23(2):619-625. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00619

      摘要 (100) HTML (0) PDF 6.20 M (212) 评论 (0) 收藏

      摘要:电力系统在遭受灾害冲击后快速恢复供电的能力对社会稳定与国家安全起着举足轻重的作用。本文融合快速紧急调度和慢速装备修复两个不同时间尺度恢复措施,提出了新能源电力系统的弹性优化方案。首先,考虑新能源出力的波动性,建立了在给定拓扑上新能源电力系统的优化调度模型。其次,为了解决灾后连接所有未被损坏设备构成的拓扑不一定是最优拓扑的问题,使用遗传算法对灾后电力系统进行拓扑重构。最后,考虑受损设备的顺序修复过程,使用贪婪算法计算每个设备修复序列,即每次优先选择修复能使系统供电效益增量最大的电力设备。仿真结果表明所提出的综合优化方法能有效提升新能源电力系统受灾后整个恢复过程的总体供电效益。

    • 基于SA-CS算法的含分布式电源配电网优化重构

      2023, 23(2):626-632. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00626

      摘要 (133) HTML (0) PDF 3.18 M (202) 评论 (0) 收藏

      摘要:电力行业作为拯救国民经济、社会和人类生活的基础产业,将面临重大改善,而作为电力系统重要组成部分的电网结构调整也应得到优化。本文针对配电网优化重构问题,以系统有功网络损耗最小、节点电压偏移量最小作为优化目标建立配电网重构目标函数;对于含分布式电源配电网系统,系统环形拓扑结构变得更加复杂,布谷鸟搜索算法容易出现收敛速度慢,容易陷入局部最优,后期收敛精度差的缺点,本文提出一种基于混合模拟退火布谷鸟搜索算法的配电网重构算法。通过引入模拟退火操作,提高算法收敛速度与精度。将该算法应该用于配电网重构问题,仿真结果表明相较于传统算法此算法有更快的收敛速度,同时有效的降低了配电网络的有功损耗,极大的提高了节点电压幅值;提高了配电网运行的稳定性与供电质量,对配电网安全经济稳定的运行提供了参考。

    • 35 kV输电线路复合横担极限承载力研究

      2023, 23(2):633-639. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00633

      摘要 (101) HTML (0) PDF 14.21 M (263) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,复合材料逐渐被广泛应用于输电杆塔横担结构中,为了研究复合材料横担的极限承载力,本文对35kV复合材料横担进行了极限承载能力试验,得到各个测点在不同横向载荷作用下的位移和应变;建立该复合横担的有限元模型,通过计算得到相应测点的位移和应变结果;结合试验与仿真结果,分析了复合横担在横向载荷作用下的变形规律;通过分析根部压接对复合横担极限承载能力的影响,提出了一种新的法兰与复合材料芯棒的连接方式。研究结果表明:当横向载荷达到16.91kN时,芯棒上表面与法兰开始脱离,当横向载荷达到29.81kN时,复合横担根部发生失效;结合仿真与试验结果,证实了复合横担根部压接脱离是决定复合横担极限承载力的重要因素之一;提出的新型根部连接方式可以有效提升复合材料横担的极限承载能力。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 基于ELM-SVR模型的装备关键部件寿命预测

      2023, 23(2):640-647. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00640

      摘要 (65) HTML (0) PDF 6.97 M (178) 评论 (0) 收藏

      摘要:摘 要 装备关键部件数量众多,其性能决定了武器系统的健康寿命。为解决单一模型预测精度不高的问题,提出了基于ELM-SVR模型的剩余寿命预测方法。使用ELM模型的隐层神经元激活函数将特征映射到高维空间,提高特征辨识度,对高维特征采用核函数SVR模型拟合,以软间隔函数代替均方误差函数为优化函数,有效提升了剩余寿命预测精度。依据多个装备关键部件的综合性能指标对其进行剩余寿命预测,实验结果表明:与ELM、SVR、KELM模型相比,平均预测精度分别提高了57.14%,44.44%,11.76%,可见ELM-SVR模型具有一定的泛化能力与鲁棒性,可显著提高剩余使用寿命预测精度。

    • 基于多传感器融合的隧道智能巡检系统

      2023, 23(2):648-655. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00648

      摘要 (100) HTML (0) PDF 11.19 M (192) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 基于各向异性的遥感影像匀光匀色算法

      2023, 23(2):656-664. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00656

      摘要 (259) HTML (0) PDF 25.64 M (512) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决现有的遥感影像匀光匀色方法关注重点停留在全局、半全局统计参数的变换基础上,存在全局性的特点,缺乏局部特征信息引导的内容驱动,无法顾及到每张影像内容的差异性,导致匀色效果不佳,影像对比度损失,残留色差明显等问题,本文通过分析影像间出现色差的本质原因,把同名特征在不同观测环境下的观测值作为观测条件,并辅助加以局部空间约束与改正量正则约束,研究构建针对具有重叠区影像集的各向异性优化方法,利用凸优化理论求解出特征点处的改正量,然后以此改正量作为锚点空间辐射至整幅影像,线性加权改正得到最优匀光匀色效果。结果表明本文提出的基于各向异性的遥感影像匀光匀色算法,相对于传统的匀光匀色算法,理论跟完备,无假设条件,效果更佳,重叠区域影像局部范围内色差更小。可见本文提出的匀光匀色算法具有效果的有效性,和对各向异性匀光匀色算法研究的参考价值。

    • 基于关联系数网络的电表异构信息提取方法

      2023, 23(2):665-673. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00665

      摘要 (49) HTML (0) PDF 9.29 M (651) 评论 (0) 收藏

      摘要:摘 要:针对拆回电表厂家和型号众多,人工分筛的数据录入效率低、准确率难以保证的问题,提出一种基于关联系数网络的电表异构信息提取方法。首先,利用连接文本提议网络(CTPN)定位型号文本,并利用密集连接卷积网络(DenseNet)和连接时序分类(CTC)识别,获取型号初步识别结果;其次,利用轻量化的实时快速目标检测(YOLOv4-Tiny)网络检测电表商标,获取厂家初步识别结果;再次,在验证集进行测试,获取合适的自适应关联系数;最后,基于厂家和型号的信息关联和二者初步识别结果,进行关联识别,提取电表异构信息。实验结果表明:文中提出的改进关联系数神经网络可有效提取拆回电表型号和厂家这两种不同结构的信息,准确率达到98.71%,提取单张电表信息平均耗时0.406s。与主流文本识别和目标检测算法相比,所提算法提高了拆回电表信息提取精度,有助于实现拆回电表信息的自动录入与建档。

    • 基于轻量化深度学习网络的数字仪表识别

      2023, 23(2):674-680. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00674

      摘要 (114) HTML (0) PDF 5.92 M (281) 评论 (0) 收藏

      摘要:数字式仪表常用于变电站、工厂等生产环境,是一种直观的设备监测仪器。然而当前数字式仪表的读取方式还依赖于人工巡检,手动记录等,这些传统的巡检方式来监测设备的运行状态大大降低了巡检效率。为了实现传统行业的数字化转型,本文提出基于轻量化深度学习的数字仪表识别方法,通过改进的YOLOv5的目标检测框架,针对数字仪表目标区域在整张图片大小不一致的情况,提出对于感兴趣区域(ROI)的迭代目标检测方法,首次检测将感兴趣区域进行检测并切割统一到相同的尺度,随后迭代检测网络针对感兴趣区域内的字符进行检测并分类,以达到精确读数的目的。为提升多尺度检测性能,本文采用Res2Net模块主干网络中的的残差模块。采用GIoU取代通用的IoU作为位置损失函数加速模型训练效果的收敛。实验表明,改进后的框架实现了99.62%的准确率和99.55%的召回率,相比基线网络分别提升了12.72%和5.85%。通过将框架在边缘计算平台上的终端部署,在实际生产中取代了人工巡检,实现了商业化运行。

    • 基于融合注意力机制与CNN-LSTM的人体行为识别算法

      2023, 23(2):681-689. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00681

      摘要 (223) HTML (0) PDF 5.71 M (307) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决单一的卷积神经网络(CNN)缺乏利用时序信息与单一循环神经网络(RNN)对局部信息把握不全问题,提出了融合注意力机制与时空网络的深度学习模型(CLA-net)的人体行为识别方法。首先,通过CNN的强学习能力提取局部特征;其次,利用长短时记忆网络(LSTM)提取时序信息;再次,运用注意力机制获取并优化最重要的特征;最后使用softmax分类器对识别结果进行分类。仿真实验结果表明,CLA-net模型在UCI HAR和DaLiAc数据集上的准确率分别达到95.35%、99.43%,F1值分别达到95.35%、99.43%,均优于对比实验模型,有效提高了识别精度。

    • 面向城市超低空物流场景的最小风险路径规划算法

      2023, 23(2):690-698. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00690

      摘要 (94) HTML (0) PDF 10.22 M (236) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着城市超低空物流运输场景的迅速发展,无人机路径规划的安全性显得尤为重要,针对现有路径规划算法无法满足超低空物流运输无人机在密集障碍物场景下进行安全轨迹规划的问题,本文基于A*算法,将三维环境依据飞行高度划分为多个高度层,以规划风险最小轨迹为目标,从时间、风险两个维度对A*算法的成本估计函数进行重构,从而提出面向城市超低空物流场景的最小危险路径规划算法。仿真实验一表明,本文提出的最小风险路径规划算法在3种不同城市场景,15种不同运行环境中,相比于传统轨迹规划算法,规划得到的路径安全距离平均增加60%,安全性显著提高;本文也将该算法应用于多无人机多高度层的复杂城市场景中,实验结果表明,本文提出的最小风险路径规划算法在兼顾航程的同时可以为多架无人机规划安全性更高的路径;在实验三中运用蒙特卡洛法证明本文算法在路径规划算法中的可靠性与鲁棒性,为城市超低空物流场景提供了安全性更高的路径规划方法。

    • 基于螺线拟合的高精度接触角测量方法

      2023, 23(2):699-706. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00699

      摘要 (47) HTML (0) PDF 9.87 M (212) 评论 (0) 收藏

      摘要:液滴在表面上的接触角是表征材料表面性能的重要参数,在流体力学、表面化学、医学等学科中具有重要应用。高精度的接触角测量与三相接触点的准确定位和拟合曲线的吻合程度密不可分,因此提出一种新的接触角测量方法。首先,基于Harris角点检测算法实现液滴三相接触点的自动检测,通过角点间的距离进行筛选,在筛选出角点的基础上进行亚像素角点检测,得到精确的三相接触点的位置。其次,针对多项式曲线拟合疏水和超疏水液滴轮廓不准确的问题,使用对数螺线和阿基米德螺线对液滴轮廓进行拟合,并求出拟合曲线在三相接触点处的切线,得到准确的接触角测量值。最后,对多幅液滴图片进行测量验证,结果表明本方法不仅适用于测量静态接触角,还适用于测量动态接触角,且接触角自动测量结果与电子量角器测量结果基本一致。

    • >TU建筑科学
    • 三层圆环摩擦弹簧的静力性能分析

      2023, 23(2):707-715. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00707

      摘要 (188) HTML (0) PDF 9.73 M (198) 评论 (0) 收藏

      摘要:在圆环摩擦弹簧(Ring Friction Spring,简称RFS)的基础上,提出了一种新型三层圆环摩擦弹簧(Three-layer Ring Friction Spring,简称TRFS)。首先,介绍其基本构造形式,分析其工作机理,推导其滞回行为的理论公式。其次,采用ABAQUS软件建立多组弹簧精细化有限元分析模型,并与理论计算结果进行对比,验证模型的准确性。进而分析不同参数对弹簧的滞回行为和截面应力分布状态的影响。结果表明,TRFS的滞回行为表现为“三角形”滞回模型,其加卸载阶段刚度和耗能能力受内外环倾角和摩擦系数的影响较大,而截面应力分布状态则主要受到内外环倾角的影响,且与相同规格的RFS相比,在产生相同轴向往复位移前提下,TRFS具备更大的承载能力、自复位能力及绝对耗能,内部空间的利用率更高。

    • 基于优化模糊数学方法的黄土边坡稳定性评价

      2023, 23(2):716-721. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00716

      摘要 (115) HTML (0) PDF 4.31 M (187) 评论 (0) 收藏

      摘要:黄土地区的滑坡灾害严重制约了地区经济的发展,因此快速准确的评价边坡的稳定性具有重要意义。首先,考虑诱发黄土滑坡因素具有不确定性和模糊性的特点,提出了重要性比较法用于评价因素集的权重;其次,引入模糊可变集合方法用于求解黄土边坡稳定性影响因素的隶属度;最后,利用级别特征值法实现了边坡稳定性等级分级,并基于MATLAB软件编译了边坡稳定分级方法程序,形成了一种快速准确的边坡稳定性分级方法。为验证本文评价方法的准确性对已有文献中燕麦沟、道南隧道两黄土边坡进行了稳定性分级评价,评价结果与已有文献结果一致,证明了评价方法的正确性。在此基础上对黄-延高速某一黄土边坡开展了稳定性评价分析,以长期的监测数据为佐证,进一步验证了本文的评价方法适用于黄土边坡的稳定性评价。

    • 泥岩地基及嵌岩灌注桩的承载特性试验

      2023, 23(2):722-730. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00722

      摘要 (73) HTML (0) PDF 8.29 M (192) 评论 (0) 收藏

      摘要:红土崖组(KwH)泥岩是一种分布于青岛地区的白垩系王氏群泥岩,是一种非典型的黏土岩,其透水性弱,具有一定的膨胀特性。为研究泥岩的物理力学性质、变形特性及嵌入泥岩中灌注桩的承载特性,以红土崖组(KwH)泥岩为试验对象,在青岛某地区开展了泥岩常规物理力学试验、泥岩地基及泥岩地基中嵌岩灌注桩的静载荷试验。试验结果表明,红土崖组(KwH)泥岩含砂,吸水膨胀率较小,是一种非膨胀性岩;全风化及强风化泥岩地基的P-s曲线基本呈缓变型;而中风化泥岩地基在破坏时发生了压裂及隆起,P-s曲线呈陡降型,而且变异性较大。该场地泥岩地基中灌注桩分别加载至10800 kN、12960 kN,试桩均未发生破坏,嵌岩灌注桩的桩侧摩阻力和桩端阻力均未充分发挥;中风化泥岩的承载力较高,可作为桩基理想的持力层;泥岩具有初始损伤特性,且随着应力水平的提高其损伤逐渐加剧。研究成果对青岛地区泥岩地基中的工程建设具有参考价值。

    • 光纤光栅传感器对预应力锚索的受力监测

      2023, 23(2):731-739. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00731

      摘要 (124) HTML (0) PDF 11.52 M (203) 评论 (0) 收藏

      摘要:预应力锚索的受力状态监测特别是锚索内应力分布的监测是目前工程领域一大难题。本文提出将准分布式光纤布拉格光栅(FBG)内嵌至锚索材料-钢绞线中心丝的技术,以实现对其受力状态及应力分布进行监测。基于此技术,结合FBG监测原理和锚索锚固理论,以锚索锚固长度、FBG布设位置及数量为主要变化参数,设计了FBG自感知钢绞线材料并将其浇筑于钢管内作为锚索模型试件;并对FBG自感知钢绞线材料进行张拉标定试验和钢管锚索拉拔试验。张拉标定试验表明,内嵌于钢绞线中心丝材料中的准分布式FBG传感器成活率为100%,应变灵敏度集中在0.0012,应变-波长的拟合度皆超过0.999。拉拔试验结果表明,内嵌式FBG传感器可有效监测全长粘结型锚索轴力分布规律;且传感器可实现对锚固段、自由段应力传递规律的定点监测;为锚索浇筑长度的设计、张拉应力的补充提供了计算依据。

    • 高温荷载耦合作用下地聚物砂浆损伤模型研究

      2023, 23(2):740-747. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00740

      摘要 (109) HTML (0) PDF 13.21 M (306) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究高温对地聚物砂浆的力学性能与导热性能的影响,以温度为变量设置了25℃、200℃、400℃、600℃、800℃这5种温度进行常规导热试验和单轴压力试验。试验获取了导热系数、应力-应变全曲线、抗压强度、峰值应变、切线模量等参数指标,并对不同高温作用后的地聚物砂浆进行了SEM和XRD试验,深入分析了不同温度对其力学性能与导热性能的影响规律,并建立了地聚物砂浆高温损伤模型。结果表明:(1)随着温度的升高,地聚物砂浆的导热系数呈现逐渐下降的趋势,温度为200℃时,相比于其他温度的导热系数下降幅度明显;(2)高温使地聚物砂浆的力学性能随温度的升高不断降低,并且随着温度升高,高温劣化作用越来越显著,使强度迅速下降;(3)高温会导致地聚物砂浆内部裂缝逐渐增多、C-S-H胶凝物质减少,在温度为600℃时C-S-H胶凝物质基本消失,800℃发生固相反应生成钙铝黄长石且砂浆内部细小裂缝转变为贯通型大裂缝;(4)建立了地聚物砂浆高温损伤模型。

    • 基于景观织补理论的城市街道景观分析

      2023, 23(2):748-761. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00748

      摘要 (101) HTML (0) PDF 34.74 M (14436) 评论 (0) 收藏

      摘要:我国城市正面临存量精细化建设的新阶段,城市街道景观的破碎化导致了部分街道忽略了其承载市民公共活动的重要功能。以破碎环境织补和连接为理念的景观织补理论对街道景观建设具有指导意义。本文总结了街道景观织补理论的特征,使用金字塔场景分析网络(pyramid scene parsing network,PSPNet)分析哈尔滨市1098条街道的街景影像,并以景观织补理论为视角分析哈尔滨市街道景观质量,最终发现研究区域内建筑与天空界面的变化剧烈程度、街道围合度、线密度、建筑可视因子、步行道路、各类兴趣点(point of interest,POI)的密度分布相似,均呈中心高四周低的分布态势,而植物界面变化剧烈程度、天空可视因子、植被可视因子、交通标识在图像中的占比、机动车道路在图像中的占比分布相反。本研究揭示了哈尔滨城市街道景观织补理论特征的分布和内在关系,丰富了景观织补理论研究体系,以期为城市视角下街道景观织补策略提供一定思路。

    • >TV水利工程
    • 弹性/黏弹性混合管道瞬变流参数校核方法

      2023, 23(2):762-769. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00762

      摘要 (85) HTML (0) PDF 6.84 M (177) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究弹性管道与粘弹性管道串联混合连接的管道系统瞬变流压力波动的影响规律,设计并搭建了弹性/粘弹性串联混合管道系统瞬变流实验台,分别是镀锌钢管、镀锌钢管与聚丙烯(polypropylene,简称PPR)管混合管和镀锌钢管与聚乙烯(polyethylene,简称PE)管混合管。在不同初始流量情况下,分别对三种管道系统进行了瞬变流实验,基于实验数据,对粘弹性管道瞬变流模型结合一维拟稳态摩阻模型的参数进行校核,并提出了混合管道瞬变流参数校核方法。结果表明:使用粘弹性管道替换部分弹性管道会使得瞬变流压力波峰值衰减幅度下降,钢管/PPR混合管道相比钢管/PE混合管道具有更大的下降幅度。改变初始流量不会引起压力波相位发生改变,其对粘弹性效应产生的影响可以忽略不计。此外,应用一维拟稳态摩阻模型可以较准确地模拟混合管道瞬变流的压力波动过程,本文所提出的混合管道瞬变流参数校核方法可简便且准确地校核混合管道瞬变流参数,为工程中混合管道瞬变流的数值计算提供参考依据。

    • >U交通运输
    • 车路协同环境下公交车队车速优化调控方法

      2023, 23(2):770-776. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00770

      摘要 (129) HTML (0) PDF 3.87 M (246) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市公共交通系统具有服务频率高、客流需求大、运行环境复杂等主要特点,公交车辆之间串车、交叉口延误、站点延误等问题较大,严重影响了公交系统的运输效率以及服务可靠性。公交优先控制是降低公交车辆在信号控制交叉口延误的有效方法,然而当前研究主要考虑公交车辆的通行效率需求,欠缺考虑公交车辆之间的串车以及交叉口下游站点由于泊位数不足而导致的排队延误问题。本研究基于车路协同环境提出了一种公交车队运行速度调控方法,让公交车辆以协同车队的方式主动适应信号配时相位;同时,对协同车队引入准入规则,使得协同车队同时满足串车预防与下游站点停靠泊位数约束的双重要求。实例研究结果表明:该方法在显著降低信号控制交叉口公交车辆停车延误的同时,可以有效避免同一线路公交车辆的串车现象以及站点排队进站情况,实现了公交运行效率与可靠性的双重提升。

    • 废机油再生SBS改性沥青性能及再生机理

      2023, 23(2):777-784. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00777

      摘要 (78) HTML (0) PDF 6.40 M (268) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究废机油对老化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(styrene-butadiene-styrene, SBS)改性沥青的再生效果及再生机理。采用沥青加速老化试验模拟长期老化过程制备老化SBS改性沥青,分别添加不同含量的废机油制备再生沥青,并结合沥青物理性能、流变性能试验评价再生SBS改性沥青性能。在此基础上,采用红外光谱试验、四组分分析试验、荧光显微分析试验探究废机油再生SBS改性沥青机理。研究结果表明:老化后SBS改性沥青针入度与延度降低,软化点与粘度增加,废机油的掺入将会增加老化SBS改性沥青针入度与延度,降低软化点与粘度,且与废机油掺量呈正比;废机油的使用将会降低再生SBS改性沥青的高温流变性能,提高再生SBS改性沥青的疲劳寿命;废机油能够降低老化SBS改性沥青劲度模量,对蠕变速率指标影响不显著;SBS改性沥青在老化过程中SBS发生破坏,沥青中的羰基与亚砜基含量增加,而废机油的掺入将会降低老化沥青中羰基与亚砜基含量,属于物理再生过程;SBS改性沥青老化后,饱和分、芳香分含量减少,胶质、沥青质含量增加,而废机油掺入后影响则反之;废机油的掺加将会使断裂的SBS分子部分溶胀,恢复沥青性能。

    • 钢渣粉/聚酯纤维沥青混合料水稳定性研究

      2023, 23(2):785-793. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00785

      摘要 (63) HTML (0) PDF 15.74 M (184) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了实现钢渣粉在沥青路面中的可持续利用,同时结合河南省冬季冰雪天气下路面的除冰情况,本文研究掺有聚酯纤维与钢渣粉沥青混合料的水稳定性。制备4种聚酯纤维掺量(0%、0.3%、0.4%、0.5%)AC-13沥青混合料开展复盐(掺量配比为NaCl:CaCl2:CH2COONa=1:1:2)冻融循环劈裂试验,结果表明聚酯纤维掺量为0.4%时,沥青混合料水稳定最好;在最佳纤维掺量下制备5种替代率(0%、25%、50%、75%、100%)钢渣粉沥青混合料,采用冻融劈裂抗拉强度比(TSR)确定最佳钢渣粉替代率为75%,混合料水稳定性最佳;通过冻融腐蚀因子K评价沥青混合料的抗侵蚀性能,结果表明:聚酯纤维/钢渣粉沥青混合料的抗侵蚀性能最强,聚酯纤维沥青混合料次之,普通石灰岩沥青混合料最弱。通过电镜扫描(SEM)、X射线衍射(XRD)技术探索钢渣粉/聚酯纤维沥青混合料界面粘附作用的改性机理。微观分析表明:掺量为0.4%的聚酯纤维形成的纤维网状结构以及沥青、钢渣粉(75%的替代率)和矿粉三者存在界面能量作用可以很好地改善沥青混合料的水稳定性。

    • 时变效应下自锚式悬索桥车载响应演变规律

      2023, 23(2):794-801. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00794

      摘要 (67) HTML (0) PDF 14.65 M (184) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究长服役期内混凝土收缩徐变、环境温度变化对车载作用下自锚式悬索桥主梁应力状态演变的影响规律,建立了山东省湖南路大桥ANSYS精细化实体有限元模型,分析了30 a运营期内混凝土收缩徐变、5 ℃~20 ℃温升工况下超宽箱梁底板的应力变化规律。结果表明:随着桥梁运营年限增加,箱梁底板纵向压应力逐渐减小,30 a期时部分位置出现0.085 MPa的纵向拉应力;箱梁底板与最外侧腹板交接处出现2 MPa的横向拉应力,需优化横向预应力筋的布置方式。桥梁运营30 a时,在1.0~1.6倍对称等效设计活荷载下,箱梁底板与内侧腹板交接处的纵向拉应力达到1.06~2.70 MPa。桥梁运营30 a并且环境温度升高5 ℃时,在对称等效设计活载下,箱梁底板部分区域的纵向拉应力超过混凝土抗拉强度,20 °C温升使得底板最大纵向拉应力达到8.65 MPa。

    • 邻近堆载诱发既有隧道受力变形研究

      2023, 23(2):802-809. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00802

      摘要 (93) HTML (0) PDF 5.36 M (152) 评论 (0) 收藏

      摘要:地表堆载会引起邻近土体产生沉降变形,进而会对地下空间中的邻近隧道造成安全威胁。为了获得邻近既有隧道受到地表作用的影响,采用Boussinesq解获得地表堆载对邻近既有隧道的竖向附加应力,将既有隧道简化成搁置Vlasov地基模型的Euler-Bernoulli梁,引入既有隧道侧向土体影响,进一步获得隧道在邻近堆载作用下的变形响应。通过与既有工程案例数据对比分析可知:该方法理论解析与监测数据较为接近,验证了方法的可靠性;与该方法退化解析对比,本文方法更贴近工程实测数据。参数研究表明:隧道与堆载中心间距的增大会引起隧道纵向位移及内力的减小;堆载荷载的增大会引起隧道纵向位移及内力的增大;随着既有隧道刚度的逐渐增大,隧道纵向位移会逐渐减小,但会引起既有隧道内力的增大。

    • 基于收敛-约束法的软岩隧道初支时机估算——以义永公路枫坑隧道为例

      2023, 23(2):810-822. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00810

      摘要 (77) HTML (0) PDF 20.71 M (366) 评论 (0) 收藏

      摘要:围岩纵向变形曲线能直观、有效地反映隧道开挖过程中洞壁围岩变形受掌子面前端“空间效应”的影响,为支护结构施作的最佳时机提供理论依据。以某软岩大断面隧道为例,基于Unlu和Gercek推导围岩纵向变形曲线方程(位移释放系数),在综合考虑泊松比和弹性模量以及粘聚力、内摩擦角、爆破参数等提出优化改进;运用FLAC3D分析改进围岩纵向变形曲线方程的合理性和有效性。结果表明:(1)围岩纵向变形曲线方程与弹性模量以及粘聚力、内摩擦角呈非线性正比关系,与爆破参数呈非线性反比关系;(2)对比现场监测数据与理论计算数据发现Unlu和Gercek推导围岩纵向变形曲线方程在x>=0段偏差较大,提出增加“扩大收敛函数”提高其精度,相关系数由原来的R-square=0.8左右,提高到R-square=0.95左右;(3)通过与数值模拟数据对比,改进后的围岩纵向变形曲线方程能更好的与其相吻合,证实了改进后的围岩纵向变形曲线方程更具有合理性和实用性;(4)提出围岩位移增量出现陡增点时的位移释放系数值为施加支护的最佳时机,得出Ⅲ级围岩在长台阶法施工施作时,距掌子面x=2.24m左右处开始施作支护为最佳,Ⅳ级围岩在采用CRD工法施作时,距掌子面x=1.47m左右处开始施作支护为最佳。

    • 拓扑理论下乡村路网布局算法设计

      2023, 23(2):823-830. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00823

      摘要 (48) HTML (0) PDF 3.34 M (164) 评论 (0) 收藏

      摘要:乡村振兴背景下,乡村居民出行需求和乡村路网布局理论建设极为重要。为了提高乡村路网效率,设计基于拓扑理论的乡村路网布局算法。该方法考虑径向网络的拓扑结构,并计算了城乡交通的特征。根据特征计算结果,采用灰度相关分析方法计算了交通节点重要性指标的目标权值。结合交通节点的动态聚类结果,构建乡村道路布局规划模型,并以出行时间为目标求解该模型,完成布局规划算法的设计。结果表明,该算法在提高效率的基础上,较传统的样条法和GIS-TransCAD法,能够有效地改善城乡道路分布的平衡性和连通性。

    • 面向不平衡数据集的SMOTENC-XGBOOST驾驶人交通安全评估模型

      2023, 23(2):831-837. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00831

      摘要 (179) HTML (0) PDF 2.16 M (310) 评论 (0) 收藏

      摘要:为深入挖掘驾驶人因素与交通事故之间的关系,提出一种基于SMOTENC和极端梯度提升(extreme gradient boosting, XGBoost)的驾驶人交通状态优劣分类算法。首先针对交通事故发生与否不平衡的特点,使用SMOTENC算法对数据进行上采样并在采样过程中加入随机扰动,解决了数据不平衡问题。然后使用Embedded算法结合L1正则化,通过模型评估完成对特征子集的选择。最后使用机器学习的方法将XGBoost算法用于执行数据的特征提取和分类过程。实验表明,在对驾驶人的交通状态进行综合评价的任务上,XGBoost模型的准确率为99.85%,相较于随机森林、支持向量机等对照组模型,提升了约1.12%-1.80%。除此之外,使用SMOTENC算法对数据不平衡问题进行处理后,通过混淆矩阵观察到模型对于好坏个体均具备较好的识别能力。

    • >V航空、航天
    • 增升装置连式襟翼噪声抑制技术试验研究

      2023, 23(2):838-844. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00838

      摘要 (88) HTML (0) PDF 9.49 M (204) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对L1T2翼型增升装置襟翼边缘噪声的特征,设计了两种不同偏角下的连式襟翼模型,通过声学风洞试验,开展了连式襟翼的襟翼边缘噪声的抑制技术研究。试验采用传声器相位阵列以及远场线阵,结合波束形成、声压级积分、频谱分析等方法,测量了不同襟翼偏角和迎角下连式襟翼的降噪效果。研究表明:襟翼偏度30°时,襟翼边缘噪声是L1T2翼型増升装置襟翼噪声的主要噪声源,集中在5kHz-16kHz频率范围内;襟翼偏度30°时,连式襟翼的噪声效果明显,部分频率下的最大降噪量可达9dB;此外,连式襟翼的降噪效果随着迎角的增大略有减小。

    • 基于改进断裂点理论的机场吸引范围界定

      2023, 23(2):845-856. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00845

      摘要 (96) HTML (0) PDF 5.13 M (153) 评论 (0) 收藏

      摘要:合理界定机场吸引范围,是构建坚固民航运输网络的关键环节。现有的机场吸引范围界定方法,很少考虑与其衔接的地面交通网络,以及旅客出行偏好的影响。为提高机场吸引范围的实用性,本文以城市断裂点理论为基础,对其中的重要参数予以改进。首先,以综合交通运输为背景,指出发达的公路和铁路运输网络对民用机场具有很大的竞争与促进作用,并提出以地面交通出行时间为量化标准的吸引范围界定方法。然后,为分析旅客出行偏好的行为机理,针对于与机场衔接的地面交通网络来建立离散选择模型。其次,将研究区域的机场所在城市看作是一个整体,运用专家评价法和熵权法综合确定机场的吸引规模,并通过机场吞吐量与城市对外出行总量针对机场规模进行修正。最后,通过算例验证改进模型的实际可操作性,为确定多机场系统吸引范围界定提供新的思路和方法。

    • >X环境科学、安全科学
    • 首都功能核心区城市森林公园冷岛效应评价

      2023, 23(2):857-862. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00857

      摘要 (75) HTML (0) PDF 3.65 M (233) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究首都功能核心区新建小型城市森林公园缓解城市热岛效应的能力,本研究以广阳谷城市森林公园为研究对象,基于RS和GIS完成了2014年、2017年和2019年公园内及周边区域的地表温度反演,同时结合长期定点监测公园内外空气温湿度,分析城市森林公园内及周边冷岛效应。结果发现:广阳谷城市森林公园建成后,在园外100米范围内有一定的降温效果。相比建成前,2017年和2019年其100米缓冲区内热岛区域占比分别减少了4.83%和1.38%,地表平均温度比核心区分别降低了0.72℃和1.15℃,说明公园建成以来,充分发挥了冷岛作用;公园内各测点在10:00-17:00的平均温度低于对照点1.65℃,公园内部的相对湿度比对照点高2.68%;3月到8月公园内各点的平均温度比对照点低0.67℃,在3月、4月、6月和7月公园内各点的平均湿度比对照点高1.82%,说明森林公园在此段时间发挥着降温增湿的作用。

    • 双酚类化合物对人胚肾细胞HEK293的毒性和氧化应激的研究

      2023, 23(2):863-869. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00863

      摘要 (109) HTML (0) PDF 6.31 M (191) 评论 (0) 收藏

      摘要:双酚类化合物(bisphenols, BPs)是一类新型环境有机污染物,BPs排放到环境介质后经多种途径进入生物体并在体内蓄积,已逐渐成为威胁环境和健康的重要风险因子。为探明BPs对人体健康的潜在毒性效应,本研究选取人胚肾细胞HEK293作为模型,通过测定细胞活力、胞内活性氧含量、氧化应激参数(SOD、GSH、MDA)及细胞内钙离子水平,比较了BPA、BPS、BPF和BPAF对HEK293细胞的毒性影响。结果表明,BPA、BPS、BPF和BPAF能够不同程度的抑制HEK293细胞活力,通过促进氧化应激产生 ROS,降低抗氧化能力,迅速提高细胞内Ca2+水平,诱导HEK293细胞损伤。在本研究所选的浓度范围内,BPAF对HEK293细胞的毒性影响最大,BPA和BPF对HEK293细胞的毒性影响次之,BPS对HEK293细胞的毒性影响较小。本研究为深化了解双酚类化合物的毒理学系统研究和风险评估提供参考依据。

    • 慢滤-消毒对二级出水中污染物去除及影响因素

      2023, 23(2):870-877. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00870

      摘要 (92) HTML (0) PDF 13.26 M (204) 评论 (0) 收藏

      摘要:再生水回用是解决水资源危机的重要途径,但是城市污水厂二级出水中仍含有大量的污染物,对人们的身体健康存在着潜在威胁。为保证再生水回用的安全性,本研究通过探究生物膜慢滤-次氯酸钠消毒组合工艺处理污水厂二级出水的方法研究了该工艺对水中的有机物和条件致病菌的去除效能,并对其影响因素进行分析。结果表明,相同滤速下,生物膜慢滤较慢滤对溶解性有机物的去除效果好,滤速为20 cm/h时对DOC的去除效果最佳;生物膜慢滤对富里酸类有机物、微生物副产物类有机物、腐殖酸类有机物的处理效果均比慢滤好;相同滤速下,生物膜慢滤对浊度的去除效果优于慢滤;在NaClO最佳投加量8.0 mg/L(以有效氯浓度计)的条件下,生物膜慢滤-NaClO消毒组合工艺对军团菌、铜绿假单胞菌均有较好的去除效果,且NaClO对于自由悬浮态条件致病菌的去除效果更优;另外,较低pH值和较高水温更有利于NaClO消毒对水中条件致病菌的去除。可见,生物膜慢滤-次氯酸钠消毒工艺可以有效控制二级出水中的有机物和条件致病菌等污染物,可以一定程度上保证再生水回用的安全性。

    • 基于HHM-RFRM-EOC模型的洪水风险定量评估与结构化表达

      2023, 23(2):878-884. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.02.00878

      摘要 (162) HTML (0) PDF 6.37 M (227) 评论 (0) 收藏

      摘要:洪水灾害是世界上最严重的自然灾害之一,对洪水风险分析是减轻灾害损失和影响的重要途径。现有洪水分析方法缺少体系化流程,导致洪水应急时间紧迫、信息匮乏。为此本文提出一种基于分层全息建模(hierarchical holographic modeling,HHM)与风险过滤、评级与管理(risk filtering,ranking and management framework , RFRM)和要素-对象-结果模型(element-object-consequence,EOC)的暴雨洪水灾害风险识别、筛选与表达方法。首先,构建暴雨洪水人力、设备、环境、应急管理、信息五个方面风险辨识框架,确定出暴雨洪水系统初始风险要素。其次,基于RFRM方法理论将初始要素情景按照约束条件过滤,形成主要风险情景。之后,结合贝叶斯定理对暴雨洪水灾害进行定性和定量化评级,筛选暴雨洪水灾害的高危风险情景。最后,将暴雨洪水高危风险情景基于EOC风险概念模型参数化,并采用Protégé软件结构化表达。研究结果可以为暴雨洪水灾害应急决策提供辅助支持,为优化暴雨洪水灾害抢险救灾和防灾体系建设提供科学依据。

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