• 2023年第0卷第34期文章目次
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    • >TE石油、天然气工业
    • 管道冲蚀液-固数值模拟的研究进展

      2023, 23(34):14497-14506. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303129

      摘要 (107) HTML (0) PDF 7.04 M (179) 评论 (0) 收藏

      摘要:在石油和天然气行业中,管道输送系统的弯管和管汇处极易受到固体颗粒的冲蚀,从而导致管道内承受高压能力削弱,加大了在传输过程的风险。本文首先对固体颗粒冲蚀机理的发展历程进行了回顾,总结了现阶段固体颗粒冲蚀磨损行为的研究现状,概述了塑性材料和脆性材料冲蚀理论模型。其次,分别从液体流动属性和固体颗粒流动属性两个方面对冲蚀的影响因素进行了阐述,评价了各湍流模型和冲蚀模型的优势和适用范围。随后,综述了国内外流体仿真软件在管道冲蚀模拟的研究进展。从弯管到管汇,再到高压泵和旋流分离器等,模拟对象有着复杂的几何形状;网格划分由不变形到可变形,再到无网格划分,大大增加了计算的模拟精度。最后,提出冲蚀模拟仿真在管道行业的下一步研究和发展方向。为今后的整体管道系统冲蚀预测和位置布局设计提供参考。

    • >X环境科学、安全科学
    • 复合微生物菌剂用于污泥堆肥发酵过程的研究进展

      2023, 23(34):14507-14515. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2300290

      摘要 (55) HTML (0) PDF 2.71 M (89) 评论 (0) 收藏

      摘要:在污水处理量日益增多的今天,剩余污泥的处理量也越来越大,污泥堆肥处理作为目前最好的污泥处理方式,仍旧存在一些缺陷,而优化污泥堆肥进程以及提高污泥堆肥效率越来越成为许多学者研究的重心。本文主要综述了添加复合微生物菌剂来提高污泥堆肥效率,介绍了复合微生物菌剂处理污泥堆肥的原理,微生物复合菌剂的获取和优化培养方式,同时详细介绍了复合微生物菌剂对污泥堆肥中各项因素指标所带来的积极作用,深层次阐述了复合微生物菌剂是如何优化提升污泥堆肥效率。

    • >P天文学、地球科学
    • 基于高斯混合模型的粒度数据分析新方法及沉积相应用

      2023, 23(34):14516-14524. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2212021

      摘要 (27) HTML (0) PDF 14.31 M (137) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决概率累计曲线存在判断标准模糊、定量化不足等问题,本文提出了一种新方法,通过高斯混合模型(GMM)无监督聚类方法精确获得粒度均值、标准差、百分含量等数据分析水动力强度及分选性。其中次总体个数(k)表征不同营力搬运的组分数,均值(μ_i)为各次总体含量最大(M_i)对应的粒径值,标准差(σ_i)表示次总体分散程度,叠合面积(S_(m/n))反映水动力近似性,相对密度ρ判断分选性。以渤海湾盆地馆陶组粒度资料为基础绘制次总体拟合图, σ_i越小,M_i越高,μ_i越小,ρ相差越大,即次总体的图像越窄,μ_i对应的碎屑含量越多,分选性越好,水动力越强。可见次总体拟合图与岩心剖面、沉积微相具有很好的匹配性,故该方法在实际应用中具有良好的适用性并提高水动力条件的识别效率和精度。

    • >TD-TF-TG矿冶工程
    • 考虑中间主应力与渗流作用的巷道稳定理论解

      2023, 23(34):14525-14531. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2211948

      摘要 (32) HTML (0) PDF 3.49 M (105) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探究渗流作用下不同中间主应力对圆形巷道围岩的影响,应用弹塑性力学理论,基于Drucker-Prager屈服准则,推导得出围岩塑性区半径与孔隙水压力之间的关系式;再由极值点失稳理论,确定围岩失稳的判别准则。结合实际工程,分析中间主应力系数对临界水压力的影响,结果表明:中间主应力对临界水压力有较大影响,采用D-P准则时中间主应力系数与临界水压力的关系曲线表现为类抛物线形式。当中间主应力系数取0.8时临界水压力达到最大值10.0 MPa;与基于MC准则的计算结果作对比,发现考虑中间主应力时D-P准则的临界水压力计算结果更能反映岩石多轴力学性能,可应用于较为完整的含水岩层支护设计优化。

    • 高含CO2油田腐蚀环境下16Mn管线钢电化学腐蚀行为

      2023, 23(34):14532-14538. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2300110

      摘要 (37) HTML (0) PDF 5.09 M (60) 评论 (0) 收藏

      摘要:油田开发生产中,高CO2环境会引起集输管线严重腐蚀。为了给高CO2环境腐蚀防护方案提供技术依据,通过动电位极化扫描和电化学阻抗测试研究了温度、溶解O2对16Mn管线钢在高含CO2腐蚀环境下电化学腐蚀行为的影响。结果表明:随着温度的升高,16Mn钢的腐蚀电位减小,腐蚀倾向性增强,但腐蚀电流密度大大减小,表现出较好的抗温耐蚀性能;同样温度下,16Mn钢在饱和O2环境中相比不含O2时极化曲线的腐蚀电流密度减小,交流阻抗谱的电荷传递电阻大大增加,且低温时更显著,表现出较好的低温抗氧耐蚀性能。

    • >TE石油、天然气工业
    • 鄂尔多斯盆地延长组长8油层浊沸石对储层影响因素

      2023, 23(34):14539-14546. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2300178

      摘要 (32) HTML (0) PDF 21.94 M (93) 评论 (0) 收藏

      摘要:浊沸石在矿物中通常以长石砂岩和岩屑长石砂岩为主分布在陆相湖盆中,浊沸石密度小、抗压易溶对周围环境非常敏感,在特定的条件下可以作为成储及成藏的示踪矿物。浊沸石的特性影响储层孔隙度、渗透率,导致开采率降低。利用扫描电镜、X衍射、恒速压汞等研究方法,对岩石内部孔渗结构进行观察,以时间作为主轴对储层的成岩史、埋藏史、构造特征及岩石成分成熟度和结构成熟度的研究进行分析,结果表明孔隙之间连通性差,储层非均质性强,储层压实和胶结作用都是由胶结物与浊沸石胶结物影响储层使储层成为一个富集区域。

    • 基于物理模拟实验的超压碳酸盐岩电性特征与应用

      2023, 23(34):14547-14554. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2300189

      摘要 (34) HTML (0) PDF 9.51 M (75) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决传统碎屑岩超压预测模型和方法不适用于具有刚性岩石骨架的碳酸盐岩地层超压预测难题,通过超压碳酸盐岩岩石物理模拟实验,分析岩石电性参数对不同压力的响应特征;模拟地层在封闭压力系统条件下,致密碳酸盐岩孔隙流体发育超压引起孔隙度增大,电性参数响应特征明显,建立基于电性特征的碳酸盐岩超压预测模型;开展典型地区单井碳酸盐岩地层超压预测应用研究,结果表明:①超压碳酸盐岩地层孔隙压力增加,孔隙流体膨胀,岩石骨架受到压缩,孔隙体积增加,岩石孔隙度增大;②超压碳酸盐岩地层孔隙度增大,导电离子通过岩石的通道增大,导电性变好,电阻率变小,孔隙度的变化量与岩石电性参数变化之间存在明显相关性;③基于电性参数对超压的响应特征建立了碳酸盐岩超压预测模型,通过实例验证取得了较好的应用效果。可见电性参数对碳酸盐岩超压具有明显响应特征,未来可进一步研究利用地震资料与电性参数的相关性,实现三维区域碳酸盐岩地层钻前超压预测。

    • 基于响应曲面法的割缝筛管结构参数优化

      2023, 23(34):14555-14562. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2211500

      摘要 (20) HTML (0) PDF 10.33 M (105) 评论 (0) 收藏

      摘要:割缝筛管完井是目前国内外出砂地层普遍使用的一种完井方式,随着服役数量和服役年限的增加,筛管失效问题也日益凸显。本文基于弹塑性理论,建立了割缝筛管三维参数化FEM模型,研究了在大地围压作用下筛管的缝长、缝间距、周缝数对筛管强度和过流能力(生产能力)的影响规律。试验选用三因素两水平的响应曲面分析法,得出了高应力区域体积和过流面积二次多项式数学模型。结果表明:缝长与高应力区域体积和过流面积成正比;周缝数与高应力区域体积成反比,与过流面积成正比;缝间距与高应力区域体积和过流面积成反比。在限定条件下,布缝参数选择缝长小于70 mm、缝间距大于15 mm,周缝数大于60条,可同时获得较强的力学性能和较好的过流能力。研究结果为优化割缝筛管布缝参数提供了理论依据。

    • 毛管力对油藏水驱特征影响分析

      2023, 23(34):14563-14573. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2300047

      摘要 (30) HTML (0) PDF 11.39 M (88) 评论 (0) 收藏

      摘要:注水开发是油田最主要的开发方式之一。注入水波及面积是影响油藏采收率的重要因素。油藏内注入水流动方向及波及面积与其所受合力的方向及大小有关。国内外学者研究表明,尤其对于低渗透油藏,毛管力对油藏内油水渗流规律的影响不容忽视。本文基于渗流力学理论,利用数值模拟和矢量叠加方法,计算了正韵律正方形储层模型中各网格内流体所受注入水压力、重力和毛管力等作用力合力的大小和方向,实现了储层内任意网格油水渗流作用力的定量表征。数值模拟结果表明,对于亲水正韵律油藏,储层上部渗透率变低使毛管力增大,当毛管力增大到一定程度时,注入水会从下部的高渗透层段向上部的低渗透层段渗流,导致上部低渗层段的水驱效果好于下部储层,在油藏开发后期剩余油主要分布在下部的高渗透层段内。如果油藏渗透率较大,油藏内无毛管力影响时,开发后期剩余油主要分布在上部的低渗透层段内,对下部高渗透层段实施封堵措施,有利于提高油藏采收率。

    • 储气库井环空带压预测与影响因素分析

      2023, 23(34):14574-14580. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2211619

      摘要 (33) HTML (0) PDF 4.37 M (96) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了推进我国天然气产供储销产业链发展,保障储气库井在长期“大吞大吐”注采过程中的井筒完整性,基于动量和能量守恒定律、复合多层圆筒壁瞬态传热特性,构建了井筒温度场、压力场预测模型。结合管柱弹性力学、流体体积变化特点、气体状态方程等,建立了储气库井环空压力预测方法,并提出了基于环空带压临界控制值的管理方法。结果表明:①注气阶段,最大环空带压仅为3.93MPa;而采气阶段,最大环空带压达到了38.28MPa,超过了环空带压临界值28MPa;②随着流体热膨胀系数减小、流体压缩系数增大、油管壁厚增大、套管内径增大,环空带压会减小。可以通过优化这些参数,控制储气库井环空带压。

    • >TK能源与动力工程
    • 船用汽轮机变工况的遗传粒子群优化智能控制方法研究

      2023, 23(34):14581-14586. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2206426

      摘要 (36) HTML (0) PDF 3.52 M (94) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提升船用汽轮发电机组大幅变工况时的控制精度和鲁棒性,首先剖析船用汽轮机大幅变工况的运行特性,以调节系统各部件的模块化数学模型为基础,建立汽轮机组DEH闭环模糊PID控制模型;其次,融合遗传算法的选择、交叉、变异和自适应递减权重法,提出遗传粒子群智能优化算法,并结合标准测试函数验证提出算法具有较高的收敛速度和精度;然后,基于遗传粒子群智能优化算法建立汽轮机变工况自适应智能模糊PID控制模型,实现模糊PID的量化因子与比例因子最优化设计,进而开展船用汽轮发电机组大幅变工况动态特性及扰动因素影响分析,结果表明本文建立的自适应智能模糊PID控制模型具有更好的控制稳态性能与鲁棒性,为船用汽轮机组大幅度变工况智能控制优化设计提供了有力的技术支撑。

    • >TM电工技术
    • 基于功率谱密度与随机配置网络的低压串联电弧故障检测

      2023, 23(34):14587-14595. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2300098

      摘要 (33) HTML (0) PDF 8.34 M (94) 评论 (0) 收藏

      摘要:低压串联电弧电流为非平稳信号,故障特征区分度低、且具有随机性,给电弧故障特征提取和准确检测带来困难,本文提出基于功率谱密度与随机配置网络的低压串联电弧故障检测方法。首先,搭建了串联电弧故障发生平台,采集不同负载类型的电流数据,构建数据集。其次,采用功率谱密度对电流信号执行随机信号分析,实现对电流信号的定量化频域特征描述,增强故障电流与正常电流特征的区分度。然后,采用随机配置网络构建串联电弧故障检测模型,将功率谱密度特征用于随机配置网络的自适应训练学习,提升网络训练效率和模型故障检测能力。在本文构建的电流数据集上,串联电弧故障检测的平均准确率达到96.157%,证明了方法的有效性。

    • 基于时空信息的区域内光伏电站功率预测

      2023, 23(34):14596-14602. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2211925

      摘要 (43) HTML (0) PDF 6.22 M (64) 评论 (0) 收藏

      摘要:准确的光伏电站输出功率预测对于电力系统的稳定安全运行具有重要的意义。为充分挖掘区域内多个电站间的时空信息特征,提高区域内电站功率的预测精度,提出了一种基于图卷积和长短期记忆网络(graph convolutional network-long short-term memory, GCN-LSTM)的光伏电站功率预测方法。该方法首先采用K均值聚类算法(K-means clustering algorithm, K-means)将区域内电站的总功率划分三种不同的天气类型;然后,为预测区域内总功率,构建了一个假想电站,并利用图卷积网络(graph convolutional network, GCN )提取电站间的动态空间相关信息特征;最后,将GCN挖掘的信息构成时间序列作为长短期记忆网络(long short-term memory network, LSTM )的输入,提取电站的时间信息特征,从而对区域内的光伏功率进行预测。结果表明,该方法可充分挖掘电站间的时空相关信息,可较为准确的对光伏电站输出功率进行预测,能够为保障电力系统的稳定安全运行提供一定参考价值。

    • 考虑消纳效益的多能源枢纽荷源协调优化方法

      2023, 23(34):14603-14608. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2211286

      摘要 (27) HTML (0) PDF 3.07 M (59) 评论 (0) 收藏

      摘要:为进一步挖掘能源互联网多能源互补的潜力,提高能源系统的运行收益,降低运行成本,提出一种考虑消纳效益的多能源枢纽荷源协调优化方法。考虑多能源系统的约束条件,依据最小化住宅能量枢纽运行总成本构建住宅能量枢纽模型,以最大化工业能量枢纽运行总收益为目标构建工业能量的枢纽模型。根据上述两层模型的约束条件得到荷源协调优化运行中存在的问题,采用多目标加权寻优算法,设计多目标混合整数线性规划模型,实现荷源协调优化。仿真实验结果表明:所设计的考虑消纳效益的多能源枢纽荷源协调优化方法可促进可再生能源的消纳,降低多能源枢纽的运行成本,有效减少开销,提高能源系统的运行收益,为多能源枢纽的经济运行及荷源协调优化提供了新的技术途径。

    • 主被动均衡电池管理系统设计

      2023, 23(34):14609-14617. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2209677

      摘要 (28) HTML (0) PDF 10.07 M (100) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了克服能源汽车电池组在使用过程中内部单体电池充放电速率不一致问题,文中通过提出一种基于现场可编程门阵列(Field-ProgrammableGateArray,FPGA) 的主被动均衡相结合的电池管理系统。该设计通过LTC6811电池采集芯片,将电压、电流、温度等数据传到FPGA进行容量估算。主控微控制单元(Microcontroller Unit,MCU) 通过设置单体间荷电状态(State of charge,SOC) 差值阈值,控制均衡电路中的回路开关的通断,使单体电池在不同容量差值时,进行不同的均衡策略。同时运用MATLAB/Simulink仿真软件搭建出核心主被动均衡电路模型,对电路的均衡方案进行仿真分析。仿真结果表明:通过采用主被动相结合的均衡策略,电池在充放电过程中均衡速度较单一均衡方式有明显的提升。可见通过主被动均衡结合的方式,能有效的提升电池均衡速度,改善电池使用效率。

    • >TN电子技术、通信技术
    • 混沌线程池与GPU优化的批量图像加密算法

      2023, 23(34):14618-14626. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2210896

      摘要 (32) HTML (0) PDF 15.97 M (106) 评论 (0) 收藏

      摘要:数据量大且冗余度高是数字图像显著的特征,这对大批量图像快速实时加密提出了挑战。为了解决此问题,基于Lorenz混沌加密技术,设计了一种采用线程池与GPU组合优化的批量图像加密算法。该算法通过线程池改进图像的读写,并进行图像镜像变换;利用Lorenz混沌系统生成加密序列,结合图像分块混沌序列进行加密;然后对批量图像数据进行打包,通过GPU进行大批量的异步计算;最后重组图像矩阵得到批量加密图像。实验测试表明,该算法能够有效抵御常见的攻击手段,经过性能优化后的批量数字图像加密,在保证图像安全性的同时,在批量图像读取速率和加解密处理效率方面有显著的提高。

    • 基于随机几何的变电站无线通信信道模型

      2023, 23(34):14627-14637. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2211311

      摘要 (36) HTML (0) PDF 7.13 M (87) 评论 (0) 收藏

      摘要:无线通信技术与变电站紧密融合,是保障变电站正常运行的重要因素之一。由于变电站电气设备密集多样、移动通信终端信号传输路径复杂,传播特性有别于经典无线通信场景。为此,本文基于随机几何建模法(geometry-based stochastic model,GBSM),从变电站实际场景出发,将其抽象为圆形栅柱的几何模型;模拟设备密集区域LOS分量少的现象,设置LOS与NLOS子区,推导模型的空时相关函数(ST-CF) ,空间互相关函数(CCF)和时间自相关函数 (ACF)的数学表达式,搭建出适用于变电站室外典型结构的随机几何信道模型。参考模型与仿真模型结果验证了该3D圆形栅柱随机几何模型具有可行性。实验结果表明LOS、散射体分布和多普勒效应对变电站室外无线信道特性有较大影响。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 复合地层小直径隧道掘进机掘进速度区间预测

      2023, 23(34):14638-14650. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2300002

      摘要 (24) HTML (0) PDF 12.65 M (108) 评论 (0) 收藏

      摘要:摘 要 合理准确预测TBM掘进速度是实现TBM智能化控制的关键问题之一,复合地层小直径TBM施工的不确定性较常规地质条件更强,而传统预测方法对施工过程的不确定性考虑不足。在此通过引入区间预测方法,提出基于4种不同Bootstrap方法结合KELM-ANN模型的TBM掘进速度区间预测模型,并以南水北调安阳输水隧洞工程为例,选取142组工程实测数据验证区间预测模型的有效性。研究结果表明:基于Rademacher分布建立的模型预测结果优于其他三种方法,不仅可以得到较好的点预测结果,还可以构造出较为清晰可靠的区间将掘进速度实测值完全包络在内;随着置信水平的提高,区间可容纳的不确定性和风险也逐渐上升,通过变化区间宽度,能较好的量化和解释TBM施工过程中的不确定性因素对掘进速度的影响。研究结果可为TBM掘进性能预测和掘进参数优化提供参考。

    • 基于双通道的智能合约漏洞检测方法

      2023, 23(34):14651-14659. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2300011

      摘要 (34) HTML (0) PDF 4.08 M (119) 评论 (0) 收藏

      摘要:智能合约因漏洞而造成巨大的经济损失受到了广泛关注。针对现有的智能合约漏洞检测方法检测精度不高的问题,结合动态卷积神经网络(dynamic convolution neural network,DCNN)、双向门控递归单元(bidirectional gate recurrent unit,BiGRU)、图传递神经网络(message passing neural network,MPNN)、注意力机制提出了基于双通道的漏洞检测方法DBTA(DCNN-BiGRU-MPNN-Attention)。首先利用Word2vec词嵌入技术和图归一化方法对数据进行预处理,将获得的词向量表示传入改进DCNN-BiGRU,并引入了R-Drop(regularized dropout for neural networks)正则化方法提高模型泛化能力。将图归一化表示传入图传递神经网络,通过两个通道分别提取序列特征和图特征,然后结合自注意力机制和交叉注意力机制捕捉不同特征间的相关性,从而突出关键特征对漏洞检测的重要性。最后通过全连接层得到输出向量,利用sigmoid函数输出结果。通过消融实验和对比实验表明,所提出的方法在检测两种不同类型的智能合约漏洞方面具有较高的精度。

    • 自动驾驶自动紧急制动关键场景测试案例提取研究

      2023, 23(34):14660-14667. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2300053

      摘要 (29) HTML (0) PDF 5.93 M (109) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提取自动驾驶自动紧急制动(autonomous emergency braking system, AEB)关键场景测试案例,依据不同抽象程度依次重构符合自然驾驶规律的功能场景、逻辑场景、具体场景,进而对AEB系统展开测试并求解其关键场景。从自然驾驶数据集NGSIM筛选出车辆跟随实例构建出功能场景,基于场景要素构建功能场景,提取出该场景的关键字要素,采用高斯混合模型拟合自然驾驶数据,获得具有概率密度分布的逻辑场景,基于Gibbs抽样的蒙特卡洛方法生成具体测试实例,并通过重要性抽样方法生成关键场景。最后对生成到的关键场景聚类加速场景生成,并对其AEB系统在Prescan仿真软件进行测试。结果表明,AEB系统可对生成的关键场景实现避免碰撞。

    • 基于倾斜校正和视差估计的遥感影像稠密匹配方法

      2023, 23(34):14668-14675. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2300955

      摘要 (24) HTML (0) PDF 10.73 M (150) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对航空遥感影像稠密匹配效率较低、匹配精度和密度不够高的缺陷,提出了一种基于倾斜校正和视差估计的航空遥感影像稠密匹配方法。首先基于稀疏同名点、通过倾斜校正生成核线影像;以三角形为插值单元,得到核线影像对中各像素的初始视差;在初始视差的邻域内沿核线搜索最佳匹配点,搜索时增量计算匹配窗口的灰度均值,且将搜索步长设为2,以提高搜索效率。实验结果表明,本文方法可以达到逐像素的匹配密度,且匹配的正确率和精度很高;基于稠密点重建的真实感三维场景证明了本文方法的有效性和实用性。

    • 基于数字孪生技术的危化品车辆运输路径优化方法

      2023, 23(34):14676-14681. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2209533

      摘要 (46) HTML (0) PDF 3.18 M (90) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对危化品物流管控成本高、安全隐患检测困难、不确定因素较多等特点,本文基于数字孪生技术,建立孪生数据驱动下的危化品物流配送系统整体框架,实现对驾驶员疲劳状态及车辆故障预警等参数的实时监测。根据物理参数实现对危化品车辆调度物理空间的精准模拟与迭代优化。构建单一配送中心,带有时间窗约束的路径优化模型,以配送总成本最小为目标函数,结合孪生数据动态调整客户服务时间,采用遗传算法内核利用Matlab求解数学模型。该方法有效解决了危化品物流调度过程中由于动态不安全因素对危化品运输成本带来的波动。

    • 基于GF1卫星的红树林病虫害遥感识别

      2023, 23(34):14682-14690. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2209580

      摘要 (27) HTML (0) PDF 8.66 M (102) 评论 (0) 收藏

      摘要:定量化红树林病虫害监测评估可为红树林保护修复提供科学依据。本文以广西北仑河口红树林保护区的红树林为研究对象,利用高分一号(GF1)卫星数据建立模型识别受虫害红树林,结果表明:(1)GF1数据的红光和近红外波段是判识红树林健康与否的优选波段;(2)差值植被指数(difference vegetation index, DVI)是区分健康和虫害红树林的优选植被指数,通过训练样本可划定不同群落虫害红树林DVI阈值区间。(3)利用归一化植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)和绿光波段可有效去除水体和裸露滩涂等背景干扰信息,综合DVI、NDVI和绿光波段,构建虫害红树林识别决策树模型,模型识别精度良好。木榄-白骨壤、秋茄-白骨壤、木榄-桐花树、木榄-白骨壤+桐花树群落的综合指标F(F-measure)大于0.89,且准确率A(accuracy)、精确率P(precision)、召回率R(recall)大于0.85,但白骨壤分类精度较低,综合指标仅0.76。

    • >TU建筑科学
    • 标准砂-钢板接触面剪切失效机理的宏细观研究

      2023, 23(34):14691-14699. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2211731

      摘要 (30) HTML (0) PDF 12.28 M (104) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究标准砂-钢板相互作用失效机理,分析接触面受力变形情况,使用特制的带有观察窗的半模直剪仪对标准砂-钢板进行单调剪切试验,对其应力变形特性进行研究,并利用 MiVnt 和PFC2D进行细观分析。试验结果表明:标准砂-钢板接触面的剪应力-位移曲线呈现加工硬化,可视为理想弹塑性模式,曲线划分为线性增长、缓慢增长和水平发展三阶段;剪切过程中接触带孔隙率的变化规律和孔隙大小的变化规律相吻合;单调剪切过程中,接触面颗粒运动状态分为三类,对应剪应力-位移曲线的三个阶段,接触面通过颗粒的运动传递剪应力。

    • 滇池湖相粉土的工程性质

      2023, 23(34):14700-14712. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2210902

      摘要 (34) HTML (0) PDF 16.72 M (2277) 评论 (0) 收藏

      摘要:滇池湖相粉土为典型的高原湖新生代沉积物,具有厚度大、规律多变、不确定性显著等特征。依托昆明巫家坝大型城市综合体项目,在现场地质勘察的基础上,利用机器学习算法和数理统计方法深入研究了滇池湖相粉土的工程性质。首先,利用K-means算法对土体样本进行二级分类,并通过计算各参数的基本统计特征,验证了上述二级分类的合理性和必要性。然后,利用Bootstrapping等数理统计方法,进一步探究了土性参数的深度趋势特性、统计分布特征以及多元相关性等,结果表明滇池湖相粉土参数的不确定性显著,参数间存在明显的交叉依赖性。本研究将为相关岩土工程设计和风险分析提供数据参考。

    • 微生物矿化对塔基弃土的固结作用及抗降雨侵蚀效果

      2023, 23(34):14713-14720. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2300426

      摘要 (21) HTML (0) PDF 23.08 M (79) 评论 (0) 收藏

      摘要:输变电线路工程建设过程会产生大量弃土,因土体松散受降雨作用极易饱和形成渗流,从而诱发滑坡和水土流失。本研究在输变电工程水土保持仿真模拟试验平台,通过喷洒方式向塔基弃土添加微生物矿化菌液和胶结液,分析测定土壤试样的密度、孔隙度、渗透性、液限、塑限、压缩性、抗剪切强度等土力学指标,用XRD和SEM表征矿化试样的晶体类型和微观形貌,最终将技术工艺在输电线路工程现场进行示范应用。结果表明,喷洒微生物矿化菌液和胶结液,可在塔基弃土孔隙中形成方解石型碳酸钙晶体,使塔基弃土更加密实,增大干密度,降低孔隙度和渗透系数,且液限增高5%,塑限降低5%,赋予土壤更好的可塑性,内摩擦角从29.97°提高到了32.62°,提高土壤的抗剪强度,对塔基弃土浅层具有很好的固结作用,可显著降低受不同等级强度降雨侵蚀的产沙量,从而减少因降雨侵蚀造成的水土流失,现场示范也进一步证明了抗降雨侵蚀效果,微生物矿化技术可非常明显地减少流失斑。因此,微生物矿化技术可作为输变电线路工程建设的一项绿色、环保、简便、高效的水土保持措施。

    • 全强风化砂页岩地层压密加固效果试验

      2023, 23(34):14721-14729. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2300089

      摘要 (23) HTML (0) PDF 11.11 M (76) 评论 (0) 收藏

      摘要:全强风化砂页岩地层注浆加固工程中常常伴随着地层压密现象,压密加固后地层的物理力学性能得到显著提升。为了研究全强风化砂页岩地层的注浆压密效果,以压缩模量、粘聚力、内摩擦角、渗透系数作为表征地层物理力学性能的主要指标,通过开展室内试验,获得了不同注浆压力与含水率条件下地层力学性能的提升规律,建立了可定量化描述不同含水率条件下注浆压力与地层物理力学参数的关系模型。研究结果表明:通过提高注浆压力可显著提高全强风化砂页岩地层压缩模量,高注浆压力作用下,地层压缩模量最大增长近10倍。当注浆压力处于较低水平时,加固后地层粘聚力的提升受含水率和注浆压力影响明显。当注浆压力处于较高水平时,加固后不同含水率情况下地层土体粘聚力基本趋于一致,地层粘聚力的提升不再受含水率的影响。地层内摩擦角在注浆压密后的提升程度始终受自身含水率的影响。注浆压力的提升可进一步提高地层的抗渗能力。采用建立的注浆压力-地层物理力学参数关系模型对某工程实例进行计算分析,给出了满足地层加固要求的注浆压力设计值,注浆治理后开挖揭露浆脉清晰、地层稳定,所提出的模型可为全强风化砂页岩地层注浆治理参数设计提供参考。

    • 基于Hoek-Brown的双向不等压隧道支护估算及工程应用

      2023, 23(34):14730-14738. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2300104

      摘要 (30) HTML (0) PDF 8.65 M (80) 评论 (0) 收藏

      摘要:摘 要 现行隧道塑性区分析中常基于轴对称荷载建立分析模型,忽略侧压力带来的影响。文章增加了对围岩侧压力的考虑,基于Hoek-Brown准则推导了双向不等压圆形隧道的塑性半径及应力计算式。依托滇中引水工程板凳山隧洞的监测数据,结合滑移剪切模型对隧道的极限位移和极限支护应力进行计算。结果表明:(1)在确定围岩材料参数的条件下,塑性边界上的径向应力为恒值;切向应力在 为0~30°范围内与侧压力成正比,在 为30~90°范围内与侧压力成反比,当 取30°时切向应力为最大值,最终形成蝴蝶状的曲线。(2)隧洞塑性区范围随着侧压力系数的降低呈现出上下端部小,中间部分大的椭圆形,在 <0.38后,塑性区不再是可完整包裹开挖截面的椭圆形。(3)基于滑移剪切模型对隧洞极限位移和极限支护应力进行计算,完善具有滇中红层特性的隧洞支护特征曲线。(4)根据以上的计算结果对支护方案进行修正,并通过监测结果验证了方案的合理性。

    • 管桩-塔脚机械型连接接头及其轴向性能分析

      2023, 23(34):14739-14749. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2211864

      摘要 (25) HTML (0) PDF 13.93 M (82) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决传统桩-塔脚现浇型连接接头存在的受拉性能差、施工周期长等问题,提出一种新型预应力混凝土高强管桩(Precast high-strength concrete pile,PHC) 管桩-塔脚机械型连接接头。先通过理论分析对新型连接接头中的圆筒和腹板最小厚度进行确定,再利用ABAQUS对其进行轴向性能有限元分析,并将其与传统现浇型连接接头进行对比。研究结果表明:当圆筒厚度为10 mm、腹板厚度为10 mm时,其能满足单项承载力要求、整体承载力要求及经济性要求。在受压荷载下,传统现浇型连接接头最终因塔脚全域受压屈曲而破坏;机械型连接接头最终因连接主体中的圆筒和腹板全域屈服而破坏,其可满足同型号管桩-塔脚的受压设计承载力要求,且可选择增大圆筒厚度和腹板厚度来提高整体受压承载力。在受拉荷载下,现浇型连接接头最终因预埋件中锚筋与混凝土锚固力不足而发生拔出破坏,拉伸位移均为预埋件刚体位移,连接接头具有很差的延性。机械型连接接头最终因啮合式连接接头中的连接销受拉变形过大而破坏,其受拉承载力远大于现浇型受拉承载力且具有较好的延性。

    • 应力状态对RC梁混凝土碳化损伤及承载力的影响

      2023, 23(34):14750-14759. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2204546

      摘要 (43) HTML (0) PDF 9.21 M (96) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究应力状态对RC梁混凝土碳化损伤及承载力的影响规律,制作了7根RC梁进行加速碳化环境与荷载耦合作用试验研究。将RC梁放入环境箱中,进行三点弯曲静力持荷条件下的7 d、14 d、28 d加速碳化试验,得到不同持荷时间下的RC梁受拉、受压不同区域的混凝土碳化深度,进一步开展加速碳化作用、加速碳化与荷载耦合作用后的RC梁三点弯曲试验,探讨应力状态时碳化深度对RC梁极限承载力的影响机制。结果表明:通过对RC梁受压、受拉区的混凝土碳化深度分析,发现压应力状态会抑制碳化反应的进行,而拉应力状态会促进碳化反应的进行,28 d后受拉区混凝土碳化深度比受压区增加了34.7%。混凝土碳化损伤导致抗压强度降低、钢筋锈蚀影响了试验梁的极限承载力,加速碳化作用28 d后RC梁的极限承载力下降了10.7%,加速碳化与荷载耦合作用28 d后RC梁的极限承载力下降了14.9%。

    • 玄武岩纤维沙漠砂混凝土柱受压破坏研究

      2023, 23(34):14760-14768. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2211849

      摘要 (15) HTML (0) PDF 22.19 M (62) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究玄武岩纤维沙漠砂混凝土柱的受压性能。将玄武岩纤维(basalt fiber,BF)加入到沙漠砂混凝土中,设计了12根试验柱。对BF质量掺量为0%、0.05%、0.1%、0.15%的沙漠砂混凝土柱分别进行轴压和偏心距为0mm、60mm、120mm的静力加载试验,对玄武岩纤维沙漠砂混凝土柱的表观特征、破坏形态、承载力、侧向变形、混凝土和钢筋荷载压应变曲线等进行分析。结果表明:BF的掺入可以有效阻止受压柱浇筑初凝时表面出现的开裂;随着BF掺量增加,其抗压强度、承载力、压应变和柱中侧向变形呈先增后减趋势;且偏压试验表明在一定程度上能提高沙漠砂混凝土的抗拉强度;经分析发现普通混凝土的一些规律以及相关规范同样适用于沙漠砂混凝土,且偏心受压基本符合平截面假定。当BF质量掺量为0.1%时,各组受压柱力学性能均达到最优。

    • 重载交通路段中央墩大悬臂盖梁施工关键技术

      2023, 23(34):14769-14775. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306384

      摘要 (46) HTML (0) PDF 11.66 M (102) 评论 (0) 收藏

      摘要:中央墩式大悬臂盖梁在高速公路施工中常用,针对所存在作业风险大、对既有交通干扰大等问题,本文设计了完整、有效的中央墩大悬臂盖梁施工方案,开创性地采用落地钢管+钢塔斜拉吊带结构,从而成功地实现了城市道路“边通车、边施工”的要求;采用整体预制、吊装大结构钢筋骨架的措施,大大降低了高空作业风险,解决了线外用地协调难度大的问题;通过设计支架施工整体化、装配化、模块化,并优化施工组织,形成单元内流水作业的方式。本文提出的施工方案,在有效解决安全隐患以及交通扰动问题的同时实现了工程效率和施工质量的提高,为大悬臂盖梁施工提供了一种安全、高效、环保、经济的施工方式,为相关领域提供了重要的技术支持和参考。

    • 地下综合管廊自然通风下温湿度实测研究

      2023, 23(34):14776-14782. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2301913

      摘要 (48) HTML (0) PDF 10.92 M (102) 评论 (0) 收藏

      摘要:地下综合管廊内合适的温湿度环境是各类专业管线及附属设施设备安全运行的保障。本研究以一自然通风条件下的地下综合管廊单元模块为研究对象,于2021年5~11月、2022年10月~2023年3月对其进行管廊内外温湿度与进排风风速进行现场实测,进一步测算通风换气次数,运用皮尔逊相关系数法(pearson)确定各实测参数之间的显著关系。结果显示,管廊内温度受日变化温度影响小,受年平均气温影响大。廊内温度全年变化范围为11.7℃~23.5℃,廊外温度每降低5 ℃,年廊内温度最大降低1.3 ℃,单日廊内温度最大降低0.3 ℃。2022 ~2023年湿度在60%~70%的占比7.4%,湿度>70%的占比3.2%。;研究时段换气次数达到2 次/h的占比为8.3%。廊外温度与廊内温度、廊内湿度的相关性系数分别为0.811和0.801。结果表明:管廊内温度受日变化温度影响小,受年平均气温影响大;廊内环境受外部环境的影响较大,自然通风对于改善廊内温湿度环境效果不佳。研究结果为地下综合管廊通风设计与智慧管控技术提供了基础数据支撑。

    • 地铁扣件Ⅲ型弹条的弹塑性疲劳性能分析

      2023, 23(34):14783-14790. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305321

      摘要 (33) HTML (0) PDF 8.46 M (67) 评论 (0) 收藏

      摘要:地铁Ⅲ型扣件系统主要是通过弹条趾端变形产生的扣压力来紧固铁轨,扣件系统弹条处于复杂的应力状态,在服役过程中往往达不到预期寿命过早断裂。本文为了研究弹条的弹塑性疲劳性能,根据扣件系统实物尺寸建立了有限元模型,进行了静力学分析,得到了弹条的弹性系数为1.06 kN/mm,验证了模型的可行性。在此基础上建立了两种弹塑性疲劳模型对弹条的寿命进行了预测和分析,其中模型1采用Neuber塑性修正的弹性有限元法,模型2采用弹塑性有限元法。结果表明,为避免弹条与铁垫板插孔由线接触变为点接触而产生应力集中,弹条小圆弧内侧与铁垫板距离D应不小于7 mm;在钢轨位移循环荷载下,两种模型计算得到的弹条疲劳寿命分别为2.449×109次和6.081×108次;随着钢轨位移差的增大,弹条的寿命急剧下降,为满足500万次不破坏的标准,钢轨位移差应不超过4 mm,危险点处应力比应大于0.6;在相同次数的疲劳荷载循环下,随着初始安装扣压力的增大,危险点处的损伤值也越大,当扣压力超过13 kN后,最大损伤值增长速率明显增大。

    • >U交通运输
    • 快速路入口区域车辆跟驰行为研究

      2023, 23(34):14791-14796. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2211573

      摘要 (24) HTML (0) PDF 5.74 M (68) 评论 (0) 收藏

      摘要:快速路入口区域车辆跟驰行为及安全间距会受到汇入车辆影响。为了探索快速路入口区域车辆的跟驰行为,利用无人机在200m高空对快速路入口区域进行高空悬停定点拍摄,并利用Tracker软件提取了车辆速度、车辆横纵坐标、加速度等参数。采用跟驰距离、相对跟驰速度绝对值及跟驰片段长度指标对快速路入口区域车辆的跟驰行为进行判断,确定了快速路入口区域跟驰行为判定准则。在此基础上,对交通流变化、车道分布、入口形式对跟驰行为的影响进行对比分析。研究发现:快速路入口区域车辆跟驰距离均值为26m,车辆跟驰距离集中分布在15~28m;相对跟驰速度绝对值均值为0.75m/s,且90%车辆相对速度绝对值小于1m/s;车辆跟驰距离和后车跟驰速度随交通流增加逐渐减小;快速路最内侧车道车辆跟驰距离和跟驰速度大于中间车道;直接式入口的主线车辆跟驰距离和跟驰速度大于平行式入口。本文研究成果可为快速路入口区域跟驰行为参数标定及管控提供参考依据。

    • 紫外老化对复合改性沥青混合料路用性能影响

      2023, 23(34):14797-14805. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2211211

      摘要 (40) HTML (0) PDF 7.28 M (82) 评论 (0) 收藏

      摘要:沥青混合料在高海拔地区由于恶劣的环境因素影响导致其性能衰减,其中较大辐照度的紫外线使路面在短期内出现“泛白”的现象,影响沥青面层的使用寿命。选取几种抗紫外老化复合改性沥青方案进行室内沥青混合料抗紫外老化研究。借助自主开发的耐气候环境老化箱对沥青混合料进行紫外老化模拟试验,研究复合改性沥青对混合料抗紫外老化的效果。结果表明与SBS改性沥青相比,L64和L4分别比SBS改性沥青未老化之前的断裂能分别提升了8.16%和5.86%,L64和L4紫外老化后的复合改性沥青具有更好的抗裂性能和抗疲劳性能以及高温稳定性,其结果对于预防沥青路面紫外老化具有较大的工程价值。

    • 基于遗传算法的淄博市主干道绿视率测算和评价

      2023, 23(34):14806-14814. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2211860

      摘要 (21) HTML (0) PDF 18.67 M (79) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提升绿视率测算精度、找出影响绿视率大小的因素和提升道路绿视率的措施,以淄博市主干道作为研究对象,以绿视率作为道路绿化效果的评价指标。首次利用遗传算法筛选清晰、无遮挡的街景图片,使用MATLAB软件计算绿视率,通过ArcMap软件,对淄博市道路绿化效果量化评价。研究结果表明,淄博市绿视率平均值达到20.483%。低水平和一般水平的采样点主要是路面宽度较宽和绿化模式搭配不合理导致;建立绿化模式与道路类型的关系表,疏林灌木式对绿视率的提升显著,更加适合城市道路绿化。车道数的绿视率对比情况为:双向双车道>双向三车道>双向单车道>双向四车道。道路设置非机动车道与机动车道的隔离绿化带,绿化带采用疏林灌木式,将对提升绿视率效果显著。

    • 基于非支配排序遗传算法的沥青路面大中修养护决策

      2023, 23(34):14815-14823. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2209958

      摘要 (12) HTML (0) PDF 2.95 M (74) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了更好地协调沥青路面大中修养护方案决策时成本、环境和性能之间相互制衡的矛盾,提出一种基于非支配排序的遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm Ⅲ,NSGA-Ⅲ)来优化沥青路面大中修养护方案决策。针对实际公路工程项目中多重约束条件下的养护需求,建立了以碳排放量、寿命周期成本及路面使用性能为目标的多目标优化模型,采用NSGA-Ⅲ算法求解模型,有效解决各目标间的非支配关系,并得到养护方案的Pareto解集;在多属性决策中引入广义马氏距离与组合赋权方法,对Pareto解集进行排序决策,并以承德市某公路为例进行实例演示;划分三种不同的权重等级和六种权重策略,分析对不同目标赋予不同权重等级时对最优养护方案的影响。研究结果表明:NSGA-Ⅲ算法可以快速、高效的捕捉多目标解集,当对不同目标赋予相同的权重等级时,相比于只考虑单目标与双目标的养护方案,其最优解在碳排放量上分别降低24.45%、28.41%;寿命周期成本分别降低14.43%、17.95%;PCI值分别降低1.07%、3.68%。该方法相比于传统的决策方法可以更准确、更迅速地得到可持续性的养护方案。

    • 大岗山深埋硬岩公路隧道岩爆预测

      2023, 23(34):14824-14831. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2300175

      摘要 (33) HTML (0) PDF 5.56 M (63) 评论 (0) 收藏

      摘要:位于川西和青藏高原接触带的长大深埋硬岩公路隧道建设面临极大的岩爆危害,对其岩爆倾向性的准确预测是解决这一瓶颈问题的关键手段。以泸石高速大岗山隧道为工程背景,基于地勘中地形地貌、地质构造、岩石力学参数和地应力实测数据资料,采用数值模拟和数理统计相结合的方法,反演分析隧址区全线初始地应力场,系统分析了大岗山隧道各断面开挖洞周围岩二次应力,基于应力判据法对其岩爆发生情况进行了综合预测。结果表明:隧道全线地应力场分布规律以竖向应力为主,竖向应力量值最大达33.25 MPa,且局部地应力复杂,水平构造作用明显,以NWW-SEE向挤压作用为主,具备发生岩爆条件;隧道埋深大于408 m时有中等、强烈岩爆活动,中等岩爆段长度占隧道全长的13.8 %,强烈岩爆段长度占隧道全长的39.7%,且埋深大于450 m时岩爆在边墙部位发生;岩爆发生受地形地貌、地质构造影响显著,由于地应力在软弱岩体中得到释放,断裂带、辉绿岩脉内部无岩爆活动,而断裂带和沟谷地形会使其附近完整花岗岩段内出现地应力集中现象,从而加剧其岩爆烈度。

    • 城市地下快速路入口段火灾烟气蔓延规律

      2023, 23(34):14832-14840. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2209123

      摘要 (25) HTML (0) PDF 19.61 M (76) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文依托上海北横通道泸定路枢纽工程,建立依托工程的全尺寸仿真模型,选取城市地下快速路入口段的主线风速和匝道风速作为变量,研究火灾发生后隧道内人员安全高度处的温度、能见度、CO浓度等变化规律。结果表明,主线风速与匝道风速的提高都会导致温度下降速率减缓,能见度上升,CO浓度降低,但是匝道风速对烟气的影响要弱于主线风速的影响。主线与匝道共同提供排烟风速时,保持临界风速即可有效排烟,主线为1.72 (m·s-1),匝道为1.84 (m·s-1)。

    • 基于降维理念与无量纲解法的落石冲击力推导

      2023, 23(34):14841-14850. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2211996

      摘要 (13) HTML (0) PDF 12.27 M (72) 评论 (0) 收藏

      摘要:落石灾害是我国三大地质灾害之一,防护结构合理设计的前提即是准确解析落石最大冲击力。为探索更为有效的冲击力算法,本研究根据降维理念,结合落石冲击垫层力学特性、几何关系及能量守恒原理,提出了一种落石冲击力的MDR算法。基于室内模型试验及无量纲理念提出了一种无量纲算法。通过杨其新试验算法与扩大系数理念,分别提出了落石冲击力的三角形修正算法、正弦修正算法、数值模拟修正算法。经研究表明:针对某在建特长铁路隧道洞口危岩落石情况,本文5种算法结果整体具备一定吻合度与可靠性。相较而言,日本、瑞士算法结果或适度偏高,这可能由于二者均未考虑垫层参数影响所致。杨其新算法结果整体相对偏低。通过Pichler野外落石冲击试验及彻底关大桥冲击灾害实例,再次验证了本研究算法可靠性,研究成果可为落石防护工程设计提供借鉴参考。

    • 不同年龄段人群驾驶分心时的视觉特性分析

      2023, 23(34):14851-14856. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2211145

      摘要 (21) HTML (0) PDF 2.59 M (61) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对驾驶过程中浏览车载信息系统次任务时引发的驾驶分心问题,研究聚焦不同年龄段驾驶员的视觉注意资源分配策略,分析在动态视觉信息源的刺激下发生驾驶分心时的视觉行为表征。通过视觉搜索的实验方法,模拟驾驶过程中驾驶员浏览车载信息系统次任务的视觉行为过程,并分别测量了横向和纵向两种车载中控屏摆放方式下的参试者视觉特性数据与搜索绩效数据。通过分析驾驶员浏览车载信息系统次任务时视觉注意资源的分散程度,以衡量其在行程中的驾驶分心程度,在此基础上提出有益于缓解驾驶分心行为的车载中控屏视觉区域。实验结果显示:(1)横向中控屏测试中,参试者在上部区域的平均视觉搜索反应时长为641.92 ms,眼动数据显示,注视点集中分布于上部区域。(2)纵向中控屏测试中,参试者在下部区域的平均视觉搜索反应时长为751.75 ms,眼动数据显示,注视点集中分布于右侧区域。(3)年龄在59~68岁这个范围的老年参试者在执行模拟浏览车载信息系统次任务时的视觉搜索反应时长更长,平均为11639.57 ms,注视点分布更分散。可知,在横向中控屏的上部区域与纵向中控屏的下部区域的反应时间更长,在横向中控屏的上部区域与纵向中控屏的右侧区域交叉的占用的注视资源更多。研究表明,在动态视觉信息源的刺激下老年参试者与静态信息源刺激差异较为明显,且横向运动的信息源更容易被参试者捕捉,所占用的视觉资源少,不易引发驾驶分心行为。

    • 基于数据驱动的交叉口通行效率评价

      2023, 23(34):14857-14864. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2210761

      摘要 (27) HTML (0) PDF 5.40 M (91) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了弥补单一评价在评价交叉口通行效率当中的缺陷,构建由排队长度、通行时间、延误和停车率组成的交叉口通行效率评价指标体系,并结合出租车 GPS 数据估算交叉口进口道通行效率,建立了基于粗糙集理论和自组织映射神经网络方法的交叉口通行效率影响因素定量分析模型,通过实测数据和VISSIM 仿真方法分析了本文方法的适用性。结果表明:(1)基于轨迹数据的信号交叉口4个进口道服务水平分别为 F、E、F和F,分析表明,通行效率评价方法估算结果能够准确的反映研究区域的高峰时段交通流现状。(2)排队长度、延误、通行时间和停车率等交叉口通行效率影响因素在总的影响因子池中所占权重分别为0.3253、0.2313、0.2147和0.2287,揭示本文方法在量化交叉口通行效率影响因素方面有一定参考价值。(3)分析表明,出租车GPS数据的坐标漂移和定位误差导致,基于轨迹数据的评价结果和基于实测数据的仿真模型结果之间的部分差异,但总体结果是一致的。同时基于轨迹数据的通行效率方法在获取交通参数的获得性方面具备一定的优势。本研究在动态分析交叉口通行效率及其影响因素方面提供借鉴。

    • 老年驾驶人的应激操作反应特性分析

      2023, 23(34):14865-14872. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2300065

      摘要 (36) HTML (0) PDF 5.93 M (88) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着年龄的增长,老年驾驶人的感知认知能力、判断决策能力及操作反应能力均出现衰退,进而导致其交通风险感知和应激反应能力发生变化。为了研究风险情景下老年驾驶人的应激操作反应特性,设计并搭建了行人与机动车、非机动车与机动车、机动车与机动车冲突的道路交叉口风险虚拟试验场景;分别招募了15名中青年与老年驾驶人进行了驾驶模拟试验,采集驾驶过程中驾驶人的操作行为及车辆运行数据;选取相关的指标对试验进行分析。结果表明,老年驾驶人在各风险情境下的反应时间与制动踏板行程总体上比中青年驾驶人长;而在高风险驾驶场景下,老年驾驶人的纵向加速度的波动幅度比中青年驾驶人大,其中有10名老年驾驶人发生了碰撞事故,占所有受试者的比例为33.3%。研究结果能为交通安全政策制定者的措施制定提供一些提高老年驾驶人驾驶安全性的理论依据。

    • >V航空、航天
    • 一种螺旋桨飞机滑流影响的极曲线确定方法

      2023, 23(34):14873-14878. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2206791

      摘要 (22) HTML (0) PDF 3.39 M (79) 评论 (0) 收藏

      摘要:在螺旋桨飞机的试飞验证中,为确定其实际的升阻特性,通过在一般极曲线的表达式中引入拉力系数项,推导出同时适用于螺旋桨飞机巡航状态、爬升状态和下降状态的通用极曲线模型。根据一型螺旋桨飞机飞行试验数据确定该飞机通用极曲线表达式。采用该通用极曲线计算得到的巡航状态下的阻力系数与试飞值的误差在5%以内,爬升率、下降率的计算值与试飞值的误差在5%左右,计算结果的误差基本在工程计算精度的允许范围,证明该模型具有工程实用性,可用于该飞机的飞行性能数据修正和扩展计算。

    • 直升机后向座椅的适坠性仿真分析

      2023, 23(34):14879-14887. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2300022

      摘要 (28) HTML (0) PDF 6.12 M (77) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对航空座椅的动态冲击试验,目的是更好承受紧急着陆事件和保护乘员安全,但是适航认证的物理动态测试成本过高。采用有限元法建立出合适的航空座椅/假人系统的有限元模型,根据CCAR 27部规章添加边界条件和地板变形进行座椅适坠性的仿真分析。通过与物理试验的结果对比,具有良好的一致性。在垂直冲击下,假人腰椎受到损伤最为严重;座椅板会出现与外框架的连接脱落;连接的滑动螺栓在保护乘客方面不够可靠;地板的变形会对座椅结构进一步产生破坏。然后利用有限元分析研究了第95百分位假人在飞机乘客座位上的影响,与50百分位的假人相比,假人损伤增加15-25%,座椅负荷增加10-20%。为了提高座椅对乘客保护能力,提出座椅改进设计方案,为同类型产品研发提供指导。

    • 基于深度强化学习的无人机姿态控制器设计

      2023, 23(34):14888-14895. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2209004

      摘要 (50) HTML (0) PDF 4.06 M (81) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了能让四旋翼无人机的姿态控制器具有强大的目标值追踪与抗外部干扰的能力,本文提出了一种基于参考模型的深度确定性策略梯度的四旋翼无人机姿态控制器设计,该方法通过神经网络,将四旋翼无人机的状态直接映射到输出,文中用到的强化学习算法是结合深度确定性策略(DDPG)和深度神经网络所设计的。在DDPG算法结构中,进一步加入参考模型,规避控制量太大造成的系统超调,增强了系统的稳定性以及鲁棒性。同时,修改了强化学习中奖励的构成,成功消除了系统的稳态误差。经过研究实验表明,该控制方法对目标值的追踪以及抗外部干扰都有着很强的鲁棒性,可见该控制器相比于传统的控制器,提高了其目标值追踪能力以及抗干扰能力。

    • >X环境科学、安全科学
    • 广西与广东沿海湿地生态系统健康评价

      2023, 23(34):14896-14904. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2207914

      摘要 (28) HTML (0) PDF 11.84 M (101) 评论 (0) 收藏

      摘要:湿地是重要碳库,开展湿地生态健康评价对保护湿地、实现“碳达峰、碳中和”目标具有重要意义。本文提出了一种基于谷歌地球引擎(Google Earth Engine,GEE)平台和压力-状态-响应(Pressure-State-Response,PSR)与层次分析(Analytic Hierarchy Process,AHP)模型的湿地健康评价方法。首先,选取广西及广东沿海为研究区,运用GEE平台提取湿地信息并计算遥感指数;然后,利用PSR模型从三个准则层(即压力、状态和响应)选取了13个指标,构建广西与广东沿海湿地生态系统健康评价指标体系;最后,利用AHP模型确定各指标权重,以市级行政区划为评价单元,通过加权求和获取各市压力得分、状态得分、响应得分以及综合得分来评价健康状况。结果表明,本文方法切实可行,能为湿地保护及修复提供科学依据。

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