• 2024年第12期文章目次
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    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 基于计算机视觉的植物病害识别方法综述

      2024, 24(12):4811-4823. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305245

      摘要 (218) HTML (0) PDF 8.53 M (287) 评论 (0) 收藏

      摘要:病害识别是计算机视觉技术在农业领域的重要应用之一,对及时发现和早期预防植物病害起着关键作用。近年来,随着病害识别方法的不断演进,病害识别性能有了显著提高,但自然条件下病害特征提取困难、病害严重程度难以区分等问题依然存在。为了在现有方法的基础上进一步探索病害识别的新思路,先是针对不同识别目标,分析病害识别和病害严重程度识别的研究现状。然后从视觉特征类型和学习方式两个角度对植物病害识别方法进行全面的比较与研究,指出深度模型是当前植物病害识别的主流方法,融合多源信息和结合不同的机器学习方式是改进植物病害识别的重要手段,并将不同识别方法在主流数据集上的性能进行对比和分析。最后对未来发展方向进行展望。

    • 张拉整体结构的智能化找形研究进展

      2024, 24(12):4824-4833. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304420

      摘要 (69) HTML (0) PDF 3.03 M (172) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,被称为“未来的结构体系”的张拉整体结构得到学术界的广泛关注。其中,找形是张拉整体结构设计的关键步骤,即确定结构的平衡状态的过程。随着人工智能逐渐应用到各个领域,张拉整体结构的智能找形方法也应运而生,通过使用人工智能技术改进传统的找形方法,以达到简化找形流程的目的。文章首先介绍了人工智能在建筑领域的应用。其次,阐述了使用人工智能技术改进张拉整体结构找形方法的研究意义。然后,介绍了张拉整体结构几种常用的传统的找形方法及其优缺点。再通过调研大量文献,对现在最新的张拉整体结构智能找形方法,特别是优化算法和神经网络方法进行详细介绍和分析。最后,预测并分析总结了该领域未来可能的研究方向及相应的发展趋势。

    • >N自然科学总论
    • 考虑运输损耗和运输成本的多状态配送网络可靠性评估

      2024, 24(12):4834-4842. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303810

      摘要 (60) HTML (0) PDF 2.41 M (150) 评论 (0) 收藏

      摘要:在考虑运输损耗和运输成本约束情形下,提出多状态配送网络可靠性评估方法。通过引入损耗因子刻画运输损耗,进而根据需求流量和运输损耗建立流分配策略;基于此分配策略、运输边容量约束以及运输成本约束,提出计算配送网络可靠性的极小容量向量方法。通过实例分析验证了算法的有效性,并从可靠性视角探讨了关键运输边的识别方法,研究结果可为管理者在配送网络运维方面提供决策指导。

    • >O6化学
    • 基于小波峭度的土壤表层机油浓度预测方法应用

      2024, 24(12):4843-4850. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304751

      摘要 (46) HTML (0) PDF 6.73 M (132) 评论 (0) 收藏

      摘要:机油烃类物质对于农作物生长和土壤基质产生不可忽视的影响,造成的农作物减产甚至绝收等现象。为解决土壤表层中机油烃类污染物质浓度预测的问题,利用荧光诱导技术获得机油光谱曲线,提出以小波峭度作为量化参数进行土壤表层中污染油浓度预测的方法,以市面出售三种不同机油结合随机森林回归算法进行了比较分析。实验结果表明,选取小波峭度参数的随机森林对三种机油的浓度预测结果利用相关系数R_p和均方根偏差RMSD进行评价,对齿轮油、发动机油、摩托车机油的预测,分别提高了1.2%、2.2%、1.9%和14.9%、32.4%、16.8%;对三种机油随机选取30组样本,对其识别准确率分别提高了6.67%、6.66%、9.96%;同时也验证了小波峭度参数在多个回归模型中的预测精度均有提高,具有较高的预测性能。综上所述,这为土壤表层中其它烃类污染物浓度预测回归模型提供了一定的参考,为农业生产和土壤环境的可持续发展提供一种有效的检测手段。

    • >P天文学、地球科学
    • 基于Cornell的自适应电离层闪烁强度的模型研究

      2024, 24(12):4851-4860. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303065

      摘要 (41) HTML (0) PDF 10.75 M (157) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对Cornell模型在同一闪烁条件下,数据更新周期越长,估计和模型输入的幅度闪烁指数S4的偏差越大,并随着电离层闪烁的增强而增强的问题,提出基于Cornell模型的自适应S4的电离层闪烁模型即AS4-Cornell模型。模型以S4的偏差作为BP神经网络PID算法的反馈,自动调整输入的复高斯白噪声的区段权值,使最终产生的闪烁信号满足模型输入的闪烁指数S4的指标。结果表明:仿真时,AS4-Cornell模型的幅度和相位闪烁序列概率分布均符合电离层闪烁理论,估算得到的电离层幅度指数S4与模型输入S4指数的最大偏差为0.001;GPS电离层闪烁模拟器测试时,AS4-Cornell模型估算得到的电离层幅度指数S4与模型输入S4指数的最大偏差为0.09;相比Cornell模型,AS4-Cornell模型产生的电离层闪烁信号更能够很好的反应模型输入的电离层闪烁指数S4的强度。

    • 川西四家寨金矿三维模型对找矿预测的启示

      2024, 24(12):4861-4868. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304411

      摘要 (42) HTML (0) PDF 12.32 M (148) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着浅地表矿开采殆尽,深部隐伏矿体的寻找与预测成为当前主要研究方向,计算机数据模拟技术的快速发展与应用使得三维地质建模技术不断发展,对深部矿体的展示以及矿产勘查预测能够起到显著的辅助作用。使用Surpac三维可视化矿山软件,利用已有矿山剖面资料建立了川西康定四家寨金矿的矿体三维模型、地表三维模型以及断层三维模型,形象地展示出了矿体展布特征及矿体、地表及切割矿体断层的三维空间分布关系,并根据矿体三维模型空间延伸规律及断层切割作用分析,结果表明在矿体南侧及南侧深部具有很好的找矿前景。根据前期收集到的地质资料分析对比,可见Surpac能够较好的模拟矿体形态,可以对矿体向外的延伸进行预测,为川西四家寨金矿的进一步矿产勘查和矿体预测提供可视化证据。

    • 基于数据融合的无人机影像碎屑岩岩性识别

      2024, 24(12):4869-4875. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302845

      摘要 (59) HTML (0) PDF 6.83 M (152) 评论 (0) 收藏

      摘要:不同类型岩性影像纹理相似性高,基于单一的二维影像进行岩性识别精度较低。本文针对这一问题,开展了顾及影像深度信息的岩性智能识别方法研究。利用无人机影像具有多模态的特性,采用通道叠加、IHS变换、小波变换以及多模态融合四种影像融合方式,将深度信息融入到影像数据中,运用深度卷积神经网络DeepLabv3+进行碎屑岩岩性识别。经人工解译结果对比分析,结果表明,实验区内基于多模态融合影像的岩性识别精度最高,Kappa系数可达76.17%,总体识别精度可提升到91.05%;分析认为,顾及影像深度信息的岩性智能识别方法针对岩层表面不平整,高差落差大的砾岩识别效果有明显提升,但表面平整、高差表现不明显的泥岩和砂岩地层识别效果有待提升,总体为野外碎屑岩露头岩性快速识别提供了新思路。

    • 水位升降和降雨联合作用的岸坡流固耦合及失稳机理分析:以贵州平塘六硐南岸滑坡为例

      2024, 24(12):4876-4886. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302653

      摘要 (38) HTML (0) PDF 13.88 M (155) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探讨涉水滑坡受水位升降及降雨作用变形机制及稳定性影响, 以贵州平塘六硐南岸滑坡为研究对象,通过野外调查及现场监测,分析滑坡灾害产生的地质背景和变形特征。基于非饱和渗流理论和极限平衡分析,运用有限元软件Geo-studio,计算滑坡在673~685 m水位波动和降雨作用不同工况组合下的稳定系数,得到渗流场、应力场和位移场的变化规律,探明滑坡变形迹象及破坏机制。结果表明:该滑坡累计位移曲线呈现“阶跃状”特征,变形与河流水位变化、强降雨在时间上存在对应关系;雨强增大会降低滑坡稳定性,雨停滞后一定时间稳定性恢复;水位上升和下降,分别会使坡体稳定性增加和降低,且升降速率越大,稳定性变化程度越明显;水位下降和降雨联合作用为最不利工况,正是因为2020年7—9月坡体历经2次最不利工况,导致滑坡复活并且变形加剧。研究成果可为山区河岸滑坡防灾减灾提供一定参考。

    • >R医药、卫生
    • 基于眼球追踪的手术器械设计者与使用者的差异性分析: 以工程师与医生为例

      2024, 24(12):4887-4894. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302994

      摘要 (39) HTML (0) PDF 6.47 M (124) 评论 (0) 收藏

      摘要:为保证手术器械设计过程中工程师的设计需求符合医生的实际使用需求,对工程师和医生在手术器械使用中的表现进行差异性研究。通过模拟手术实验,设置关键任务与非关键任务,对12名工程师与12医生进行眼动数据(瞳孔直径和平均扫视幅度)与问卷数据(整体评价和各指标评价)的收集,通过四方面分析得到差异结果。结果表明,认知差异:关键任务中,医生瞳孔扩张,具有更高的认知负荷;注意力差异:医生采用主次注意力分配策略,工程师采用平均注意力分配策略。关键任务中,医生相较于工程师注意力集中,扫视幅度小,信息搜索效率高;器械关注度:非关键器械中,工程师设计冗余超出医生的实际需求;器械评价指标关注度:安全性是共同关注的指标,舒适度相关评价差异性大。可见,应关注设计者角度和使用者角度存在的差异,找到设计和优化关键点,从医生临床实际需求出发进行手术器械的优化与设计,提高手术器械的可用性。

    • 保肝颗粒对大鼠酒精性肝损伤的早期干预作用

      2024, 24(12):4895-4901. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303234

      摘要 (29) HTML (0) PDF 3.71 M (120) 评论 (0) 收藏

      摘要:观察保肝颗粒对大鼠酒精性肝损伤的早期干预作用。将144只大鼠随机分为空白组、模型组、联苯双酯组、保肝颗粒低、中、高剂量组,给药1 h后除空白组外,其余各组按10 mL/kg灌胃50 %乙醇,1 h后重复灌胃50 %乙醇一次,空白组灌胃等体积蒸馏水,连续6 d。于实验开始的第2、3、4、6 d每组分别随机处死大鼠6只,腹主动脉取血,检测血清中丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天门冬氨酸氨基转移酶(AST)、碱性磷酸酶(ALP)、总胆红素(TBIL)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白介素-6(IL-6)、α-谷胱甘肽-S-转移酶(α-GST)、谷氨酸脱氢酶(GLDH)、精氨酸酶1(Arg-1)、嘌呤核苷酸磷酸化酶(PNP)水平;肝匀浆中超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)水平。结果表明,与空白组比,模型组大鼠血清AST、ALT、ALP、TBIL、TNF-α、IL-6、α-GST、GLDH、Arg-1、PNP水平明显升高(P<0.05, P<0.01),肝组织MDA水平明显升高、SOD水平明显降低(P<0.05, P<0.01);与模型组比,保肝颗粒可以明显降低血清AST、ALT、ALP、TBIL、TNF-α、IL-6、α-GST、GLDH、Arg-1、PNP的水平,提高肝组织中SOD的活性,降低MDA的含量(P<0.05, P<0.01)。说明保肝颗粒早期干预大鼠酒精性肝损伤有较好的保肝作用。

    • >TB一般工业技术
    • 2-CPR/RPU并联机构的构型设计及工作性能分析

      2024, 24(12):4902-4908. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304491

      摘要 (40) HTML (0) PDF 5.33 M (137) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对当前物流领域中货件品类多、人工耗用高等问题,为满足产线快速分拣的需求,提出一种全周自由度的2-CPR/RPU并联机构,以提高物流货件的分拣效率,减少人力时间成本。绘制2-CPR/RPU机构的三维模型,采用螺旋理论对2-CPR/RPU机构自由度进行求解,并根据修正的Grübler-Kutzbach公式进行验证,通过封闭矢量对机构支链进行位置逆解分析,基于逆解表达式求得机构速度Jacobian矩阵,利用代数法分析奇异位形是否存在,编程Matlab语言求解其符合工作范围的点并绘制出工作空间,最后对机构的承重量进行有限元仿真分析。结果表明2-CPR/RPU并联机构具有共3个自由度,可实现2T1R型的运动(沿x,z轴的平移和绕x轴的转动);结构尺寸符合要求没有奇异位形,工作空间较大,均匀分布且呈扇形对称,执行平台转动可达60°;2-CPR/RPU并联机构结构简单且运动稳定,工作精度高、载重性能良好,适用于大部分物流包装产线的分拣装箱工作。

    • >TD-TF-TG矿冶工程
    • 炭质泥页岩剪切破坏声发射特性及其分形特征

      2024, 24(12):4909-4915. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303013

      摘要 (28) HTML (0) PDF 8.93 M (126) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探究炭质泥页岩损伤细观机制和破坏前兆特征,通过剪切破坏声发射试验,结合分形理论,采用Grassberger-Procaccia(G-P)算法对振铃计数、能量、振幅进行相空间重构和关联维数计算,分析关联维数在炭质泥页岩破坏全过程的演化规律。结果表明:声发射活动在岩石不同变形阶段活跃程度不同,且在破坏前存在平静期;振铃计数、能量、振幅都具有分形特征,三者的关联维数在破坏全过程呈现出“升维—动态波动—降维”的演化规律;关联维数的降维现象出现在岩样破坏前,可作为炭质泥页岩失稳破坏的前兆特征;综合对比发现,与振幅和振铃计数相比,能量关联维数的降维现象更显著,持续时间更长,更适合作为炭质泥页岩失稳破坏的前兆特征。

    • 露天矿高陡边坡岩体参数获取与稳定性评价方法研究

      2024, 24(12):4916-4924. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303841

      摘要 (41) HTML (0) PDF 15.65 M (136) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对露天矿高陡边坡岩体参数难获取和稳定性易变化的问题,本文以攀枝花露天矿高陡边坡为研究对象,采用非接触式无人机摄影测量技术获取研究区域的三维模型,统计结构面的分布情况,结合室内岩石力学试验数据,采用国家BQ标准进行岩体质量分级,并给出边坡岩体强度力学参数建议值。在此基础上,通过有限单元法分析了矿区在开采条件下边坡的稳定性动态演化特征,并对开挖过程边坡的稳定性做出了评价。结果表明:随着矿区的开采,边坡在开挖面附近由于卸荷作用发生位移回弹,最大位移增量为33.2 mm;塑性区主要集中在断层和矿岩界面附近,以剪切屈服为主;边坡稳定性随着矿区的开采逐渐降低,直至达到临界稳定状态。采用锚索对边坡进行加固,并采用塑性区面积占比对加固前后的稳定性进行评价,评价系数α由加固前的0.4降低至加固后的0.05,证明了加固措施的有效性。本文相关研究可为露天矿高陡边坡岩体参数取值和稳定性评价提供参考。

    • >TE石油、天然气工业
    • 氮气钻井岩爆动力学演化机制的数值模拟及岩爆实录特征分析

      2024, 24(12):4925-4931. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304271

      摘要 (42) HTML (0) PDF 5.55 M (133) 评论 (0) 收藏

      摘要:应用多物理场耦合分析软件COMSOL Multiphysics 4.3,建立井底逐渐接近裂缝的数值模型,基于致密砂岩岩体内部微裂缝起裂时对应的等效塑性应变为判断标准,分别应用CWFS-DP(cohesion weakening and frictional strengthening-CWFS)内聚力弱化摩擦力强度准则、DP强度准则及MC强度准则进行平行数值计算,得出了氮气钻井井底岩爆的动态演化过程。研究表明,井底逐渐靠近裂缝过程中致密砂岩基质会产生两种不同的破坏方式,即是沿着潜在剪切面,向井筒剪切滑移破坏及应力集中条件下的微剪切方式的挤压屈服破坏,直至破坏区延伸连通低压井筒,裂缝内的高压气体及岩爆碎屑释放大量能量,产生井底岩爆。该研究成果可系统解释X8-2井井底岩爆发生前后随钻监测参数的异常变化,为准确判断氮气钻井井下工况提供了理论支撑,同时为及时采取针对性的对策措施提供了依据。

    • 基于门控循环单元网络的低阻油层测井流体识别方法

      2024, 24(12):4932-4941. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305628

      摘要 (44) HTML (0) PDF 12.29 M (165) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究区块低阻油层发育广泛,油层和水层的电阻率相差不大,导致测井流体识别较为困难。为了有效识别低阻油层,本文采用Smote过采样算法对油水同层,油层等少数类样本进行过采样使数据集均衡;并利用门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)网络模型进行低阻油层的流体识别。通过相关性分析确定了GR,RD,DEN等8条测井曲线数据作为输入训练模型,应用于中实际资料中,并将GRU与传统RNN和其他3种机器学习算法对比。结果表明,序列数据模型的流体识别效果比传统机器学习模型好,且基于Smote-GRU的流体识别模型的符合率达到89.5%(相对传统RNN的81.1%),取得了较好的应用效果。通过对照试验还证实了Smote算法提高了分类器对少数类样本的识别率。本文提出的方法可为样本不均衡的低阻油层的流体识别提供参考。

    • 松辽盆地页岩油藏可动油特征研究

      2024, 24(12):4942-4951. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305168

      摘要 (37) HTML (0) PDF 15.81 M (161) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对松辽盆地青山口组一段页岩油藏19块岩样,开展高速离心和核磁共振实验,建立了储层可动油评价方法,揭示了目标页岩油藏可动油特征;结合高压压汞实验和扫描电镜实验,从孔隙结构角度分析目标油藏可动油特征的原因。结果表明:随着渗透率降低,实验岩心T2谱右峰比例减少,可动油变少。区块一岩心可动油百分数平均17.88%,区块二岩心可动油百分数平均14.56%;不同渗透率岩心均含有一定量微米级渗流通道,两区块岩心中微米喉/缝控制的可动油分别为9.34%和5.7%;0.10~1.0微米喉道控制的可动油比例较低,区块一平均为4.05%,区块二平均为3.22%;小于0.1微米喉道控制的可动油比例区块一为4.49%,区块二为5.64%。高压压汞表明目标页岩油储层基质喉道非常小,主要喉道分布在5纳米~30纳米之间,6块岩心平均喉道半径为30纳米;扫描电镜结果表明,目标页岩油藏基质致密、喉道小,多数孔隙呈孤立状,部分储层发育裂缝隙、间裂缝等微裂缝,非均质性强;储层发育一定比例微裂缝,因此离心力较小时能驱出一定量的原油,但储层基质整体致密,喉道小,导致其总可动油比例较低。

    • 砾岩油藏二元复合驱注入体系优化研究

      2024, 24(12):4952-4958. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302267

      摘要 (34) HTML (0) PDF 3.47 M (130) 评论 (0) 收藏

      摘要:新疆克拉玛依砾岩油藏经过几十年的水驱开发,面临的剩余油高度分散、采油速度低等问题,选取聚合物部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)和低张力表面活性剂PS-30及强乳化表面活性剂OP-10组合形成不同的二元复合体系,利用长砂管模型研究不同渗透率、不同驱替方式及不同注入量下复合驱体系在砾岩油藏的应用界限及提高采收率极限。实验结果表明二元复合驱能够有效驱替残余油、扩大波及体积,显著提高砾岩油藏采收率。聚合物浓度为1000mg/L,分子量为700万的聚合物在渗透率30×10-3μm2时复合驱采收率为66.31%,较水驱提高21.85个百分点。强乳化复合体系提高采收率效果好于低张力复合体系。复合体系注入量越高,提高采收率越大,但提高采收率幅度并非线性变化,复合体系注入量达到3.5PV以后,复合体系提高采收率值逐渐趋于稳定,在注入10PV后,复合驱体系最高提高采收率幅度达到40.38个百分点。

    • 深水高温高压气井环空圈闭压力下油管柱安全评价方法

      2024, 24(12):4959-4968. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304456

      摘要 (49) HTML (0) PDF 13.08 M (143) 评论 (0) 收藏

      摘要:深水高温高压气井普遍存在环空带压现象,而深水井通常采用水下井口,使得B、C环空无法进行泄压操作,从而导致井下油管柱承受高环空圈闭压力载荷,同时附加高温、腐蚀多因素耦合影响,使得油管柱存在失效风险。针对深水高温高压气井环空圈闭压力下油管柱安全问题,基于深水井特性,综合考虑热膨胀和鼓胀效应引起的环空温度、环空体积、流体体积以及环空压力变化的动态耦合作用,建立了深水高温高压气井圈闭压力预测模型,同时,考虑高环空圈闭压力载荷,附加高温及腐蚀多因素耦合影响,建立了深水高温高压气井油管柱安全评价方法,开展了环空圈闭压力多因素影响下油管柱安全评价,并对模型进行了验证。结果表明:考虑环空圈闭压力影响后,环空圈闭压力随服役时间逐渐降低幅度远小于地层压力降低幅度,管柱抗外挤安全系数随服役时间降低幅度增大。同时,管柱内外流体压差随井深增加而逐渐增大,在井底管柱更易发生失效风险;在井筒高温及腐蚀耦合影响下,管柱抗内压、抗外挤及抗拉安全系数均呈现处不同程度的降低,特别井底段管柱受苛刻高温及腐蚀环境,附加高环空圈闭压力,使其更易发生失效风险,在设计及实际生产过程中,应重点管柱井底管柱安全风险。

    • >TH机械、仪表工业
    • 基于改进信息熵和LSTM网络的轴承故障诊断

      2024, 24(12):4969-4975. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302764

      摘要 (57) HTML (0) PDF 4.60 M (143) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统的时频域故障诊断方法无法对故障实现自适应识别和分类,且准确率较低的问题,提出了一种基于改进信息熵(IIE)的长短时记忆网络(LSTM)方法。首先对原始信号分别进行集合经验模态分解(EEMD)和变分模态分解(VMD);将包含故障信息的所有本征模式分量(IMF)进行信息熵的求取;通过信息熵反应IMF的信息量和峭度指标对描述冲击成分的优势改进信息熵,构成特征向量;最后结合LSTM处理非线性数据的优势,利用组合特征训练LSTM网络建立诊断模型。实验结果表明:该方法能准确、高效地识别多种故障,准确率要比单一的EEMD-LSTM、VMD-LSTM、人工神经网络等传统方法更高。

    • >TL原子能技术
    • 东部区域核事故核素大气扩散特征研究

      2024, 24(12):4976-4982. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303045

      摘要 (15) HTML (0) PDF 10.27 M (115) 评论 (0) 收藏

      摘要:为分析核事故时东部不同地区放射性核素大气扩散特征的差异性,通过利用区域尺度天气预报模式WRF和高斯大气扩散模式研究了东部区域尺度以及部分核电厂周边的大气弥散因子分布特征。结果表明:东部区域尺度计算网格中心点周边500 m和5000 m处大气弥散因子的最大值分别为10-3 s·m-3量级和10-4 s·m-3量级;不同核电厂距离中心点500 m处的大气弥散因子最大值在10-4 s·m-3量级,距离区域中心点5000 m处的大气弥散因子最大值在10-6~10-4 s·m-3量级之间;针对不同核电厂距离中心点500 m处和5000 m处大气弥散因子比较发现,前者昌江核电厂大气弥散因子最大值最高;后者秦山核电厂大气弥散因子最大值最高。可见不同地区的核电厂受气象场影响其大气扩散特征存在差异。

    • >TM电工技术
    • 含大规模分布式光伏接入电网的无功电压控制降损方法研究

      2024, 24(12):4983-4989. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304630

      摘要 (29) HTML (0) PDF 3.29 M (140) 评论 (0) 收藏

      摘要:大规模分布式光伏(distributed photovoltaic,DP)接入电网后,电网电压易出现大幅度波动,导致电网损失问题越来越突出。当前已有的电网降损方法没有考虑光伏发电自身的无功调节能力,应用效果不理想。为此,设计一种含大规模DP接入电网的无功电压控制降损方法。通过建立目标函数,设定约束条件,采用敏感性分析方法分析电压稳定性,将敏感度较高的值作为无功补偿位置,并对当前负荷进行预测,确定最佳的补偿容量,实现电网降损。试验结果表明,所提方法降损后较降损前基准电压更趋于1 pu,更为稳定,所提方法能够针对光伏控制接入分布特性,有效控制无功功率变化情况,相对于其他方法,无功功率波动较小,表现出较好的降损效果。

    • 多功能并网逆变器的预测-等效滑模控制策略

      2024, 24(12):4990-4997. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306717

      摘要 (27) HTML (0) PDF 8.42 M (132) 评论 (0) 收藏

      摘要:为满足分布式发电系统中新能源消纳和电能质量治理的需求,对多功能并网逆变器(multifunctional grid-tied inverter,MTGTI)兼具电能质量治理功能的关键技术进行研究,针对传统控制方案中补偿电流检测方法精度不高、控制跟踪效果较差的问题,提出一种基于改进型滑模的整体控制方案。首先,将平均值算法引入基于FBD(Fryze-Buchholz-Depenbrock)功率理论的谐波及无功检测方法,提高了补偿电流检测的精度及响应速度,从而提升指令电流的准确度。然后,在滑模控制(sliding mode control,SMC)的基础上结合模型预测控制(mode predictive control,MPC),提出预测-等效滑模控制策略,进一步提高了多功能并网逆变器对复杂指令电流的高精度快速跟踪的控制性能。最后,基于MATLAB/Simulink仿真平台,在并网、负载不平衡、负载突变等不同状态下,验证所提整体控制方案的可行性及有效性。

    • 基于滑模变结构的风电机组一次调频算法研究

      2024, 24(12):4998-5005. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303877

      摘要 (15) HTML (0) PDF 5.68 M (71) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对并网风电场中,经典一次调频控制方法存在抗干扰能力弱、机组易脱网的问题,本文提出一种基于滑模变结构的风电机组一次调频控制算法。首先,在永磁同步风电机组工作原理的基础上,建立含有大电网的风电机组模型。其次,为了解决传统PID控制下抗干扰能力弱的问题、引入经典滑模变结构控制器。然后,针对经典滑模变结构控制器导致执行机构存在抖振较多的缺点,本文提出一种基于Sigmoid函数趋近率的滑模变结构一次调频控制算法。最后,通过MATLAB/SIMULINK对风电机组一次调频进行建模仿真,并与经典控制算法相比,验证了所提算法的可行性,在风速波动和电网故障的环境下,滑模变结构一次调频控制算法更具有效性。

    • 针对隐性故障的新型电力系统连锁故障模型

      2024, 24(12):5006-5013. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303119

      摘要 (26) HTML (0) PDF 5.85 M (55) 评论 (0) 收藏

      摘要:鉴于目前对电力系统连锁故障的研究大多是基于传统电力系统,且忽略了导致连锁故障重要因素之一的隐性故障。基于此,针对电网隐性故障,利用随机潮流(stochastic load flow, SLF)和元胞自动机算法(cellular automata,CA)结合构建一种针对隐性故障的新型电力系统连锁故障模型。首先,利用SLF引入风电和光伏机组,构造新型电力系统,同时计算出系统内各个线路的有功初始潮流。然后,使用CA算法简化系统的拓扑结构,结合潮流越限隐性故障概率模型判断元胞状态,以元胞及其邻居的状态进行故障传递从而模拟连锁故障。最后,以改进的IEEE39节点系统为算例验证了模型的有效性。该模型能为新型电力系统连锁故障模型以及隐性故障的研究提供新的参考。

    • 考虑综合经济性的风光配电网储能优化配置

      2024, 24(12):5014-5022. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304820

      摘要 (28) HTML (0) PDF 5.42 M (76) 评论 (0) 收藏

      摘要:在配电网中配置储能系统可以有效缓解风光接入对配电网产生的影响,提升对风光的消纳能力、减少电压偏差等,而储能接入的位置和容量不同会对配电网产生不同的影响。首先分析储能建设过程中的主要费用,考虑基于分时电价下的网损成本和峰谷差收益,以年综合成本、配电网的日节点电压偏差和最小为目标,建立配电网储能选址定容模型,采用改进多目标遗传二代算法(Improved Multi-Objective Nondominated Sorting Genetic Ⅱ Algorithm,INSGA-II)对模型进行求解,利用改进理想点决策法(Improved Ideal Point Based Decision,IIPBD)来选取最优配置方案,最后在IEEE-33节点模型中对方案进行验证,仿真结果表明,使用INSGA-II算法进行求解时最终决策出的储能配置方案实现了成本最小,并且显著提升了电压的稳定性,验证了改进后算法的优良性和本文所提出的储能优化配置方案的有效性。

    • >TN电子技术、通信技术
    • 基于PSO-SVM的Φ-OTDR系统模式识别研究

      2024, 24(12):5023-5029. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302411

      摘要 (29) HTML (0) PDF 6.93 M (68) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对相位敏感光时域反射仪(phase sensitive optical time domain reflectometer, Φ-OTDR)系统中误报率高的问题,提出一种多域特征提取与粒子群算法优化支持向量机(particle swarm optimization-support vector machine, PSO-SVM)相结合的模式识别算法。首先,对原始信号进行差分处理后提取时域特征,并利用小波包分解方法,通过验证不同分解层数下的事件分类准确率,设定最优分解层数为6层,提取差分信号的能量特征。然后以SVM分类器为基础,利用PSO算法优化SVM分类器参数,提高光纤振动信号识别准确率。最后利用Φ-OTDR事件数据集进行验证,实验结果表明,该模式识别算法达到了95.6%的振动事件分类准确率。

    • 基于射线追踪的微蜂窝环境内组合位置无线信号特性研究

      2024, 24(12):5030-5036. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302216

      摘要 (23) HTML (0) PDF 5.17 M (54) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高频谱利用率及减少传播过程的能量衰减,建立高效的信号传播模型来预测传播路径和接收处信号强度有着重要意义。针对微蜂窝环境,提出入射及反弹射线法建立二维射线追踪模型,并基于此分析该环境下不同发射-接收机组合的信号传播特性。结果表明不同组合的距离和微蜂窝环境共同影响信号传播路径数量。距离接近并且拥有较好的反射环境的组合的传播路径数量更多,信号损失更少。本研究能够为微蜂窝环境下的网络规划建设提供指导。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 基于机器学习与视觉的四足机器人步态精确监测方法

      2024, 24(12):5037-5043. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302384

      摘要 (28) HTML (0) PDF 7.73 M (74) 评论 (0) 收藏

      摘要:为保证四足机器人在复杂地形中能准确行进,对其步态实时监测方法进行了研究,提出一种基于机器学习和双目视觉的步态精确监测方法。首先为降低视觉残影误差,从已知步态轨迹“动中取静”确定对足端的最佳观测点位。此外,为补偿视觉系统误差所致足端位姿测量误差,提出一种基于深度神经网络的足端位姿精确预测方法。最后仿真结果表明所设计神经网络有99.68%的概率能达到0.025 mm足端位置预测精度,可满足实时、高精度监测要求。此方法将机器学习的泛化能力与视觉系统复杂误差来源相结合,使视觉方法实现了高精度测量,为足式机器人步态实时精确监测提供了新思路,进而为其足端精确定位及步态周期性保持提供了有益的方法参考。

    • 采用迁移学习的表面肌电信号手势识别方法

      2024, 24(12):5044-5050. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303796

      摘要 (39) HTML (0) PDF 6.38 M (101) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决采用表面肌电信号(surface electromyography, sEMG)进行手势识别时电极贴片位移、受试者动作变化等复杂情况下分类识别准确率下降这一问题,提出了一种基于表面肌电信号与迁移学习的手势分类模型。首先对4通道表面肌电信号进行活动段提取与降噪处理,然后提取活动段信号的四种时域特征与两种频域特征。采用流形嵌入分布对齐(manifold embedded distribution alignment,MEDA)方法将源领域和目标领域的特征矩阵嵌入到格拉斯曼流形中进行流形特征学习,减小两域之间的数据差异,消除特征退化;同时根据自适应因子执行动态分布对齐,动态调整数据不同分布差异下边缘分布和条件分布的相对重要性。对多名受试者开展实验以验证所提方法的合理性,实验结果表明:所提方法与决策树(decision tree, DT)、支持向量机(support vector machine,SVM)、k临近(k-nearest neighbor,KNN)三种传统机器学习方法相比,识别准确率分别提高了13%、21%、9%。与未执行流形学习与动态分布对齐的联合分布适配(joint distribution adaptation,JDA)迁移学习方法相比,识别准确率提高了52%,达到93%。

    • 基于姿态估计和Transformer模型的遮挡行人重识别

      2024, 24(12):5051-5058. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303944

      摘要 (53) HTML (0) PDF 5.54 M (92) 评论 (0) 收藏

      摘要:行人重识别是利用人工智能解决边防检查、人员追踪等公共安全应用问题的技术,具有从跨设备采集的图像中识别某一特定行人的能力。但是在人员追踪等问题中,往往会出现行人刻意遮挡、复杂场景环境遮挡等因素,大大提高了行人重识别的难度。针对行人重识别遮挡问题,基于ResNet50网络,结合姿态估计(Pose estimation)和转换器(Transformer)模型,提出了一种改进的行人重识别网络PT-Net,以提高遮挡条件下的行人重识别能力。该方法首先利用现有的姿态估计方法对输入图像进行关键点检测,并将关键点信息与行人特征图像结合起来生成一个基于姿态的行人特征表示;然后利用Transformer模型对基于姿态的行人特征表示编码,用来实现特征对齐和特征融合。论文基于国际公开的数据集Occluded-Duke开展实验验证,结果表明,PT-Net方法相对于基线模型,其均值精度mAP和相似度排序Rank-1指标分别提高了1.3和1.5个百分点,验证了该方法的有效性和优越性。

    • 基于改进蜉蝣算法优化多阈值图像分割

      2024, 24(12):5059-5068. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303205

      摘要 (32) HTML (0) PDF 7.92 M (89) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对图像多阈值分割中存在分割效率低、计算时间长以及精度不高等问题,提出了一种基于改进蜉蝣算法的多阈值图像分割算法。首先,在初始化阶段引入类随机采样方法中的 Sobol 序列,增强种群的遍历性和多样性;其次,提出一种自适应非线性惯性权重,平衡了全局与局部寻优能力,提高了算法的收敛效率,利于种群向最优解逼近;最后,采用指数熵作为计算适应度的目标函数,通过改进蜉蝣算法对图像分割的多阈值组合进行寻优,确定最优分割阈值。为了验证该改进算法的有效性,选择了伯克利图像来进行分割验证,并与其他智能算法进行比较。实验结果表明:该改进算法在分割准确性、计算时间、SSIM和PSNR上均优于对比算法,能快速有效地解决复杂多目标图像的多阈值分割问题,具有较强的工程实用性。

    • 考虑优先级和时间窗约束的应急物资调配模型

      2024, 24(12):5069-5075. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302888

      摘要 (35) HTML (0) PDF 2.74 M (90) 评论 (0) 收藏

      摘要:突发公共卫生事件的不确定性和突发性特点,使得高效精准的应急物资调配方案显得尤为重要。构建突发公共卫生事件背景下生活物资配送中转站的选址模型,并考虑特殊事件的发生,改进优先级系数和时间窗的计算,以运输距离、违反车辆容量与时间窗约束的惩罚成本最小为多目标,构建物资配送路径规划模型,通过K-means聚类算法解决选址问题,设置遗传算法和大邻域搜索算法的混合遗传算法求解最优配送路径。最后以长春市朝阳区的物资配送为例进行实证分析,结果表明可以将200个小区聚类为60个物资需求站点进行配送,需要26辆车将物资从调配中心转运到需求站点,并得到4类最优的物资配送方案,为解决突发公共卫生事件下应急物资配置提供了新的思路。

    • >TU建筑科学
    • 水泥与粗颗粒工程弃土复合固化改良淤泥土试验研究

      2024, 24(12):5076-5087. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304606

      摘要 (19) HTML (0) PDF 20.65 M (72) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现工程弃土的资源化利用和降低工程投资,以苍南县安澜工程(南片海塘)护塘河开挖产生的淤泥质土为研究对象,将附近绿能小镇三澳核电站工程弃土作为粒径改良用土,并采用水泥作为固化剂,通过不固结不排水(UU)三轴剪切试验研究水泥与粗颗粒工程弃土复合改良淤泥土的物理力学性能,并得到即符合工程设计要求又具较好经济性的改良土配合比。试验结果表明,影响改良土物理力学性能因素主要为粗颗粒弃土占比、水泥掺量、养护龄期,其中水泥掺量与养护龄期影响最为显著;单掺改良时,粗颗粒掺量对改良土的力学影响较小,改良效果不佳。淤泥土、粗颗粒土、水泥掺量分别为40%、60%、15%,养护龄期为56 d时淤泥质土的改良效果最佳,最大偏应力和粘聚力分别为2897.87 kPa、567.63 kPa。改良后的土作为海塘闭气土方用土能够满足工程设计要求。该研究能够为海塘工程设计和施工提供理论依据和指导。

    • 滩涂地区预压作用下人工硬壳层对桥梁桩基的影响分析: 以浙江省十一塘高速为例

      2024, 24(12):5088-5095. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305098

      摘要 (25) HTML (0) PDF 5.27 M (60) 评论 (0) 收藏

      摘要:滩涂地区深厚的软土地质条件给现浇箱梁的施工带来了较大挑战,依托浙江省十一塘高速公路一期工程,研究了预压荷载作用下人工就地固化硬壳层对桥梁桩基的影响。基于土体硬化模型建立了三维数值计算模型,对比不同硬壳层深度下桩身轴力、侧摩阻力和水平位移的变化规律,结果发现:当硬壳层厚度为2 m时,桩身轴力减少约16%且硬壳层的厚度会改变负摩阻力的传递深度,表现为硬壳层厚度越厚桩侧阻力中性点越往上移。此外,在一定深度影响范围内,硬壳层能够有效控制桩顶和不同深度处桩身水平位移,硬壳层厚度越大,桩顶水平位移越小。最后通过分析土体模量对桩身水平位移的影响发现,桩身水平位移会随该层土压缩模量的增大而减小且Eur的影响将高于E50及Eoed的影响。

    • 寒旱环境灌木根系增强春融期边坡稳定性影响

      2024, 24(12):5096-5103. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305820

      摘要 (21) HTML (0) PDF 7.86 M (90) 评论 (0) 收藏

      摘要:春融期边坡极易发生热融滑塌现象,为研究植被根系与边坡冻融界面呈不同夹角α条件下边坡的潜在滑移面破坏形式、位移特征以及稳定性影响,结果表明:随融化深度的增加,春融期素土及根-土复合体边坡的等效塑性应变贯通带越明显,易沿着冻融界面发生平面状滑塌;相比于素土边坡,春融期(3月份)根-土复合体边坡最大位移量减小约69.65%,春融期(4月份)根-土复合体边坡最大位移量减小约71.88%,且根-土复合体边坡位移的减少量随着α角的增大而呈增大趋势,表现出根系伸入冻融界面处时具有较强的固土能力;当根系与冻融界面夹角α由45°增大至90°时,根-土复合体边坡的安全系数呈增长趋势,且根系与边坡冻融界面垂直时,根系具有相对最大限度地增强春融期边坡固土护坡作用,可有效提高春融期边坡的稳定性。上述研究结果为探讨冻融界面处植物根系对春融期边坡稳定性具有理论研究价值和实际指导意义。

    • 西香高速泸沽湖特大型桥梁处碎石土力学特性研究

      2024, 24(12):5104-5113. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305369

      摘要 (21) HTML (0) PDF 11.75 M (70) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对桥梁重力锚布设对碎石土堆积体稳定性的影响问题,文章以西香高速泸沽湖特大型桥梁为例,围绕该处碎石土的力学特征与变形参数,采用室内大型三轴试验与PFC-FLAC耦合的数值仿真技术,建立柔性边界条件下的三轴试验模型,分析该碎石土的变形破坏特征以及力学机制变化规律。研究结果表明:在三轴试验中围压与初始弹性模量Ei呈正相关性,随着碎石土试样中粗颗粒料含量增加,内聚力会减少而内摩擦角增加;拟合得到该处碎石土试样破坏强度与围压的线性关系式:σcre=2.95σ3+176.105;三轴试样在低围压下,上下锥形区域持续压密吸收能量,碎石土试样内部出现两条剪切带,整体呈“X”形,随着围压的增加,能量出现冗余并向剪切带外扩散,产生新的裂隙,掩盖了剪切带的区域化特征,导致剪切带逐渐减少并在围压达到400kPa时消失。该研究结果对碎石土堆积体稳定性问题具有一定的参考价值和指导意义。

    • 超高层建筑施工中起火预测及火灾模拟与人员疏散

      2024, 24(12):5114-5122. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305327

      摘要 (23) HTML (0) PDF 8.24 M (60) 评论 (0) 收藏

      摘要:与对应情况下的人员疏散问题,以招平商务中心项目施工现场为例,采用神经网络对火灾的起火材料进行预测,通过火灾动力学模拟工具进行火灾模拟仿真,得到火灾烟气与温度的模拟数据,并在此基础上考虑恐慌和施工环境影响,对施工现场人员利用Pathfinder进行疏散研究。结果表明:该案例最可能的起火材料为保温材料,火灾时影响疏散的因素主要为温度与能见度,疏散者受恐慌情绪、火灾和施工环境影响后,疏散时间由324 s变为419 s。

    • 基于强化学习的室内温湿度联合控制方法研究

      2024, 24(12):5123-5133. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302895

      摘要 (37) HTML (0) PDF 6.10 M (112) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决目前风机盘管控制方法仅以室内温度作为单一控制对象且忽略湿度的问题,本文以采用风机盘管加新风系统的北京某办公建筑为研究对象,提出一种基于动作干预的强化学习控制方法对风机盘管的送风量进行调节,以期获得更佳的室内温度和相对湿度联合控制满足率。本文利用TensorFlow部署强化学习算法,在TRNSYS中建立建筑空调系统仿真模型,利用自开发的TRNSYS-Python联合仿真平台对所提算法进行训练、测试和评估。研究结果表明,与传统的通断控制和基于规则的控制方法相比,本研究提出的控制方法可以将室内温度和相对湿度联合控制满足率提高9.5%以上。可见该方法具有工程应用价值,为提高建筑室内热舒适提供了新的研究思路。

    • 高流速卵石地层地铁联络通道人工冻结温度场研究

      2024, 24(12):5134-5142. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304785

      摘要 (16) HTML (0) PDF 8.90 M (102) 评论 (0) 收藏

      摘要:地铁联络通道的开挖经常受到地下水干扰,人工地层冻结法凭借其优秀的封水性和适应性成为富水地层联络通道施工的首选工法。依托北京地铁12号线苏州桥站~人民大学站区间1#联络通道冻结工程,通过现场实测研究地层温度场和泄压孔压力的发展规律,分析冻结帷幕的交圈特征,确定高流速地层冻结壁薄弱位置。结果表明:盐水去回路温度在冻结初期迅速下降,而后降速减缓并最终稳定在-28℃以下;测温孔中土体与管片交界处的温度高于土体内部,渗流上游冻结壁温度高于下游,这些区域应当重点监测;冻结至59d时,利用基于实际降温速率的分阶段冻结壁厚度计算方法求得不同截面位置处的冻结壁最小厚度为2 495.2mm,同时泄压孔压力已全部释放并保持稳定,冻结壁不再发展,满足联络通道开挖要求。研究成果能为高流速地层的人工冻结参数选取和监测提供理论支持。

    • 基于行政和几何中心的山区聚落空间结构对比: 以岷江上游为例

      2024, 24(12):5143-5151. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302778

      摘要 (28) HTML (0) PDF 26.08 M (77) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了优化山区聚落空间格局与合理规划国土空间,进一步推进乡村振兴的进程,探究山区聚落的空间结构特征是重要目标之一。本文以岷江上游山区聚落为研究对象,基于城市位序-规模原理、聚集维数和关联维数方法对岷江上游聚落行政和聚落几何中心的空间结构特征进行分析和对比,并总结其造成误差的原因。结果表明:(1)岷江上游首位分布城镇体系结构特征明显,县域人口的累积百分比曲线符合位序-规模的特征。(2)岷江上游聚落空间结构分形特征显著,受经济因素的重要影响,聚落在空间上聚集分布,并以各首位城镇为中心向周边逐渐衰减。(3)岷江上游关联维数和牛鸦比所揭示的城镇相互作用强度和交通通达性特征与实际情况一致。(4)行政中心造成的误差与研究区平均海拔关系密切,聚落行政中心在平均海拔高的区域相对几何中心的偏离较大,应重视其偏离对研究结果的影响。

    • >TV水利工程
    • 斯里兰卡极端降水时空演变特征及趋势预测

      2024, 24(12):5152-5161. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304005

      摘要 (18) HTML (0) PDF 17.07 M (66) 评论 (0) 收藏

      摘要:斯里兰卡是我国“一带一路”战略的重要节点国家,极端降水对当地社会经济威胁较大,极易引发灾害。本文选取当地10个气象站2008~2020年的逐日降水资料,基于RClimDex模型计算斯里兰卡6个极端降雨指标,利用经验正交函数分析、Morlet小波分析和R/S分析等方法,分析极端降水事件的时空演变特征。结果表明:极端降水指数在时间分布上,除持续干旱指数(CDD)呈减少趋势外,其他各指数均为上升趋势;极端降水指数空间差异表现为北部沿海平原地带的极端降水强度高于南部沿海平原,拉特纳普勒市以西地区为斯里兰卡降雨事件的多发区;极端降水指数周期性明显,绝大多数极端降水指数以6~7年为第一主周期。R/S分析表明当地极端降水事件未来持续可能性较大。研究结果可为斯里兰卡极端气候预测、生态环境保护、防灾减灾工作等提供决策支持。

    • >U交通运输
    • 闸片摩擦块排列方式对高速列车制动盘磨损深度的影响

      2024, 24(12):5162-5169. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2301939

      摘要 (32) HTML (0) PDF 6.39 M (83) 评论 (0) 收藏

      摘要:制动盘的摩擦磨损是高速列车盘式制动工作失效的重要原因,且摩擦块的排列方式是影响制动盘最大磨损深度的重要因素。为研究摩擦块排列方式对制动盘最大磨损深度的影响,考虑摩擦温度、接触应力和相对滑移速度在制动过程发生变化,基于Archard磨损模型进行修正,利用Ansys有限元仿真软件,建立制动盘-闸片三维瞬态模型,采用列车在通过42号道岔紧急制动时的工况,仿真计算了不同摩擦块排列方式下制动盘摩擦面的最大磨损深度值。分析了最大接触应力,提出了“应力磨损因子”参数,用来表征应力对最大磨损深度的影响。提取了径向节点磨损深度,分析了摩擦表面的磨损形貌,给出了摩擦块不同排列方式对制动盘磨损深度的影响规律。该研究为改善制动盘磨损提供理论依据和新的思路,为今后铁路制动系统闸片结构的设计提供了借鉴。

    • 非均布压力作用下纯弯曲孔道预应力摩阻损失

      2024, 24(12):5170-5178. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303212

      摘要 (20) HTML (0) PDF 9.15 M (70) 评论 (0) 收藏

      摘要:为获得更准确的孔道预应力摩阻损失计算方法,保证桥梁结构设计的有效预应力和桥梁结构的安全运行。本文根据赫兹接触理论,综合考虑摩擦力、接触压力与张拉力间的相互作用,导出了纯弯曲孔道在非均匀压力作用下摩阻损失公式。通过有限元软件分析不同参数对摩阻损失计算值的影响。通过实际工程的摩阻试验探究纯弯曲孔道在非均匀压力下预应力摩阻损失的具体分布规律,并通过规范公式、推导公式的理论计算值与现场实测数据的偏差,验证公式的合理性。结果显示弯曲角度小于120°、摩擦系数为0.2~0.4范围内,推导公式计算值更接近实际情况;随着张拉应力和弯曲角度的增加,利用推导公式计算得到的摩阻损失值更接近实测结果。

    • 瓦斯隧道压入式通风风管漏风对瓦斯分布的影响

      2024, 24(12):5179-5184. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302709

      摘要 (20) HTML (0) PDF 7.30 M (79) 评论 (0) 收藏

      摘要:压入式通风风管漏风对瓦斯隧道施工中的瓦斯分布规律影响颇大。本文以何家坡高瓦斯隧道通风为工程背景,采用计算流体动力学软件Fluent模拟了风管漏风工况下的瓦斯隧道通风案例,分析了漏风面积与漏风位置对隧道瓦斯分布的影响规律。研究结果表明:①风管出风口的射流作用导致掌子面靠近风管一侧无瓦斯聚集,而掌子面与出风口之间的涡流作用导致该区域出现大量瓦斯聚集;②风管漏风面积越大,漏风处上游涡流强度和下游射流强度越大,因此上游瓦斯聚集程度与下游瓦斯稀释程度越明显,两者均随着漏风面积的增加呈线性增加;③风管漏风位置越靠近掌子面漏风处上游瓦斯聚集的程度越明显,瓦斯聚集的增量随轴向距离呈指数减小的关系,风管位置越远离掌子面漏风处下游瓦斯的稀释与扩散程度越显著,瓦斯浓度减小的程度随轴向距离呈指数增大的关系。本文研究结果可为瓦斯隧道施工中的瓦斯监测及传感器布置提供一定的理论借鉴。

    • 基于改进灰靶的山区隧道施工场地布置方案优选

      2024, 24(12):5185-5193. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306070

      摘要 (33) HTML (0) PDF 12.66 M (86) 评论 (0) 收藏

      摘要:山区隧道施工场地布置方案评选是一项综合考虑各方面因素的多目标决策问题,为提高山区隧道施工场地布置方案决策的准确性,提出基于改进灰靶决策的方案优选模型。首先,通过分析山区隧道施工场地方案布置主要影响因素,构建方案可行性、方案经济性、环境影响和社会效益影响为核心的山区隧道施工场地布置方案评价指标体系;其次,从原始样本数据量化处理、指标权重赋予、靶心距的计算等方面依次对传统灰靶决策模型进行改进,通过对比各方案靶心距实现方案水平排序与决策;最后,以牛栾村隧道施工场地布置设计方案为例,对上述方法进行验证,研究表明:基于改进灰靶决策评选出的方案与实际选择方案一致,该方法呈现了各方案的优劣,使山区隧道施工场地布置方案评选更科学、合理,并通过指标敏感性分析择出对方案评选影响较大的指标,为决策者做出最终决策提供依据。

    • 基于深度强化学习的智能车辆行为决策研究

      2024, 24(12):5194-5203. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303193

      摘要 (45) HTML (0) PDF 7.92 M (80) 评论 (0) 收藏

      摘要:自动驾驶车辆决策系统直接影响车辆综合行驶性能,是实现自动驾驶技术需要解决的关键难题之一。基于深度强化学习算法DDPG(deep deterministic policy gradient),针对此问题提出了一种端到端驾驶行为决策模型。首先,结合驾驶员模型选取自车、道路、干扰车辆等共64维度状态空间信息作为输入数据集对决策模型进行训练,决策模型输出合理的驾驶行为以及控制量,为解决训练测试中的奖励和控制量突变问题,本文改进了DDPG决策模型对决策控制效果进行优化,并在TORCS(the open racing car simulator)平台进行仿真实验验证。结果表明本文提出的决策模型可以根据车辆和环境实时状态信息输出合理的驾驶行为以及控制量,与DDPG模型相比,改进的模型具有更好的控制精度,且车辆横向速度显著减小,车辆舒适性以及车辆稳定性明显改善。

    • 基于安全裕度的网联自主汽车换道行为风险量化及动态平衡模型

      2024, 24(12):5204-5211. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304695

      摘要 (30) HTML (0) PDF 5.85 M (66) 评论 (0) 收藏

      摘要:伴随车联网技术的发展,道路交通流呈现智能网联自动驾驶汽车与传统人工驾驶车辆混合共存发展态势,研究网联新型混合车流换道驾驶行为的风险特性极其重要。基于安全裕度理论,建立了换道行为风险量化模型,采用故障树分析法,推导换道的时间和空间风险,进行时空融合的风险评定量化,以判断车辆是否处于安全变道状态,并动态平衡车辆换道行为可能存在的风险。运用SUMO软件对建立的量化模型进行仿真验证分析,1/TTC与瞬时风险系数均值分别下降约0.1与0.05,同时变化趋势趋于稳定。安全裕度风险量化模型使换道风险得到了有效控制的同时,交通流的稳定性得到了较大提高,可保障未来网联环境中自主驾驶车辆队列的稳态运行,从而提高交通容量和交通效率。

    • >V航空、航天
    • 京津多机场系统容量损失影响分析

      2024, 24(12):5212-5219. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302590

      摘要 (27) HTML (0) PDF 5.62 M (67) 评论 (0) 收藏

      摘要:全球范围内多机场系统数量和规模都在不断增长。由于终端区内有限资源的限制,邻近机场的运行存在一定的相关性,这导致了多机场系统运行效率低下。为了估计多机场运行产生的限制,本文以北京终端区为例提出一种统计分析框架对多机场系统的容量损失进行了整体分析。首先,根据理论容量模型分别计算出北京终端区各机场的理论容量,并进一步确定各机场独立运行下的实际容量;其次,以北京终端区的历史运行数据为基础,估计出三个机场及终端区系统的具有鲁棒性的Pareto容量包络曲线;最后,基于独立运行容量与相关运行容量量化出终端区各机场及多机场系统的实际容量损失。为进一步提高多机场终端区的运行效率提供建议与参考。

    • 基于多机场终端区交通态势的航班延误预测

      2024, 24(12):5220-5226. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304665

      摘要 (33) HTML (0) PDF 3.65 M (62) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了针对性地制定后续优化措施,以降低多机场终端区内航班延误所带来的不利影响,并提高多机场系统内各机场的运营效率,进行多机场终端区航班延误的预测研究。首先,考虑多机场终端区交通态势对航班延误的影响,在对多机场终端区交通态势进行分析的基础上,建立了6个描述终端区交通态势的指标。接着,构建反向传播(back propagation,BP)神经网络航班延误预测模型,将终端区交通态势指标、航班信息和天气环境数据等作为输入,航班延误时间作为输出,并利用粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)优化BP神经网络进行训练。通过实例验证和分析,基于多机场终端区交通态势的航班延误预测能够有效提高预测准确率,同时,通过粒子群优化BP神经网络的预测模型预测准确率均高于一般的考虑交通态势的BP和遗传算法优化的BP神经网络模型(genetic algorithm and back propagation,GA-BP)。

    • >X环境科学、安全科学
    • 基于Landsat 8的漓江流域生态环境质量及其影响因素分析

      2024, 24(12):5227-5238. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305037

      摘要 (48) HTML (0) PDF 15.63 M (725) 评论 (0) 收藏

      摘要:漓江流域生态环境质量时空变化及其影响因素的精准评价对桂林国际旅游胜地与国家可持续发展议程创新示范区建设具有重要的现实意义。本研究通过谷歌地球引擎(Google Earth Engine,GEE),融合Landsat 8遥感影像构建遥感生态指数(Remote Sensing Ecological Index,RSEI),探讨了自2012年桂林国际旅游胜地建设以来漓江流域生态环境质量的时空变化格局及其主要影响因素。结果表明:漓江流域生态环境质量呈现上升趋势且总体处于中上等水平,其中,流域林地和草地生态环境质量等级主要为优和良,而建设用地和耕地等区域主要为差和较差;流域的生态环境质量具有较强的空间自相关性,呈聚集性分布格局,主要表现为高-高聚类、低-低聚类和不显著聚类;绿度和湿度指标对RSEI指数有正向影响,而干度和热度指标则为反向影响;由人为因素引起的流域土地利用和植被覆盖度变化对漓江流域生态环境质量的影响要远远大于自然因素。在国际旅游胜地建设过程中,要坚持生态保护优先发展战略,注重保护和恢复漓江流域的生态环境,以促进桂林市国家可持续发展议程创新示范区建设。

    • 集成PHAST-Visual Studio的岩溶区燃气管道灾害后果定量分析及应用

      2024, 24(12):5239-5248. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303123

      摘要 (19) HTML (0) PDF 3.22 M (79) 评论 (0) 收藏

      摘要:为科学评估岩溶区燃气管道灾害的后果影响程度,基于管道失效特征确定喷射火和蒸气云爆炸两种典型后果模式,研判适用于岩溶区燃气管道灾害的热辐射和冲击波超压危害准则,从危害面积、伤亡人数、经济损失、环境破坏四个维度提出岩溶区燃气管道灾害后果严重程度的评估模型体系,并结合Visual Studio平台开发“岩溶区燃气管道灾害后果分析软件”。立足岩溶区实际工程案例,结合区域经济社会发展、岩溶自然地质以及燃气管道工程特征,基于PHAST软件仿真分析灾害后果的影响范围,结合危害准则对区内人员、物体提出针对性灾害风险管控措施,并通过引入政府、行业、企业等颁布的标准条例,量化得出灾害后果的影响程度。研究结果表明:提出的PHAST-Visual Studio集成方法能够弥补以往研究的评估主观性问题,将社会科学思想带入工程风险评价研究,并通过计算机软件编程提高灾害后果分析效率,从而有助于显著控制岩溶区燃气管道灾害后果水平。

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