• 2024年第18期文章目次
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    • >TE石油、天然气工业
    • 气藏注CO2提高采收率及封存评价方法研究进展

      2024, 24(18):7463-7475. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2310018

      摘要 (82) HTML (0) PDF 3.43 M (126) 评论 (0) 收藏

      摘要:CO2利用与封存是CCUS的两个重要环节,其中CO2-EGR技术对于实现绿色碳减排与天然气增产的双重目标具有巨大的发展潜力。本文梳理了CO2提高天然气采收率及封存机理、CO2提高天然气采收率及封存的潜力与评价方法。结果表明:CO2提高天然气采收率机理主要为:物性差异、竞争吸附及筛滤置换作用、连续对流排驱作用、恢复气藏压力与抑制水侵作用以及储层溶蚀改造作用;CO2气藏封存机理包括构造封存、残余气封存、溶解封存以及矿化封存;CO2提高天然气采收率评价方法有数值模拟评价、理论评价、物理实验评价;气藏CO2封存评价方法为包括有效容积法、物质平衡法、数值模拟评价、理论评价等;尽管CO2提高天然气藏采收率及封存评价方法已初步建立,但适用范围仍较小,需要结合我国天然气藏地质特征进一步完善,提高封存评价准确性。

    • >TH机械、仪表工业
    • 含缺陷压力管道评定技术研究进展

      2024, 24(18):7476-7486. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306985

      摘要 (19) HTML (0) PDF 2.02 M (89) 评论 (0) 收藏

      摘要:承压容器与管道被广泛应用在能源工业、军工、科研等诸多领域,其运输介质通常伴有易燃易爆等特性,因此,确保其安全运行的重要性是不言而喻的。针对承压容器与管道的安全问题研究一直是一个重要的课题。本文针对含缺陷承压容器与管道的安全评定,首先介绍了国内外最新基于“合于使用”为原则的常用标准规范的起源及最新成果,给出了缺陷评定采用的关键技术最新进展,以及影响评定结果的重要因素的研究现状,同时对缺陷容器管道的评定技术的应用现状做了简单的介绍。最后,提出了目前国内缺陷评定技术的存在的问题,为含缺陷承压容器与管道的安全评价的发展方向提出建议。

    • >O3力学
    • 离子推力器栅极组件热变形测量方法

      2024, 24(18):7487-7501. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2309802

      摘要 (14) HTML (0) PDF 14.27 M (66) 评论 (0) 收藏

      摘要:栅极组件是离子推力器的核心部件,其所包含的多层栅极结构在工作过程中会发生热变形,导致栅极间距发生改变,进而影响离子推力器的工作性能及寿命。为了实现栅极结构在实际工况下热变形的非接触测量与评估,本研究提出了基于摄像测量的栅极变形观测方法,评价了不同图像分析方法(灰度重心法、圆拟合法、灰度匹配法)对变形测量精度的影响。结果表明灰度匹配方法观测精度高,环境适应性好;同时,设计并实现了一套栅极热变形环境模拟与变形测量系统,可实现高温、通水、通气环境下变形的高精度观测。最后,对环境箱通水通气对测量精度的影响进行了评价,结果表明二者均会对测量精度造成影响,通水对实验结果的影响大于通气的影响。

    • >P天文学、地球科学
    • 黄河上游径流量对气候变化的响应和预测模型

      2024, 24(18):7502-7509. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305557

      摘要 (18) HTML (0) PDF 5.17 M (79) 评论 (0) 收藏

      摘要:全球气候变化下的黄河上游径流量变化及其预测是流域生态水文研究的热点之一。论文利用2008-2020年流域内48个气象站的监测数据和头道拐水文站径流数据,系统分析了黄河上游流域径流量与气候要素变化的关系,并建立径流量预测模型。结果表明,单一月份的月平均气温、月降水量和月蒸散发量多未表现出显著的年际变化趋势,但年平均气温和年降水量显著上升,而年蒸散发量也有上升趋势但统计不显著;多数单一月份的月径流量和年径流量均在年际上呈显著增加趋势。在月平均气温、月降水量、月蒸散发量均与月径流量显著相关的基础上,基于气候要素建立的黄河上游流域径流量预测模型具有良好的预测效果。

    • 鄂尔多斯盆地庆阳气田二叠系山西组山13沉积相类型论证

      2024, 24(18):7510-7526. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2309681

      摘要 (19) HTML (0) PDF 70.23 M (82) 评论 (0) 收藏

      摘要:鄂尔多斯盆地庆阳气田山1段是其主力产层,其沉积环境及其相类型一直争议较多,不同认识导致各个沉积相域内砂体对比模式和砂体分布形态存在着一定差异,从而给勘探井位部署增加了难度。笔者在前人研究成果基础上,综合地震、测井、岩心、露头及室内分析化验等资料,结合地震反射结构揭示的溯源退覆特征、岩心显示的岩性粒度与层理构造、测井沉积旋回特征、现代沉积学的比较等等多视角证据链,对该区山13层的沉积相进行了详细论证、分析和描述。研究结果表明,研究区岩性以中粗砂岩为主,多发育块状、板状及小型槽状交错层理,测井相既有河流“二元结构”发育完整的井段,也有只发育下部粗粒端元河流“二元结构”发育不完整的井段,前者揭示发育曲流河,后者则与辫状河发育有关;粒度分析结果显示主要以跳跃粒度成分为主,说明古水动力强;研究区周边露头资料显示既有曲流河发育也有辫状河发育,说明山1段沉积期曲流河和辫状河是同期存在的;现代卫星照片揭示,曲流河和辫状河共生共存发育是普遍存在的,综合上述证据,最终确定研究区山13发育相类型为河流相,且表现为曲辫共存特征,曲流河的频繁侧积以及平面多种河型共存以及垂向河道的多期叠置是导致砂体分布复杂化和横向相变化快速的主控因素。

    • 西安中深层同轴套管换热井取热能力及热影响半径

      2024, 24(18):7527-7533. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306115

      摘要 (11) HTML (0) PDF 7.68 M (67) 评论 (0) 收藏

      摘要:深井换热技术是目前公认最环保的地热能开发利用技术,以同轴套管换热井最常见,取热能力和影响半径是这一技术推广过程中存在争议且急需解决的问题。以西安草滩2500m深同轴套管换热井为研究对象,基于实测地层温度和围岩热物性参数,通过原位测试及数值模拟技术,分析换热井的取热能力,探讨换热过程中围岩地层温度变化特征及范围。结果表明:目标换热井30年可持续取热功率可达350kW,平均延米140W/m;围岩地温衰减程度和范围随着取热功率增大而增大;换热井不同深度影响半径不同,深部地层整体大于浅部,350kW取热功率下取热30年最大地温影响半径可达110m。

    • 穿越走滑断层隧道错动影响分区及隧道节段式衬砌抗错断性能控制

      2024, 24(18):7534-7541. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304542

      摘要 (15) HTML (0) PDF 9.74 M (73) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了揭示我国西部地区穿越活动断裂公路隧道工程的变形及力学特性,通过数值模拟分析了断层左旋走滑运动对隧道结构产生的错动响应,建立隧道受断层错动影响分区,并提出隧道节段衬砌铰接设计这一抗错断措施。通过对比在影响区内设置不同长度节段衬砌时隧道结构的应力、位移响应规律,得出最优衬砌节段布置形式。研究结果表明:断层走滑错动2.5m时,隧道结构受错影响范围为断层与活动盘交界面附近2.7d(d为隧道跨径)内,定义1d~2.7d范围内为次要影响区,1d范围内为主要影响区;通过对比分析发现3 m节段对衬砌结构水平位移和最大剪应力的控制效果最好,峰值最大降低率分别达到了3.38%和43.34%;隧道结构在断层交界面附近水平位移达到最大,随后向两侧较远位置变形不断减小至平稳;可见隧道结构沿纵向所受的最大剪应力值集中在错动影响区内,且在此范围内变化相较此范围外更加剧烈,错动影响区是抗断层错动设防重点关注对象。研究结果可为隧道抗错断设计提供参考。

    • 汉源昔格达组半成岩微观结构与宏观力学的相关性

      2024, 24(18):7542-7551. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305829

      摘要 (10) HTML (0) PDF 36.80 M (67) 评论 (0) 收藏

      摘要:地层岩性是滑坡产生的物质基础。为更清晰地认识半成岩微观结构变化对宏观物理力学性质的影响,通过对“8.21”中海村滑坡进行调查分析,表明:相比较于低含水率的昔格达组半成岩,高含水率的颗粒形态更趋向于有序性,但颗粒排列却更加无序,表明结构稳定性变差,昔格达组半成岩更易滑动。运用灰色关联度分析方法研究了汉源昔格达组半成岩宏观强度特征参数与微观结构参数之间的关联性,发现对粘聚力C、内摩擦角影响最大的是颗粒平均直径。随着含水率的增大,昔格达组半成岩微观颗粒接触不连续,颗粒间孔隙增多,结构发生较大变化,整体密实度降低,导致昔格达组半成岩强度降低,使得滑坡更易发生。

    • 北京平原区南苑—通县断裂南西段结构特征和活动性

      2024, 24(18):7552-7562. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2310209

      摘要 (16) HTML (0) PDF 15.82 M (76) 评论 (0) 收藏

      摘要:南苑—通县断裂是北京市平原区重要的隐伏断裂之一,其结构特征及活动性的研究对于优化北京市国土空间格局及城市地质安全具有重要意义。本文采用可控源大地音频电磁测深和高精度重力勘探,结合钻孔地层剖面及地质年代学测定,对南苑—通县断裂的结构特征及活动性进行深入探讨。研究结果显示:南苑—通县断裂在北京市南部地区具有较好的延展性,其断裂行迹在可控源音频大地电磁测深和重力剖面上得到了良好的反映。通过钻孔地层剖面及钻孔年代学格架分析,发现断裂没有错断中更新统以上地层,推测南苑—通县断裂南西段在中更新世以来不活动。此外,钻孔中新近纪玄武岩的出现也证明了断裂带定位的准确性,推断玄武岩岩浆来源于软流圈地幔的上涌和区域内大断裂的伸展活动共同作用结果。本研究填补了南苑—通县断裂南西段活动性研究的空白,为北京市南部地区城市地质安全和国土空间开发提供了重要的科学支持,具有重要的理论和实践意义。

    • 基于GIS和加权信息量模型的富源县地质灾害易发性评价

      2024, 24(18):7563-7573. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304503

      摘要 (23) HTML (0) PDF 14.08 M (79) 评论 (0) 收藏

      摘要:构建科学合理的地质灾害评价体系是地质灾害防治的基础,对区域防灾减灾工作具有重要指导意义。选取高程、坡度、工程地质岩组、距离构造的距离、年平均降雨量、距离水系的距离、距离主干道路的距离、煤矿工程活动共8个指标,通过GIS平台使用加权信息量模型对富源县进行地质灾害易发性评价。结果表明:采煤活动与工程地质岩组是富源县地质灾害发育的重要影响因子,区内地质灾害低易发区、较低易发区、中易发区、较高易发区、高易发区面积(占比)分别为383.8km2(19.54%)、449.77km2(31.12%)、759.67km2(23.53%)、1004.99km2(13.93%)和630.97km2(11.89%),其中地质灾害高易发区与采煤活动区分布较一致,是灾点较为集中的区域。通过ROC曲线验证,正确率为77.95%,表明区划较为合理,可以为富源县地质灾害防治提供参考。

    • >R医药、卫生
    • 基于隐结构和网络药理学探讨泛血管疾病用药证型及作用机制

      2024, 24(18):7574-7583. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2310099

      摘要 (12) HTML (0) PDF 24.68 M (75) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过计算机技术探讨中医药治疗泛血管疾病的用药证型及可行性,为临床治疗及新药研发提供客观参考依据。检索《中华人民共和国药典》2020版治疗血管类疾病的中成药,进行数据分析;运用Lantern 5.0,进行隐结构分析,对所得Z5组药物进行网络药理学预测及分子对接验证。得到相关中成药79个,涉及中药156味,其中高频中药有丹参、川芎、三七等,功效以补虚药、活血化瘀药为主,以温性药最多,药味以甘、苦为主,入肝、心经;通过隐结构分析推测出常见证候有气虚血瘀、痰瘀阻络、阴阳两虚、阴虚血瘀、气滞血瘀5种。可见泛血管疾病总体是因虚致病,虚实夹杂,气虚血瘀,临床治疗以活血化瘀为主,随证配合补气行气、温阳滋阴、化痰等治法。通过网络药理学及分子对接发现Z5组药物可能通过主要活性成分槲皮素、黄芩素、山奈酚等,激活流体剪切应力与动脉粥样硬化、AGE-RAGE信号通路在糖尿病并发症中的作用、血脂和动脉粥样硬化等信号通路,作用于TNF、AKT1、PTGS2等靶点,干预炎症、细胞增殖和凋亡、脂质代谢等过程而发挥抗动脉粥样硬化作用,从而治疗泛血管疾病,说明通过计算机技术分析已有数据在探索治疗疾病上有其一定的有效性及可能性。

    • >TD-TF-TG矿冶工程
    • 饱和岩石循环冻融蠕变力学特性及损伤分析

      2024, 24(18):7584-7591. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306615

      摘要 (7) HTML (0) PDF 4.97 M (64) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究饱和岩石循环冻融条件下的蠕变力学特性,开展不同饱和冻融次数三轴蠕变力学试验。根据试样变形特征建立了弹粘塑性蠕变模型,计算了蠕变模型相关参数,研究了饱和循环冻融相关参数变化特征。分析了随冻融次数增加裂隙扩展发育规律,提出了循环冻融蠕变损伤模型,基于试验数据对损伤模型进行了验证。研究表明:饱和循环冻融蠕变过程分为过渡蠕变阶段,稳定蠕变阶段和加速蠕变阶段三个阶段,冻融次数增加蠕变各个阶段均呈缩短趋势。建立弹粘塑性蠕变模型基础上,总结相关蠕变参数随加载应力增加均呈现增大趋势,随冻融次数增加,相同应力条件下蠕变参数逐渐减小。冻融过程中裂隙发育主要分为两种:沿原有裂隙扩展和独立发育的裂隙。原有裂隙扩展速度大于独立发育裂隙产生速度。试样循环冻融过程中裂隙发育速度逐渐增大。考虑冻融次数对蠕变参数的影响,同时引入损伤系数对其影响结果修正,建立蠕变损伤模型解释了循环冻融蠕变损伤过程,模型理论曲线与试验数据对比显示具有较好的相关性,验证了蠕变损伤模型的正确性。

    • 基于粒子群算法最优化Verhulst模型的开采残余下沉预测

      2024, 24(18):7592-7598. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304479

      摘要 (17) HTML (0) PDF 4.95 M (72) 评论 (0) 收藏

      摘要:矿区开采引起的残余下沉稳定时间长、潜在危害大,有必要准确地预测矿区地表的残余下沉。鉴于传统的残余下沉Verhulst模型建模误差大、适用性弱,在建模过程中以数据序列的首个数据保持不变导致预测效果差的缺陷,以直接离散Verhulst模型为基础,引入粒子群算法寻求模型迭代初始值的最优解,建立基于粒子群算法优化的矿区开采残余下沉直接离散Verhulst模型,并以山西阳泉和山东兖州矿区两个时间尺度的地表残余下沉监测数据集进行实例验证,最后利用Matlab App Designer工具实现模型算法的可视化。结果表明:基于粒子群算法优化的直接离散Verhulst模型的矿区开采残余下沉预测精度和稳定性增益明显,所开发的计算工具具有正确性和有效性。

    • 急倾斜中厚矿体开采引发的岩体移动规律模拟实验

      2024, 24(18):7599-7605. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304767

      摘要 (12) HTML (0) PDF 6.38 M (71) 评论 (0) 收藏

      摘要:急倾斜中厚矿体开采过程中,崩落区开采引起的周边岩体移动趋势对诱导冒落法使用起到至关重要的作用。以某铁矿诱导冒落法开采为工程背景,采用相似材料实验方法模拟了400m、600m、800m、1000m采深下,矿体及近矿上、下盘围岩受开采扰动的影响。研究表明:400-1000m采深条件下,矿体及近矿上、下盘围岩均呈现压密→滑移→压密的现象,且放矿对顶板矿岩受扰动的影响较大;矿体水平位移变化相较于近矿上、下盘围岩位移变化更剧烈,同时上盘围岩较下盘围岩对放矿的扰动更敏感;随采深的增加,矿体及近矿上、下盘围岩水平位移和垂直位移均出现由指向采空区转变为背离采空区的现象,且矿体总位移和应变波动范围均增大。

    • >TE石油、天然气工业
    • 基于CNN-GRU-LightGBM模型的单井产量预测方法

      2024, 24(18):7606-7614. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305888

      摘要 (16) HTML (0) PDF 7.00 M (71) 评论 (0) 收藏

      摘要:单井日产量趋势预测研究在油田生产中具有重要意义。由于油井生产工况复杂,难以准确预测日产量,本文建立了基于多变量时序数据的产量模型。基于卷积门控循环单元(Convolutional Neural Network – Gate Recurrent Unit, CNN-GRU)提取深层特征进行时序预测,基于梯度提升框架的决策树模型(Light Gradient Boosting Machine, LightGBM)从回归预测角度进行预测,两者结果相互融合,进一步提高产量预测精度。同时,本文提出了一种可以实现多变量时序预测或回归预测模型在未知输入特征情况下准确预测产量的方法—超前参数递归预测策略。采用该方法对影响产量的重要特征进行超前预测,并将预测到的重要特征应用于预测产量的仿真测试中。仿真结果表明:本文所建立模型与超前参数递归策略配合最好,在测试集上的预测准确度最高。相比单变量时序预测和回归预测模型,可显著提高预测精度。

    • 傅里叶变换离子回旋共振质谱技术在稠油高低温氧化评价中的应用

      2024, 24(18):7615-7622. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304963

      摘要 (7) HTML (0) PDF 5.92 M (64) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了认识稠油开发过程中低温氧化与高温氧化阶段原油变化规律,利用静态氧化釜开展稠油的高低温氧化实验,借助傅里叶变换离子回旋共振质谱分析技术对高低温氧化前后的原油分子量及O、N、S杂原子化合物特征开展研究,结果表明:原油低温氧化阶段分子量分布特征与原样相似,分子量分布范围在m/z 200至m/z 750,整体呈平缓状单峰型分布,高温氧化阶段分子量分布范围前移,呈明显的前峰单峰型分布;杂原子化合物中的O元素在低温氧化阶段主要以无环的饱和二元酸形式存在,在高温氧化阶段受环化、芳构化及脱甲基作用的影响,伴随着侧链烷基及杂原子基团的断裂和芳构化过程,造成原油中杂原子化合物向着碳数更小、DBE值更低的方向演化。该研究探索了温度与原油结构及化学组成之间的关系,对于指导稠油开发现场具有重要意义。

    • 射孔间距-倾角对深煤层水力裂缝扩展影响的离散元分析

      2024, 24(18):7623-7629. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304946

      摘要 (8) HTML (0) PDF 12.19 M (73) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究煤岩储层裂缝扩展的影响因素,对提高煤层气采收率十分重要。为探究不同射孔间距-倾角对深层煤岩裂缝扩展规律的影响,利用离散元分析方法,考虑井周煤岩应力变化特征、最大周向应力准则、原始储层等条件,研究射孔间距-倾角对压裂缝网扩展形态及延伸范围的影响规律。模拟结果表明:随射孔间距从40 mm变化至100 mm,当间距为60 mm时裂缝条数数量最多;当射孔倾角从15°到60°变化时,当射孔角度为45°时,缝网形态最为复杂;即射孔间距为60 mm且射孔倾角为θ=45°时,水力裂缝的缝网形态复杂度显著增大,缝网扩展范围最大。通过神府北木瓜区Y-1井验证,预测结果与实测数据具有一致性,证明所建煤岩数值模型的正确性。

    • 白云凹陷浅层气开采过程中储层性质的影响因素

      2024, 24(18):7630-7638. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2401089

      摘要 (14) HTML (0) PDF 13.95 M (68) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于深水浅部地层胶结性差、强度低,浅层气开采过程中极易出现储层失稳坍塌情况,严重制约浅层气的产能,为了深入了解浅层气开采过程中储层变化规律,开展了不同粘土含量、主控开采参数和孔隙度的模拟实验,分析其对储层产气和产水情况的影响。研究结果表明:压敏效应和微粒运移同时存在,近井端压敏效应造成的渗透率损伤更严重,在保证地层稳定的前提下,随着时间推移,小程度的微粒运移可使孔隙连通性增加,对稳定产气、提高渗透率有积极作用;随着气体产出,储层内水分也会被携带产出,且部分束缚水会转化为可动水,所得结论可为海域浅层气井的防砂增产提供参考。

    • Sentinel-1A影像在山区管道地表形变监测中的适用性评价指标构建

      2024, 24(18):7639-7645. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304914

      摘要 (12) HTML (0) PDF 9.62 M (70) 评论 (0) 收藏

      摘要:Sentinel-1A卫星数据覆盖范围广、重访周期快、获取成本低,通过合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)技术能够高效获取管道沿线大面积地表形变信息。但是山区管道所处地形复杂、起伏大、植被茂盛,监测中易存在叠掩、阴影、失相干等现象,Sentinel-1A卫星数据在管道不同区段的适用性有差异。为了对Sentinel-1A在山区管道地表形变测量中的适用程度进行评价,本文以三段不同山区地形的管道为研究区,结合Sentinel-1A数据、Sentinel-2数据、ALOS DEM数据进行相关性分析,构建适用性评价指标。结果显示:管道沿线Sentinel-1A影像的叠掩阴影占总面积的比例与坡度的Pearson相关性为-0.914,Spearman相关性为-1,呈显著负相关;影像相干性和归一化植被指数的Pearson相关性为-0.972,Spearman相关性为-0.99,呈显著负相关。使用回归分析和归一化的方法建立了山区管道沿线Sentinel-1A数据的坡度适用性指标和植被适用性指标,指标可对山区管道沿线域使用Sentinel-1A数据进行形变监测的适用性进行评价。

    • >TH机械、仪表工业
    • 桥式起重机神经网络自适应滑模定位防摆控制

      2024, 24(18):7646-7652. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305346

      摘要 (5) HTML (0) PDF 3.71 M (67) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对桥式起重机非线性、存在外界干扰的特点,提出了一种神经网络自适应滑模控制器。首先采用拉格朗日法建立桥式起重机动力学模型;然后在分层滑模控制器的基础上,设计了径向基函数(RBF)神经网络权值自适应更新率,利用RBF神经网络补偿系统的非线性与外界干扰引起的不确定上界,并利用粒子群算法对控制器参数寻优,通过构造Lyapunov函数证明了系统的稳定性;最后设计了1组仿真实验和1组在搭建的实验平台上的验证实验,仿真结果表明:在非线性及外界干扰作用下,神经网络自适应滑模控制器可以快速实现小车定位和负载消摆,控制器可以消除不确定上界对系统的影响。实验结果也表明,所设计的控制器可以使桥式起重机达到控制目标,具有一定的抗干扰能力。

    • >TK能源与动力工程
    • 强制通风空浴式翅片管送风方式优化

      2024, 24(18):7653-7661. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303775

      摘要 (6) HTML (0) PDF 9.85 M (67) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于FLUENT模拟研究底送顶排、顶送底排、侧送顶排、侧送底排四种送风方式对液化天然气(liquefied natural gas, LNG)空浴式翅片管气化性能的影响,采用Lee模型研究管内LNG的相变气化过程,结合管内流体温度变化分析单根翅片管气化性能受送风方式和送风速度的影响。结果表明:侧送风时翅片管周围出现低风速边界层,背风侧易形成低换热效率的尾流区;当送风速度由2.8 m/s增大到3.8 m/s和由3.8 m/s增大到4.8 m/s时,侧送底排方式下空气侧换热系数最大值分别增长3.92 W/(m2?K)和2.16 W/(m2?K);直送风时边界层分布均匀,最大推荐送风速度为3.2 m/s,顶送底排方式对翅片管气化性能的提升效果优于底送顶排方式;当其他条件相同时,侧送顶排为最佳送风方式;采用侧送顶排强制通风的空浴式气化器(ambient air vaporizer, AAV )气化性能显著优于自然通风AAV

    • 电动汽车动力电池组液冷散热优化

      2024, 24(18):7662-7668. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304744

      摘要 (7) HTML (0) PDF 6.95 M (69) 评论 (0) 收藏

      摘要:电动汽车动力电池在充放电过程中快速产生大量的热量,开展高效散热设计有利于提升电池组工作效率及其安全性。采用冷板和电池组相结合的方式进行电池组液冷散热设计,以50℃作为临界最高温度进行研究,结果表明冷板与电池组采用侧面侧方布置时电池表面平均温度最低,温度均匀性较好。满足散热设计对应的相间侧向所需质量流量最小且为0.05 kg/s,而相间上向模型的压降最小。因此,电池组散热设计时可优先选择电池单体与冷板相间布置的结构。

    • 大型风电机组滑动式偏航系统制动过程机电耦合特性规律

      2024, 24(18):7669-7675. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304765

      摘要 (11) HTML (0) PDF 3.43 M (15) 评论 (0) 收藏

      摘要:偏航系统是连接风电机组叶轮与塔筒承载部件,其偏航运动受气-机-电-液耦合作用,通过对偏航系统机电特性分析,开展了偏航力矩载荷力学分析计算,基于四种典型的极限工况,对工况发生历程中偏航力矩变化规律进行分析,重点对偏航运行制动及偏航静止制动特性进行研究,研究表明:电机制动速度控制阀值、制动响应时长、尾部制动时长是滑动式偏航系统制动特性主要考虑因素,确定滑动系统配合以变频控制偏航方式,采用失电制动模式为最优选择,制动电机速度可降低至35%。而在偏航静止制动状态下,相比于驱动个数的增加,制动力矩增大对改善偏航滑移最为明显,产生偏航瞬时发生转动角度更小,但输出小齿冲击受载更大。

    • >TL原子能技术
    • 华龙一号反应堆上腔室及热段流热耦合场数值模拟

      2024, 24(18):7676-7684. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304590

      摘要 (13) HTML (0) PDF 13.92 M (17) 评论 (0) 收藏

      摘要:压水型反应堆(pressurized water reactor, PWR)系统主管道热段内冷却剂的温度和流量,直接反映了核功率和堆芯换热状态,是反应堆功率控制和安全保护的核心参数。为全面掌握“华龙一号”反应堆上腔室及热段内冷却剂流-热耦合场分布及演变规律,为核心参数测控提供参考,本文基于有限元分析(Finite Element Method, FEA)方法,对上腔室及热段冷却剂流域进行了计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)数值模拟。首先建立了合理简化后的“华龙一号”(Hualong One)反应堆上腔室及相连热段的3D几何结构模型。随后对模型计算域进行了离散化网格划分和网格敏感性分析。最后通过计算,获得了冷却剂非等温流动的稳态特性解,流量、温度与相关设计估算值、实际测量值的相对误差均小于2%。对稳态特性研究表明,高、低温冷却剂在上腔室垂直内壁附近的不充分换热导致热段入口冷却剂温度分布不均,存在14.0~16.3℃的温差。随冷却剂沿轴向流动,冷却剂温度场分布和流场分布均逐渐趋于均匀和稳定,且是热段内低温冷却剂的流动主导了冷却剂温度分布的变化。

    • >TM电工技术
    • 考虑SOP的配电网电压有功无功协同优化

      2024, 24(18):7685-7692. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304873

      摘要 (9) HTML (0) PDF 4.25 M (15) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决高比例分布式电源接入配电网的节点电压波动等问题,本文提出了一种考虑智能软开关的配电网电压有功无功协同优化控制策略。首先,对影响节点电压波动的因素进行分析,说明可从有功和无功的角度对电压进行控制,对智能软开关的工作原理进行分析,它可以精确控制两侧所连馈线间传输的有功,且提供一定的无功功率;其次,建立了以有功网损最小和电压偏离最小为目标函数的配电网有功无功优化数学模型,并通过权重系数将其转化为单目标模型;再次,通过改进灰狼算法对本文所建模型进行求解;最后在IEEE33节点系统上进行仿真验证。结果表明:所提策略能有效减小系统节点电压波动和降低网损。

    • 基于主从博弈的多源调频容量分配策略

      2024, 24(18):7693-7700. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306095

      摘要 (6) HTML (0) PDF 3.36 M (15) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着新能源在电网中所占比例的不断增加,仅依赖火电机组难以满足新型电力系统的高质量调频需求。该文提出一种基于主从博弈理论的风-光-水-火多源调频系统容量分配方法,将火电机组作为上层领导者,风-光-水机组作为下层跟随者,求解参与调频各机组在完成调频任务时的最优交互策略。首先,将参与调频各机组的调频特性嵌入到主从博弈框架下,建立风-光-水-火多源调频系统的主从博弈模型。其次,通过求解主从博弈模型得到参与调频各机组的最优调频容量。然后,采用改进的Shapley值法对风-光-水机组的调频收益进行优化。最后,通过算例验证所提方法的有效性,主从博弈多源调频模型能够使调频容量分配更加合理且兼顾参与调频各机组的调频收益。

    • 基于改进灰狼算法的微网多主体主从博弈策略

      2024, 24(18):7701-7709. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303721

      摘要 (11) HTML (0) PDF 5.94 M (10) 评论 (0) 收藏

      摘要:为平衡包含电、热两种能源形式的微网系统内各参与者间的利益关系,本文通过改进灰狼算法提出了一种微网能量管理模型。首先,在充分分析微网结构及其各主体功能的基础上,为综合考虑源-网-荷的决策能力,将主从博弈方法应用于产能商、微网运营商、负荷聚合商之间的互动,建立一主多从的微网能量管理数学模型;其次,针对博弈上层模型高维、非线性的特点,文章在传统灰狼算法基础上,利用Tent映射对种群进行初始化、采用非线性收敛因子平衡种群搜索能力、利用莱维飞行策略降低陷入局部最优的风险。在模型求解时,博弈上层采用改进灰狼算法,下层采用二次规划方法,二者结合以探讨使各主体利益最大的策略;最后,通过算例进行验证,结果表明:文中算法更加高效,所提模型在提高参与者收益,平滑用户负荷分布方面更加优越。

    • 基于改进二进制蛇优化算法的配电网故障定位

      2024, 24(18):7710-7718. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304725

      摘要 (10) HTML (0) PDF 4.62 M (14) 评论 (0) 收藏

      摘要:分布式电源(Distributed Generations,DGs)大规模接入给配电系统带来更多不确定性、随机性,系统运行方式更复杂,传统故障定位方法难以适应新型电力系统构建。本文提出一种基于改进二进制蛇优化算法(Improved Binary Snake Optimization,IBSO)的新型故障区段定位方法。利用SPM混沌映射生成高质量的随机数序列,以提高算法种群中个体的随机性,并引入了遗传算法的动态变异策略,根据不同的搜索状态和进化阶段来调整变异率和变异方式,提高算法的灵活性和准确性。通过仿真证明,该方法适用于在含有分布式电源的配电网中定位单一和多重故障区段,相比蛇优化算法、传统二进制粒子群算法以及遗传算法在收敛性、快速性和准确性方面更优。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 基于门控宽度模型的结构监测数据预测

      2024, 24(18):7719-7725. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304552

      摘要 (7) HTML (0) PDF 4.55 M (13) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着信息技术的不断发展,机器学习在结构自动化监测中的应用逐渐增长。数据分析与预测作为结构自动化监测的重要一环,是保障结构安全的关键。针对目前结构监测数据预测方法未充分挖掘数据特征和运算时间冗长的问题,提出一种基于门控宽度模型(gated broad learning system, G-BLS)监测数据预测模型。G-BLS在BLS特征节点增加遗忘门和循环反馈门机制,能够控制特征节点提取相关性高的信息。与深度模型相比,G-BLS模型网络结构简单,在保证预测精度的同时大大减少了模型训练时间。实测的地铁基坑沉降数据测试结果表明,G-BLS可有效实现预测监测数据的可靠性与实时性,是一种精准快速的结构监测数据预测方法。

    • 轻量化YOLOv7-tiny的遥感图像小目标检测

      2024, 24(18):7726-7732. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304490

      摘要 (8) HTML (0) PDF 7.29 M (12) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对遥感图像小目标众多、目标检测器参数量大和检测效率低等问题,提出一种改进的YOLOv7-tiny的轻量级遥感图像小目标检测模型。首先,针对原始模型中跨阶段局部空间金字塔池化网络复杂的碎片化操作,提出轻量级的空间金字塔池化结构来减少多余的卷积算子操作;其次,针对颈部网络冗余的模块化连接方式和小目标容易在深层特征丢失空间信息的问题,提出深层语义信息引导的单尺度预测头方法来进行小目标位置信息强化,并进一步减少颈部网络和头部网络的计算成本。在遥感图像数据集上展开实验,结果表明,改进后的模型比原始模型参数量降低49.6%,计算复杂度降低28.5%,推理速度提高73.1%,并优于现阶段其他主流轻量级目标检测器。。

    • 分布式传感采集系统的远距离传输实现方法

      2024, 24(18):7733-7738. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2307409

      摘要 (6) HTML (0) PDF 7.73 M (12) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决分布式采集系统在强磁场、不同密封舱段的机体等特殊应用场景下的数据远距离传输问题,通过在测试点位置和主控采集端就近设计对应转换电路,提出了一种分布式传感采集系统采集数据高可靠的有线远距离传输方案。首先,在远离主控采集的被测点的测量端,数字传感信号直接经IIC/SPI远距离发送端电路输出,而模拟传感信号,先将其转变为数字量后再输出到发送端电路,在主控采集端经IIC/SPI远距离接收端电路解析后接入主控处理器,从而实现只需一个主控采集端即可完成分布式采集系统被测点传感器感知数据的远距离传输。该传输方法对于不同数据类型的传感器和传输协议,提出了针对性的解决方案,并对方案进行了测试与验证,结果显示传感信号传输稳定、质量良好。

    • 面向多规格蒸发器传热管检修的新型机器人机构设计及其运动规划

      2024, 24(18):7739-7745. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2402444

      摘要 (4) HTML (0) PDF 30.93 M (17) 评论 (0) 收藏

      摘要:面向核电站蒸汽发生器的管板爬行式检修机器人存在适应性差、检修效率低等问题。为实现蒸汽发生器多规格传热管的检修任务,本文设计了一款新型机构的四足爬行检修机器人,并对相关的步态规划展开了研究。首先,根据需要适应多规格管板的要求,提出机器人的构型以及整体方案设计,确定了爬行机器人的主要运动方式,并给出了工具工作空间;之后,根据不同类型管板开展了机器人步态规划相关研究,规划了三角形、正方形两种排布管板上的直线运动步态与转向运动步态;最后,利用V-REP与Python联合仿真进行机器人运动仿真实验,结果表明,爬行机器人能够完成多规格管板下的直线运动与转向运动,证明了机构的合理性与运动的可行性。

    • 工业生产设备故障领域问答系统的意图识别

      2024, 24(18):7746-7759. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305345

      摘要 (10) HTML (0) PDF 12.15 M (16) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决工业生产设备故障领域的问答系统缺乏标注数据、意图识别槽位填充性能不足的问题,提出了一种基于BERT的联合模型。利用BERT进行文本序列编码,并通过双向长短时记忆网络(Bi-LSTM)捕捉文本上下文语义关系。通过最大池化和致密层提取关键信息,同时使用条件随机场(CRF)增强模型泛化能力。构建了工业领域设备故障问答语料库,并提出了针对该领域的模型部署框架。在ATIS等公共数据集上进行实验,相对于基线模型,本文模型在句子级准确率、F1值和意图识别准确率上,分别提高4.4、2.1和0.5个百分点。本研究有效提升了问答系统性能,为缺乏工业生产数据的问答系统领域提供了数据集和部署框架。

    • 利用用户数据报协议数据驱动的液压六自由度并联机构虚拟现实技术

      2024, 24(18):7760-7768. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304531

      摘要 (8) HTML (0) PDF 12.15 M (11) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对复杂系统虚拟现实技术应用时实现精准描述系统的动态工作原理,复现真实系统的运动控制功能比较困难的问题,以具有高阶、非线性、强耦合等特征的液压六自由度并联机构为研究对象,提出了一种利用用户数据报协议(user datagram protocol, UDP)实现专业软件MATLAB与虚拟现实开发软件Unity3D的虚拟现实技术。首先利用三维建模软件SolidWorks构建并联机构三维模型,将模型导入Unity3D软件中并对其施加关节约束;其次对并联机构进行运动学反解,建立MATLAB与AMESim联合仿真模型;最后通过UDP协议,实现MATLAB与Unity3D双向实时数据交互并驱动虚拟机构动作。仿真表明:虚拟机构动作完全符合真实物理系统的工作原理,基于UDP协议数据驱动的虚拟现实技术具有很好的准确性与实时性。

    • 基于时频空多维融合特征的脑电情感识别

      2024, 24(18):7769-7775. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305688

      摘要 (2) HTML (0) PDF 4.53 M (7) 评论 (0) 收藏

      摘要:脑电信号(Electroencephalogram,EEG)包含丰富的时间,空间和频率信息,是最能准确反映情感状态的生理信号,在情感识别领域发挥着重要作用。由于单特征的脑电情感识别研究方法存在缺失信息的问题,因此提出了三维融合特征的脑电信息处理方法,将脑电信号的微分熵频域特征和八种时域特征进行融合,按照电极片位置信息进行空间排布,提取脑电信号的三维混合特征。将注意力机制引入多任务卷积神经网络(Multi Task Attention Convolutional Neural Network,MTA-CNN),并将构造的三维特征作为输入进行测试分析。结果表明,所提出模型方法在DEAP数据集的效价维和唤醒维二分类问题准确率均有显著提升。

    • >TU建筑科学
    • 基于Inception-BiLSTM和迁移学习的结构损伤识别

      2024, 24(18):7776-7784. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305444

      摘要 (11) HTML (0) PDF 9.87 M (21) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)方法在时空特征提取存在不足,提出一种改进的Inception与双向长短期记忆( bi-directional long short-term memory,BiLSTM)联合模型,以全面学习振动信号中的空间和时序信息。首先,构建具有多尺度感受野的Inception模块,自适应地提取不同尺度下的空间特征;其次,BiLSTM序列化处理时间特征,以深度挖掘时间相关性;最后,通过全局平均池化和Softmax分类器来实现钢框架结构的损伤识别。为评估该模型对噪声的鲁棒性,引入高斯白噪声作为干扰。此外,采用迁移学习策略来评估模型在不同强度激励和小样本下的泛化能力,确保适用于不同的损伤识别任务。结果表明,与传统的CNN方法相比,该模型在无噪声条件下及信噪比超过25dB时保持了100%的识别精度。该方法解决了土木工程应用中样本量不足和不同强度激励的实际挑战。通过微调预训练模型的参数,实现了在不同强度激励和小样本情况下的知识迁移与泛化,从而增强了模型的实际适用性。

    • 基于野外监测的阿娘寨滑坡自愈合特征

      2024, 24(18):7785-7791. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303590

      摘要 (7) HTML (0) PDF 16.04 M (14) 评论 (0) 收藏

      摘要:滑坡在地震、降雨和坡脚开挖时会发生慢速滑动,部分滑坡直接失稳破坏,但是部分慢速滑坡会慢慢变得稳定,呈休眠状态。目前,滑坡恢复稳定的自愈合过程外在表现和内在机制还研究较少,尤其是坡脚侵蚀型慢速滑坡的自愈合特征研究。2020年6月17日,四川省丹巴县梅龙沟爆发的泥石流堵塞小金川,形成泥石流-堰塞湖-溃决洪水灾害链,且溃决洪水掏蚀坡脚,导致阿娘寨古滑坡复活。通过对阿娘寨滑坡应急监测数据发现,阿娘寨古滑坡初期存在大变形,但后期变形逐渐稳定,存在强度恢复的自愈合现象。另外,数据表明滑坡的两次突然启动和小金川流量增大侵蚀坡脚相关,和地震和降雨关系不大。通过现场监测数据分析,滑坡刚发生时变形速率高达118 mm/h,本文建立的预测模型表明,在没有外在触发因素条件下,滑体会在8月21日左右变形速率低至1 mm/h。本文以阿娘寨滑坡为例,分析滑坡的变形过程和自愈合特征,并基于野外监测数据建立自愈合过程预测模型,该方法对于科学评估滑坡稳定性,减小滑坡防治设计成本具有重要意义。

    • 减载伸长路径下棕榈纤维加筋砂力学响应

      2024, 24(18):7792-7803. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304647

      摘要 (11) HTML (0) PDF 18.06 M (13) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究减载伸长破坏下棕榈纤维对石英砂力学性能的影响,对饱和状态下棕榈纤维加筋石英砂进行排水状态下的三轴伸长试验,分析了不同纤维长度和掺量下的应力-应变曲线,并对其初始弹性模量和割线模量进行比较。应用摩尔库伦准则分析得到剪切强度随纤维配比的变化规律。对剪切过程中的素砂和加筋砂的体积应变及孔隙比进行了比较分析。结果表明:(1)纤维加筋会增强石英砂在伸长破坏中的应力应变强度。对峰值应力和残余应力提升效果最佳的的纤维掺量和纤维长度分别为0.9%和12 mm。(2)试样的初始弹性模量和峰值割线模量均随有效围压的增大而增大,伸长试验中试样的整体刚度与有效围压呈正相关关系。纤维对石英砂剪切强度的增强效果只能在低围压状态时显现。(3)加筋砂的伸长破坏中孔隙比小于素砂,纤维的加入减小了石英砂的临界孔隙比,削弱了石英砂的剪胀性。试验结果为探究纤维加筋砂界面增强机理提供试验依据。

    • 多级线性加载下软土一维非线性固结分析

      2024, 24(18):7804-7811. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306423

      摘要 (4) HTML (0) PDF 6.33 M (11) 评论 (0) 收藏

      摘要:多级加载是一种常见的加载形式,目前软土一维非线性固结方面的研究鲜有考虑多级加载。为研究多级加载下软土一维非线性固结规律,构建考虑多级线性加载和土体非线性的固结模型。利用有限差分法获得固结方程的解答,并通过与现有解答对比验证了所得解答的正确性。进而分析荷载形式和土体非线性对固结特性的影响,结果表明:与瞬时加载或单级加载相比,采用多级线性加载可以充分让土体超静孔隙水压力消散并且可以降低超静孔隙水压力峰值。第一级荷载对土体固结影响最大,工程中采用多级荷载时,应控制第一级荷载的加载量及加载速率,以避免土体发生破坏。

    • 冻融温度区间对砂岩声发射特性的影响

      2024, 24(18):7812-7820. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304819

      摘要 (5) HTML (0) PDF 11.00 M (11) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究冻融作用对砂岩物理力学特性及内部破裂损伤规律的影响,对砂岩开展不同温度区间的冻融循环试验,并对冻融损伤岩石进行单轴加载作用的声发射试验,研究冻融温度区间对岩石物理力学参数及声发射特性的影响。结果表明:随着冻融循环温度区间增长,质量损失率和纵波波速变化率整体上呈先陡后缓的上升趋势,砂岩的峰值强度不断下降且峰值应变逐渐增加,单轴抗压强度和弹性模量逐渐减小,且同一冻融温度区间对弹性模量的影响较单轴抗压强度更为显著,泊松比呈现逐渐增长趋势;声发射振铃计数及累计振铃计数呈现逐渐增长趋势,沉寂期变小,声发射分布时间范围减小,峰值频率呈现向低频发展趋势。研究成果为寒区岩体工程稳定性预测提供实验依据。

    • 桩端采空区对嵌岩桩承载力的影响

      2024, 24(18):7821-7832. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2310116

      摘要 (7) HTML (0) PDF 22.84 M (17) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对桩端采空区对嵌岩桩的设计(如承载性能和长期服役性能)提出的挑战,以杜家山特大桥采空区嵌岩桩为原型,进行缩尺模型试验,研究采空区到桩端不同距离以及采空区是否注浆的单桩承载力。计算比例参数,并选择合适的试验材料进行模型构建;通过多级荷载试验,获得采空区到桩端不同距离以及注浆后桩顶沉降、桩基础轴力、桩端阻力和桩侧摩阻力的变化特征;并对比分析了无采空区嵌岩桩的承载特征。结果表明,随着采空区到桩端距离的减小,桩端持力层的承载能力减小,不利于模型桩的承载力;注浆后,桩端持力层的承载能力明显增加,导致模型桩的桩顶沉降显著减少,承载能力显著提高。

    • 基于YOLO v5l-Im的排水管道缺陷检测方法及效果分析

      2024, 24(18):7833-7842. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304688

      摘要 (7) HTML (0) PDF 17.41 M (12) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对YOLO v5l算法对于小目标、少样本且背景复杂的排水管道缺陷图像检测的精度低、误检和漏检率较高等问题,提出一种基于改进YOLO v5l算法的排水管道缺陷检测方法。做了三点改进:首先提出了基于Focal EIoU的损失函数,有效提升了检测模型的性能;其次为增强检测模型对小目标缺陷的检测效果,减少缺陷误检和漏检的概率,将骨干网络中浅层特征图融合到BiFPN特征融合网络中,增加针对小目标的预测层;最后在YOLO v5l中引入CA注意力模块,提高模型对图像中感兴趣区域的敏感程度,减少冗余背景信息的干扰。三种改进对平均准确度 mAP 值的提升分别为2.0、2.9、5.9 个百分点。将三种有效改进融合到一起,检测结果表明:本文提出的改进YOLO v5l模型的mAP值达到了92.1%,较原模型的85.5%提升了6.5个百分点。由此可见,所做的改进有效增强了YOLO v5l对排水管道缺陷的检测能力。

    • >U交通运输
    • 基于外部转运式的货运空铁联运衔接方案设计

      2024, 24(18):7843-7850. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304474

      摘要 (6) HTML (0) PDF 2.29 M (9) 评论 (0) 收藏

      摘要:在高附加值、高时效性要求的货物日益激增的需求驱动下,航空货运和高铁货运联运常态化趋势逐渐显现。在运输方式转换中,衔接环节一定程度上影响着联运货物的运输成本和运输效率,为进一步优化空铁联运方案,本文提出了基于“全货机+高铁货运专列”联运外部转运衔接模式,构建货运空铁联运衔接模型,设计货运空铁时刻表衔接方案及摆渡车调度方案,并设计遗传算法对模型进行求解,并进一步分析衔接成本及衔接时间。以某日虹桥机场T2航站楼和上海虹桥高铁站的部分实际时刻表数据为例,得到一个货运空铁联运衔接方案。对该方案进行仿真,结果表明:需设置3辆摆渡车在空铁之间完成货物的衔接作业,此时各摆渡车的工作量得到合理分配,且每批货物的衔接成本最小;在货运空铁联运总成本中,衔接成本占20%左右,且货运空铁联运在长途运输中成本优势更为明显;装卸货效率是影响货运空铁联运衔接时间的关键因素。从而为未来长途货运空铁联运运营提供参考。

    • 基于遗传算法优化XGBoost模型的地铁乘客出站走行时间预测

      2024, 24(18):7851-7858. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304938

      摘要 (6) HTML (0) PDF 6.20 M (9) 评论 (0) 收藏

      摘要:地铁乘客出站走行时间的预测是城市交通运行和管理的重要依据,对其进行准确预测有助于缓解地铁拥堵、优化地铁服务和提高乘客满意度。为了准确预测地铁乘客出站走行时间,首先,基于视频分析软件从监控视频中提取了乘客出站时的走行时间和若干特征变量。其次,为了筛选出对走行时间有显著影响的因素,采用相关性分析和最优尺度回归模型进行影响因素分析,并使用遗传算法进行最优特征组合的提取。最终,将提取出的特征作为输入向量,使用极端梯度提升模型进行走行时间的预测,并以平均绝对误差等作为评价指标。实验结果表明,本文提出的方法在地铁乘客出站行为预测方面具有较好的效果,平均绝对误差为1.55秒,低于未优化的极端梯度提升模型(1.87秒)、支持向量机(2.03秒)和随机森林(1.96秒)等模型。

    • 基于施工机械配置优化的施工噪声管理方法

      2024, 24(18):7859-7866. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303493

      摘要 (10) HTML (0) PDF 7.22 M (15) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市地下工程施工机械种类多、数量大,易导致施工噪声扰民问题。为此,提出了一种基于施工机械配置方案优化的施工噪声管理方法。首先,分析了施工过程中的主要噪声源并建立噪声源模型。其次,分析了施工噪声暴露诱发的健康效应终端并确定其暴露-反应公式。最后,构建了以施工噪声健康损害成本、工期、成本和质量为约束的施工机械配置多目标优化模型。在此基础上,以武汉市某隧道工程项目深基坑施工为例,采用遗传算法改进量子粒子群算法求解模型。结果表明,该方法在实现施工降噪的同时可满足施工效率的要求,因而具有可行性与实用性。

    • 直投式高黏改性沥青混合料路用性能试验

      2024, 24(18):7867-7873. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304502

      摘要 (7) HTML (0) PDF 6.33 M (8) 评论 (0) 收藏

      摘要:高黏改性沥青是决定排水沥青路面使用性能的关键因素之一。为了评价改性剂类型、掺量及生产工艺的影响,分别采用车辙、半圆弯曲、浸水马歇尔、冻融劈裂和浸水肯塔堡飞散试验对高黏改性沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性进行测试,通过微观形貌特征对改性剂在沥青中的工作机理进行分析。研究结果表明:不同因素对沥青混合料空隙率的影响很小。在相同的掺量和生产工艺下,与常规的泰孚派克(Tafpack Super,TPS)高黏改性沥青混合料相比,热塑性树脂(thermoplastic resin,TPR)高黏改性沥青混合料具有更优的低温抗裂性、相当的水稳定性和略差的高温稳定性,但是两者的路用性能在统计学意义上无显著差异。TPR改性剂掺量的提高可以明显提升混合料的各项路用性能;当以70#普通沥青和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(styrenic block copolymers,SBS)改性沥青作为基质沥青时,TPR改性剂掺量分别达到13 %和9 %,其混合料路用性能即可满足排水沥青混合料的技术要求。总体上看,改性剂掺量和生产工艺对各项路用性能均有显著影响,其中改性剂掺量的影响大于生产工艺。从微观形貌角度证实采用直投法时沥青中存在颗粒结团,部分改性剂颗粒与沥青的不完全混融导致直投法的改性效率低于剪切法,因此采用直投法时应适当增加改性剂掺量。研究成果可为排水沥青路面的材料设计提供有益的参考。

    • 基于改进半正弦模型的人致振动响应

      2024, 24(18):7874-7881. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304496

      摘要 (4) HTML (0) PDF 10.26 M (9) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究跳跃荷载对结构振动的影响,首先,提出了改进半正弦模型,建议了人群跳跃荷载模型特征参数;然后,推导了单人跳跃荷载作用下简支梁动力响应解析解;最后,以荆州市某人行天桥为例,对比了跳跃荷载作用下结构加速度响应试验值与数值解,验证了改进半正弦模型的适用性。研究结果表明:改进半正弦模型计算值与实测值的最大误差为2.8%,半正弦模型和半正弦平方模型的相应最大误差分别为23.4%和7.1%;跳跃频率为2.3 Hz时,跳跃荷载频率与结构的一阶自振频率接近,导致结构产生共振;在中高频段,改进半正弦模型响应结果与实测值更为接近;该类结果对跳跃荷载精确模拟具有参考借鉴意义。

    • 盾构法隧道开挖面稳定性下的多目标优化研究

      2024, 24(18):7882-7888. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303494

      摘要 (6) HTML (0) PDF 3.29 M (12) 评论 (0) 收藏

      摘要:盾构法隧道开挖过程中开挖面稳定性保持非常重要,开挖面稳定性下提升工程进度、保障工程质量等目标具有重要的工程意义。目前,针对开挖面稳定性下的多目标优化控制的研究不足。本研究选择掘进效率作为工程进度的指标,选择掘进过程引起的最大地表沉降作为工程质量指标。采用分层序列法和NSGA-II多目标优化算法,将盾构开挖面稳定作为第一层优化目标,工程进度与工程质量作为第二层优化目标,研究盾构开挖面稳定下多目标优化。在一段连续穿越堤坝、空地、敏感建筑三个场景的施工隧道中应用本研究方法,结果表明,优化后的盾构推力维持在上下限区间内,提高了施工效率和减少了地表沉降。本研究方法能够根据实际工况自适应的调整和优化控制策略,提高了在实际工程中的适应性和灵活性。本研究为类似盾构隧道工程提供了参考和指导。

    • 指路标志信息连贯性设计

      2024, 24(18):7889-7896. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304956

      摘要 (7) HTML (0) PDF 6.65 M (7) 评论 (0) 收藏

      摘要:指路标志对人们的出行有着非常良好的指引作用,良好的指路标志设计可提高驾驶人的通行效率。路网中节点处标志信息量的多少会影响驾驶员对标志信息的识读,进而影响到整个路网的通行效率。因此,通过引入节点的指路标志信息量作为惩罚系数,计算得出路段成本,建立OD间指引路径规划模型,结合A*算法,遍历整个路网,最后得出OD间的最优指引路径,通过在指引路径上增设指路信息,从而完善OD间指路标志信息的连贯性,更好的引导驾驶员做路径选择,降低路网中的交通压力。并选取甘肃省庆阳市的火车站(O点)到人民医院(D点)的区域进行实际应用与分析。

    • >V航空、航天
    • 飞机灵活温度减推力起飞技术设计与应用

      2024, 24(18):7897-7904. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304625

      摘要 (11) HTML (0) PDF 4.87 M (9) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高发动机的使用寿命、降低维护成本,进而达到提高飞机训练和投送经济性的目的,参考民航设计规范和要求,确定了一型飞机的灵活温度减推力起飞的设计原则,阐述了在该飞机上的具体设计和实施方案。根据该机的典型使用场景,对该飞机在日常运输任务的起飞重量下实施灵活温度减推力起飞时的实际起飞性能进行了分析。根据分析结果,该飞机在日常运输剖面的起飞重量下,在某海平面高度机场温度T0℃下起飞时,允许设定的最大灵活温度值为T0+20℃,此时实际起飞性能较最低安全要求仍有一定的安全余量,能够保证最低起飞安全要求,此时对应的起飞推力减小至最大值的85%,用于日常运输时可以使发动机寿命延长约13%。本文对灵活温度起飞技术在国内飞机上的设计和应用具有较高的工程参考价值。

    • 基于无人机航摄的地质踏勘及风险评估

      2024, 24(18):7905-7912. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305893

      摘要 (5) HTML (0) PDF 18.56 M (26) 评论 (0) 收藏

      摘要:工程选址前进行的地质踏勘是保证大型基建工程顺利开展的重要环节。为探索成本低、易于操作的地质踏勘技术,本文以中南地区某矿区为例,利用无人机搭载高分辨率相机以“高密度网格成像”模式获取影像,并实现研究区域的三维重建;通过点云模型生成数字高程模型后提取相关地质信息,进行潜在地质风险的初步判定。结果表明基于无人机航摄进行地质踏勘效率相较于人工有了显著提升,三维模型清晰,很好地反映了试验区域实际状态。“高密度网格成像”模式操作方便,三维模型、点云模型与数字高程模型的结合分析结果与现实吻合良好,研究结果可为地质踏勘工作提供新思路。

    • 基于复杂网络的多机场航班延误传播分析

      2024, 24(18):7913-7920. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303611

      摘要 (8) HTML (0) PDF 3.79 M (5) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究多机场间航班延误的传播机理,将机场作为节点,航线作为边构成复杂网络。通过分析传染病传播过程与机场间航班延误传播过程的相似性,借鉴经典传染病传播模型(SIR)的思想,并考虑不同机场间延误传播的差异,提出机场重要度的概念,构建了多机场航班延误传播模型。对多机场航班延误传播过程的仿真结果表明:在多机场网络中,初始延误机场不同以及机场重要度不同,延误传播效果不同,但延误传播规律保持不变。对网络中重要机场进行相应管控会使发生延误的机场数量峰值下降,且按照介数值确定需进行管控的重要机场,网络中发生延误机场数量峰值下降率最大。可见,该模型可以客观反映多机场间航班延误传播的动态过程和变化规律,并可为延误的预防和恢复提供理论依据。

    • >X环境科学、安全科学
    • 新型导电填料加速形成厌氧氨氧化生物膜及脱氮效能研究

      2024, 24(18):7921-7927. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306285

      摘要 (11) HTML (0) PDF 6.00 M (14) 评论 (0) 收藏

      摘要:厌氧氨氧化菌(AnAOB)在实际脱氮工艺中持留能力差,是制约该技术规模化应用的主要技术瓶颈之一。相较与传统生物填料,高温热解轮胎制备成具有导电特性的新型生物填料,不仅可以回收利用固定废弃物,而且能够实现加速AnAOB形成生物膜和提高脱氮效率的双重作用。实验结果表明,800℃最适合用于热解轮胎填料,同时具备更高的电导率和更有利于固定微生物生长特性。相较于单独Anammox组,Anammox+导电填料的NH4+-N、NO2--N和TN平均去除率比单独Anammox组分别提升了9.12%、13.20%和15.69%,且明显高于聚丙烯(PP)填料的强化效果。Q-PCR分析结果表明,添加导电填料能够促使脱氮菌种丰度增加,其中AnAOB、亚硝酸盐还原菌和硝酸盐还原菌分别增长了50.21%、69.70%和145.59%。该新型导电填料技术的研发,可为Anammox技术推广提供新的思路和数据基础。

    • 二次分解策略的深度学习碳交易价格预测

      2024, 24(18):7928-7939. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306264

      摘要 (14) HTML (0) PDF 11.96 M (16) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着我国碳排放权交易市场的逐渐完善,碳交易价格的准确预测将有助于构建更加稳定的市场环境,极大减少参与者的风险。针对当前碳交易价格预测难度大及现有的二次分解-集合策略不完善等问题,该文提出一种基于变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)和经验小波变化(empirical wavelet transform, EWT)的二次分解预测策略,其中分别采用中心频率(central frequency, CF)和Lempel-Ziv复杂度计算作为分解层数的确定依据,样本熵(sample entropy, SE)作为第二次分解输入序列的重构依据,使用长短期记忆网络(long short-term memory, LSTM)和时序卷积网络(temporal convolutional network, TCN)作为预测模型,并结合海洋捕食者算法(marine predator algorithm, MPA)对模型进行参数优化。实验结果表明,V-LSTM-E-LSTM模型和V-TCN-E-TCN模型不仅在湖北碳交易价格的短期和长期预测中获得了最好的效果,而且在其它四个区域碳排放权交易市场也获得了较高的精度。但对于成立时间较短的全国碳排放权交易市场,V-TCN-E-TCN模型在短期预测中表现更佳,长期预测中效果更好的是V-TCN-E-LSTM模型。

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