• 2022年第0卷第5期文章目次
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    • >P天文学、地球科学
    • 三维地质建模在煤矿地质可视化中的应用分析

      2022, 22(5):1725-1740.

      摘要 (503) HTML (0) PDF 24.39 M (692) 评论 (0) 收藏

      摘要:煤矿智能化发展是煤炭行业未来发展的大趋势,三维地质建模及其可视化技术促进了地质资料信息的管理和共享,在煤炭行业的应用非常广泛且具有极其重要的意义。三维地质建模及其可视化技术可以对地质体的透明化勘探、煤矿的成矿预测、储量估算等进行精细化的指导,确保煤矿的采掘、通风系统的设计以及智能化开采的科学性,直观化灾害事故反演、地表环境监测、生产智能化管控等,减少勘探和开采的风险,能够大大提高煤炭开发的效率。本文对三维地质建模及其可视化技术在煤矿中的应用现状进行了总结,归纳了目前其在矿产领域的研究方向与相关软件的使用情况,介绍了地质数据和巷道数据的获取处理和建模技术,以及在各应用领域的具体进展,最后结合煤炭精准智能开采的发展趋势,针对三维地质建模技术在助力煤矿智能化发展方面的具体问题提出了思考和认识。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 航空发动机数据驱动法气路故障诊断研究进展

      2022, 22(5):1741-1750.

      摘要 (296) HTML (0) PDF 2.50 M (336) 评论 (0) 收藏

      摘要:航空发动机气路故障在发动机故障类别中是非常重要的一环,避免气路故障以及及时对气路故障进行排故和预测对保障飞行安全具有不可忽视的作用。而随着现代算力和算法发展,基于数据驱动的方法在气路故障诊断中也具有越来越重要的影响力。本文较为详细的叙述了目前国内基于数据驱动方法航空发动机气路故障诊断的现状,例如:聚类、SVM、人工神经网络、深度学习等,讨论了各种方法的优缺点,指出了利用数据驱动方法的难点和关键环节,并对未来相关的研究趋势和发展趋势做出了展望。

    • >U交通运输
    • 基于耐久性能的混凝土寿命预测方法研究进展

      2022, 22(5):1751-1759.

      摘要 (293) HTML (0) PDF 1.55 M (248) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于耐久性能的混凝土寿命预测方法对提升混凝土工程可靠性和寿命预测技术提供了坚实基础,为不同重大工程服役环境下混凝土的安全具有推动作用。本文以结构混凝土、道路混凝土和海工混凝土作为研究对象,讨论了现有基于碳化、酸雨腐蚀和疲劳情况下的结构混凝土、基于唯象理论、断裂力学理论和连续损伤力学理论下的道路混凝土以及基于菲克第二定律和Weibull分布下的海工混凝土的寿命预测模型。通过介绍不同模型的发展动态,总结不同服役环境下寿命预测模型的适用性,提出不同模型存在的问题,有效提高寿命预测准确度。

    • >P天文学、地球科学
    • 基于无人机倾斜摄影测量的矿产储量动态监测

      2022, 22(5):1760-1767.

      摘要 (193) HTML (0) PDF 15.37 M (275) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文以广西区内两处露天矿区作为研究区域进行矿产资源储量监测,探讨低空无人机倾斜摄影测量技术在矿产储量监测方面的应用,为矿产资源有效地保护与开发利用提供科学的数据支撑。基于ArcGIS和Context Capture两款软件,详细阐述了利用ArcGIS提取高程点进行DTM法矿区动用储量计算和基于Context Capture软件进行矿产储量计算的两种方法,并运用新兴技术与传统成熟技术结合的方法,实现对露天矿区的储量监测,最后在检验产品精度符合规范要求的情况下,完成两种方法的精度比较。实验结果表明:1)采用两种不同方法对两处矿区进行矿产资源储量监测,得出其误差百分比分别6.17%、0.05%,相对误差均满足规范要求;2)无人机倾斜摄影技术可用于矿产资源储量的动态监测,该技术在简化作业流程的基础上,可以低成本、快速、动态的实现矿区动用储量的监测,为有关部门的管理和矿产资源的开发利用提供科学的数据支撑。

    • 崇山剪切带混合岩化长英质脉体锆石U-Pb年龄及其意义

      2022, 22(5):1768-1774.

      摘要 (134) HTML (0) PDF 9.28 M (136) 评论 (0) 收藏

      摘要:受印度和欧亚板块碰撞影响,西南三江地区新生代以来发育一系列大型走滑剪切带。为了确定其中碧罗雪山-崇山-澜沧江剪切带的剪切属性和时限,对崇山剪切带大理永平县永保桥地区进行了详细的野外地质考察和室内分析,观测资料表明其左行走滑剪切特征明显。同时,获得崇山剪切带内混合岩化长英质脉体LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为24.6 ± 2.0 Ma,表明该带在晚渐新世处于走滑剪切深熔阶段。结合前人研究成果,在新生代剪压应变分解条件下,碧罗雪山北段、碧罗雪山至崇山段、澜沧江段分别具有右行走滑、左行走滑和右行走滑特征。

    • 衡阳盆地及周缘铜多金属矿成矿系列与找矿新突破

      2022, 22(5):1775-1785.

      摘要 (117) HTML (0) PDF 9.10 M (115) 评论 (0) 收藏

      摘要:衡阳盆地大地构造处于华南板块与扬子板块相结合的钦-杭成矿带西段,属钦杭成矿带中部与南岭东西向构造-岩浆-成矿带中段北缘交汇区。铜多金属矿床均分布在中新生代断陷盆地中及周边,其受区域上构造演化特定时期断陷盆地控制下的统一构造岩浆(火山)热液活动的制约,与深大断裂及其交会区强烈的构造-岩浆(火山)热液活动密切相关,主成矿时代为中-新生代。厘定了衡阳盆地内以铜为主的矿床成矿系列,共划分2个成矿系列组合,6个成矿系列,13个成矿亚系列。成矿规律和找矿新突破表明:区内铜多金属矿找矿方向应集中于岩体外接触带、深大断裂交汇部位、斑岩体顶部、不整合面和岩性转换部位。

    • 基于改进麻雀搜索算法-核极限学习机耦合算法的滑坡位移预测模型

      2022, 22(5):1786-1793.

      摘要 (198) HTML (0) PDF 7.91 M (180) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统的位移预测模型需要大量数据作为原始训练样本,一定程度上限制了预测模型的应用,为在有限的位移监测数据下进一步提高预测精度,针对金沙江沿岸某长期变形的滑坡体,本文采用麻雀搜索算法(SSA),结合核极限学习机(KELM)算法,对滑坡的位移变化提出一种新的多变量位移预测方法,并与传统的支持向量机(SVM)进行对比,结果显示改进的SSA-KELM耦合滑坡预测模型比支持向量机模型预测精度更高,对金沙江沿岸地区的滑坡具有良好的位移预测效果。

    • 基于水槽试验的泥石流拦挡坝泄水涵洞调控性能

      2022, 22(5):1794-1802.

      摘要 (154) HTML (0) PDF 9.43 M (143) 评论 (0) 收藏

      摘要:拦挡坝体上布设泄水涵洞和泄水孔是否有利于防治工程对泥石流破坏力的调控?由于泥石流在行进中伴随着复杂的水动力过程,现场获取相关动力学参数十分困难,这一问题长期未得到强有力的证实。为此,本文采用室内溜槽试验模拟泥石流对3种类型拦挡坝(I型、II型和III型)的作用过程,从中获取拦挡坝坝后泥位、振动加速度、体积含水率和孔隙水压力等力学参数的变化数据,以此分析泥石流拦挡坝泄水涵洞(孔)的调控性能,试验还增加1组不设坝的过程作为参照。结果表明:(1)加设泄水涵洞或者泄水孔会促使泥石流快速完成水石分离,从泥位变化看,III型拦挡坝对泥位调节作用最明显;(2)加设拦挡坝后,泥石流的振动加速度会大幅减弱,在不设坝、设I型坝、II型坝和III型坝4种条件下1号坝位置处振动加速度的峰值依次为:10.51m/S2、1.00m/S2、1.63m/S2、2.11m/S2,2号坝位置处振动加速度的峰值依次为:10.46m/S2、0.75m/S2、1.55m/S2、0.83m/S2;(3)不设坝条件下,溜槽内体积含水率变化差异不大,加设拦挡坝后,坝体上游瞬间雍水造成体积含水率增大,I型拦挡坝水石分离不明显,对体积含水率影响大,II型、III型拦挡坝水石分离效果明显,体积含水率瞬间增大后又快速回落,III型拦挡坝比II型减小雍水效果更明显;(4)预留泄水洞和泄水孔后,可以明显减轻下游坝体的孔隙水压力破坏。以上试验现象说明,拦挡坝增设泄水涵洞和泄水孔后其调控泥石流效果明显更优,同时在不影响坝体稳定的情况下,应多预设泄水涵洞和泄水孔。

    • 基于频率比-投影寻踪模型的渝东北三峡库区滑坡敏感性制图

      2022, 22(5):1803-1813.

      摘要 (119) HTML (0) PDF 16.50 M (179) 评论 (0) 收藏

      摘要:滑坡敏感性制图是灾害防治较为有效的软措施之一。本文的目的是以渝东北三峡库区为例,利用频率比法和投影寻踪模型绘制滑坡敏感性图。首先,针对研究区的地质环境特征建立滑坡敏感性评价指标,并利用频率比法分析历史滑坡与指标之间的空间关系。然后,利用投影寻踪模型确定评价指标的最优向量,将频率比分析结果与最优向量进行加权计算得到滑坡敏感性指数,并将其划分为高敏感区、较高敏感区、中敏感区、较低敏感区和低敏感区。最后,利用接受者操作特征(ROC)曲线验证了滑坡敏感性制图结果。结果表明,频率比-投影寻踪模型在滑坡敏感性制图中具有良好的性能,样本和验证数据的曲线下面积(AUC)值分别为0.844和0.763。研究区滑坡敏感性以中低风险为主;较高和高风险区面积约占22%,主要分布在忠县、万州以及巫山等区县的人类工程活动集中区。本文研究结果可为区内灾害防治提供参考,有助于提升三峡库区地质灾害防灾减灾保障能力。

    • 松辽盆地北部依安地区四方台组砂岩地球化学特征及岩石成因意义

      2022, 22(5):1814-1820.

      摘要 (135) HTML (0) PDF 6.74 M (129) 评论 (0) 收藏

      摘要:位于松辽盆地北部的依安地区,其铀矿含矿目的层主要为四方台组,本文从岩相学、地球化学等方面对四方台组砂岩进行系统分析,目的是探讨依安地区的砂岩源区特征及岩石成因意义。四方台组碎屑岩主要以长石岩屑砂岩为主,具有高硅(SiO2=78.09~85.37)、富钾(Na2O/K2O=0.98~1.28)、铝含量中等(Al2O3=7.34%~11.75%)、低镁钙(MgO=0.12%~0.19%、CaO=0.23%~0.78%)的特征。稀土总量较低(ΣREE=67.45×10?6~116.03×10?6)、轻稀土分馏系数(La/Sm)N=4.72~5.61,重稀土分馏系数(Gd/Yb)N=1.99~3.39,Eu为中等负异常(δEu=0.70~1.06),具有明显壳源岩浆特征,在Fe2O3/TiO2—Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)、Na2O/K2O—SiO2构造图解上全部落入大陆边缘范围内,显示其四方台组母岩为活动大陆边缘相关的沉积盆地,结合区域演化,综合推断应为环太平洋板块向欧亚大陆俯冲的产物。

    • >S农业科学
    • 基于线性双源遥感蒸散模型的作物估产——以河套灌区为例

      2022, 22(5):1821-1828.

      摘要 (120) HTML (0) PDF 7.23 M (150) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究干旱与半干旱地区作物生育期用水,估算作物产量和优化配置作物灌溉制度,以河套灌区为研究对象,基于Landsat 8遥感影像数据提取一定时序植被指数监测主要农作物种植结构,利用MODIS数据及改进线性双源遥感蒸散模型,预测研究区作物在不同生育期蒸散量并使用常用水分生产函数模型进行主要作物玉米估产分析。结果表明:(1)研究区近年来作物种植面积相对稳定,其中玉米种植量最多,葵花其次,小麦最少;(2)研究区玉米在初期、中期、旺盛期和末期四个生长阶段平均日蒸散分别为2.0 mm/day、3.09 mm/day、4.2 mm/day和2.79 mm/day, R2分别为0.6601、0.7617、0.7701、0.7219;(3)水分生产函数估产模型中Stewart模型在研究区模拟效果较好,其中临河区2016年玉米估产量为11018.5 kg/hm2,相对误差为6.82%。该研究可作为干旱区作物生育期监测及估产的重要方法之一,为灌区科学灌溉提供依据

    • >TB一般工业技术
    • 预埋增强介质对玻璃纤维复合材料低温弯曲性能的影响

      2022, 22(5):1829-1834.

      摘要 (125) HTML (0) PDF 4.90 M (121) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对低温飞行环境下GFRP材料可能出现的弯曲断裂问题,对预埋增强介质的GFRP层合板低温弯曲性能进行研究。首先,制备层间预埋碳纳米管薄膜和碳粉薄膜的GFRP层合板;其次进行低温环境下的三点弯曲试验,并通过分析弯曲应力-应变曲线得出:低温环境下,预埋碳纳米管薄膜的试件弯曲强度提高了74.9%、预埋碳粉薄膜的试件弯曲强度提高了51.5%,即预埋碳纳米管薄膜比预埋碳粉薄膜增强GFRP层合板低温弯曲性能效果好;最后给出预埋碳纳米管薄膜与预埋碳粉薄膜提高GFRP层合板低温弯曲性能的增强机理,并采用扫描电镜对试件失效区微观形貌观测以验证上述理论分析的正确性。

    • >TD-TF-TG矿冶工程
    • 某矿大断面运输巷道支护技术

      2022, 22(5):1835-1841.

      摘要 (135) HTML (0) PDF 8.87 M (143) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对大断面运输巷道变形严重难以控制的问题,以某矿山520中段回采巷道为工程背景,采取现场考察巷道变形破坏形态与松动圈声波测试,室内进行岩石物理力学参数测试以及理论计算分析。结果表明:该矿巷道围岩稳固性差,岩性复杂,矿山地质环境中等,松动圈范围为1.4~1.6 m,属于大松动圈IVa类岩石。基于上述研究,针对巷道穿过不同地质环境提出“喷锚支护”和“超前支护”两种不同形式的围岩控制措施,初步确定支护参数。最后用FLAC3D数值模拟软件对支护参数进行优化并验证其合理性,即喷锚支护(锚杆长度1.8 m)和超前支护(钢拱架间距0.6 m)能够较好的控制巷道围岩的变形与稳定。研究成果为该矿区巷道的支护设计提供了理论依据,也为类似工程的设计及施工提供借鉴思路。

    • 基于混合热格子Boltzmann方法有限热源加热气泡动力学模拟

      2022, 22(5):1842-1851.

      摘要 (108) HTML (0) PDF 10.87 M (119) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究不同润湿性表面单气泡动力学特性,通过引入差分方法的单组分多相格子Boltzmann 模型的基础上耦合能量方程构成了气液相变模型,模拟了不同润湿性表面单气泡形成过程周围流场与温度场细观,阐述了气泡生长脱离机理;研究了润湿性、过热度、有限热源长度对气泡动力学影响。结果表明,在相同过热度下,疏水壁面气泡生长速度大于亲水壁面。气泡脱离直径和脱离时间随着接触角增加而增加,亲水表面气泡脱离直径随着有限热源长度增加而增加,脱离时间随长度增加而减小。疏水表面气泡脱离直径与有限热源长度无关,脱离时间随加热长度增加小幅度减小。在不同的过热度下,亲水壁面气泡脱离直径随着过热度增加而增加,脱离时间随着过热度增加而减小。过热度对疏水壁面气泡脱离直径影响不大,但是随着过热度增加,脱离时间明显减小。其模拟结果为研究强化表面沸腾传热及表面润湿性的选择提供理论依据。

    • >TE石油、天然气工业
    • 致密油藏有效储层下限参数评价——以鄂尔多斯盆地中部Z区块长4+5油层组为例

      2022, 22(5):1852-1860.

      摘要 (145) HTML (0) PDF 14.71 M (256) 评论 (0) 收藏

      摘要:鄂尔多斯盆地中部Z区块长4+5发育陆相致密油储层,致密油藏有效储层下限参数评价对甜点预测及油藏注水开发具有重要指导意义。本文运用该区长4+5大量岩性、物性资料、测井资料、压汞等资料,建立了致密油储层有效孔隙度解释方法,确定了适用于Z区块长4+5油层评价的岩性、物性、电性、含油性下限标准。结果表明,研究区的主要发育长石砂岩,其次为岩屑长石砂岩。其主要孔隙类型包括粒间孔、粒间溶孔、岩屑溶孔及长石溶孔,孔隙度集中分布在8%~14%,而渗透率则集中分布在0.04×10-3 μm2 ~1×10-3 μm2。岩心观察、实验分析及测井参数综合解释结果显示,本区致密砂岩储层的岩性下限为细砂岩,对应油迹级含油级别下限;物性及电性参数下限分别为:孔隙度9%、渗透率0.2×10-3 μm2、含油饱和度40%、电阻率15Ω?m、声波时差226.4μs/m。此外,砂岩厚度与有效厚度呈一定正相关关系,有效厚度与孔隙度也有一定正相关关系,当储层物性较好以及砂层厚度较大,油层厚度较大;反之,当储层物性较差以及砂层厚度较小时,则主要发育差油层。

    • 某海上平台乙二醇脱水再生系统模拟

      2022, 22(5):1861-1867.

      摘要 (111) HTML (0) PDF 5.80 M (211) 评论 (0) 收藏

      摘要:为保障深水油气田流动安全,需注入乙二醇以抑制水合物产生,以防深水管道及设备发生堵塞,在对乙二醇进行循环再生过程中,乙二醇再生工艺能耗占比最大,为节能降耗,需对乙二醇脱水再生工艺进行参数优选。采用软件Aspen Plus建立工艺模型,结合计算结果,对比分析关键工艺参数。结果表明,在再生塔进料温度为90℃,再生塔操作压力为50KPa,再沸器操作压力为50KPa,塔釜温度为127℃,冷凝器操作压力为25KPa,塔顶温度为65℃,回流比为0.04,理论塔板数为19,进料位置为17时,乙二醇损耗量和能耗最低。通过对乙二醇脱水再生系统的关键工艺参数优化,为设备早日国产化提供了一定的理论支持。

    • >TH机械、仪表工业
    • 斜齿轮接触特性有限元分析

      2022, 22(5):1868-1878.

      摘要 (158) HTML (0) PDF 13.95 M (169) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究斜齿轮啮合过程中齿面接触力分布,基于有限元方法建立齿轮接触分析模型,研究了塑性变形、齿面摩擦、温度以及材料线性强化等因素对啮合性能影响,并通过实验对比了仿真结果。通过分析结果可知:弹塑性模型的接触力均高于弹性模型,载荷越大效果越明显;考虑齿面摩擦的接触面积减小则齿面接触力增大,且摩擦因素越大接触力越大;温度场模型中由于齿面摩擦热流使得齿面材料软化,故其接触力小于弹塑性模型。不同载荷范围内,由于不同强化模型的齿面变形不同,故表面最大应力变化趋势也各不相同。最后在试验台进行温升以及应变实验与仿真结果对比可得:齿顶、齿根区域的实验和仿真温度变化趋势一致;应变测试中,齿根最大应力均高于仿真结果,但两者应力变化曲线相同,误差均低于20%,验证了仿真接触模型的正确。

    • >TK能源与动力工程
    • 考虑轮盖结构及间隙的风机优化设计

      2022, 22(5):1879-1886.

      摘要 (137) HTML (0) PDF 13.81 M (206) 评论 (0) 收藏

      摘要:风机是传统行业的主要耗能原件。对风机进行优化设计,提升风机的静压效率对于节能环保具有重要的意义。迄今为止风机的优化设计更多聚焦叶轮结构,对于轮盖结构及间隙对风机性能影响的研究却很少。为提高一款工业离心式风机气动性能,通过实验和数值模拟的方法研究了轮盖结构与间隙以及前安装角对风机性能的影响,并对其进行了优化设计。首先,对风机进行测试,获得了风机的性能参数,研究了风机上盖板结构对风机性能的影响,发现平整上盖板能减少局部损失,提高效率;然后通过数值模拟方法的方法对风机进行参数敏感性试验,依据计算结果发现改变叶轮叶片前安装角以及叶轮与蜗壳之间的间隙对风机的气动性能均有不同影响,进而对风机进行结构改进。结果表明,改进后的风机气动性能明显改善,静压效率整体提高3%。可见,该离心风机蜗壳上盖板结构不够合理,改进蜗壳结构的风机能有效减少蜗壳不平带来的二次流损失,改进风机蜗壳与叶轮间隙可以有效缓解风机由于内泄露带来的能量损失,改进叶轮叶片前安装角可以减小因内泄露导致的叶轮底部流量增大安装角与气流角的偏差。

    • 涡轮增压器叶片高低周疲劳寿命特性分析

      2022, 22(5):1887-1897.

      摘要 (113) HTML (0) PDF 12.71 M (143) 评论 (0) 收藏

      摘要:转子是涡轮增压器高速旋转部件,在运行中常承受高低周疲劳载荷,它的安全运行尤为重要。为获得涡轮增压器叶片的高低周疲劳寿命,通过改变高低周疲劳中高周应力比和单个复合疲劳载荷块中高周频率,分析疲劳寿命特征,建立基于Miner理论的寿命评估模型。利用此模型分析得出160 000 r/min转速下涡轮叶片的高低周复合疲劳寿命。通过有限元分析软件对相同转速下涡轮叶片进行应力分析,得到低周应力、高周应力的最大值及其关键部位,并对涡轮叶片进行模态分析与谐响应分析,结合Ncode商用软件得出叶片关键部位高低周复合疲劳寿命。对基于Miner理论的寿命评估模型和Ncode软件所预测的叶片高低周寿命结果比较发现,随高低周载荷谱中高周应力、高周作用次数逐渐增加,修正后模型所得寿命与经Ncode商用软件所得寿命均呈递减趋势,寿命误差在两倍范围之内,两种方法均可较为可靠的预测高低周复合条件下的叶片疲劳寿命,而基于Miner理论的寿命修正模型的使用相对较为方便,所求寿命较为可靠,易于在工程中推广应用。

    • >TM电工技术
    • 基于改进自抗扰控制的微电网混合储能控制策略

      2022, 22(5):1898-1905.

      摘要 (150) HTML (0) PDF 4.94 M (141) 评论 (0) 收藏

      摘要:储能系统在微电网保证电力系统运行稳定运行中起到了关键的作用。因可再生能源发电具有许多不确定因素,从而引发的随机性以及波动性对微电网并网运行产生恶劣的影响。针对以上问题,为提高微电网并网的电能质量,减小直流母线电压的波动和冲击,本文提出一种由超级电容与蓄电池组成的改进自抗扰(ADRC)综合储能控制系统,在控制储能系统的双向 DC/DC 变换器的工作状况的基础上,实现储能控制单元的恒流充放电,从而弥补传统PI控制系统的缺陷,并在Matlab/Simulink仿真平台上搭建模型。仿真结果表明,与传统PI控制以及传统ADRC控制系统相对比,该控制策略在保证电网稳定运行的同时,可达到更好的平抑直流母线电压波动的效果,提高系统的动态响应。

    • 适应5G通信的配电网分布式供电恢复策略

      2022, 22(5):1906-1913.

      摘要 (110) HTML (0) PDF 4.94 M (125) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对配电网发生故障后的快速供电恢复需求,文中提出了一种适应5G通信的配电网分布式供电恢复策略。该策略通过可靠性模型分析与深度搜索算法为负荷节点发出供电恢复请求提供依据,从而将整个非故障停电区划分为多个独立的转供区域。联络开关节点则根据收到的供电恢复请求集合,以最大范围恢复重要负荷供电为目标,构建转供区域内的负荷优化模型,并将其转换为混合整数二阶锥问题进行求解。停电负荷节点与联络开关节点之间通过多轮信息交换,获得转供区域的供电恢复方案,进而实现整个非故障停电区的供电恢复。最后,通过系统仿真分析,验证了所提分布式供电恢复策略的可行性与有效性。

    • 高压隔离开关温差发电特性的仿真与实验

      2022, 22(5):1914-1920.

      摘要 (111) HTML (0) PDF 7.09 M (103) 评论 (0) 收藏

      摘要:温差发电技术可吸收物体余热并转换为电能,是未来电力传感器节点能源补给的新型手段之一。本文以GW9型高压隔离开关和TEG1型温差发电模块为对象,建立了基于ANSYS的高压隔离开关温差发电仿真模型,并搭建了相应实验平台。在隔离开关加载不同工作电流时,研究了温差发电模块的冷热端温差及开路电压特性,并在温差发电模块接入不同负载电阻时,揭示了模块输出功率及能量转化效率的变化规律。仿真与实验结果吻合良好,为温差发电技术在高压开关设备状态感知节点能源补给中的应用提供了重要参考。

    • 基于超级电容的交直交牵引供电系统及控制策略

      2022, 22(5):1921-1928.

      摘要 (91) HTML (0) PDF 5.00 M (178) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统电气化铁路中无功、谐波、负序等电能质量问题和电分相问题,并考虑牵引负荷的冲击性,本文提出一种由多端口交直交(AC/DC/AC)变流器、牵引变压器及超级电容储能构成的牵引供电系统及控制策略。牵引变压器的二次侧分别通过两个整流端口与变流器中的单相整流器相连,将整流器的直流母线并联引出,变流器的逆变端口连接在牵引网上;超级电容通过Buck/Boost变换器并联至直流母线。整流器采用直流电压外环、网侧电流内环的双环控制,在稳定直流母线电压的同时解决电网侧电能质量问题。输出侧逆变器采用电压有效值外环,瞬时值内环控制输出电压的幅值和相位,可以彻底取消电分相。根据系统容量和牵引负荷的功率确定超级电容的充、放电阈值,计算得到充放电参考电流值,控制超级电容充放电以平抑电网输出功率的波动。最后在MATLAB/Simulink进行了仿真分析,验证了该方案的可行性。

    • 基于随机森林-遗传算法-极限学习机的非侵入式负荷识别方法

      2022, 22(5):1929-1935.

      摘要 (145) HTML (0) PDF 4.11 M (192) 评论 (0) 收藏

      摘要:提高负荷识别准确率是实现非侵入式负荷监测的关键技术。针对现有模型识别准确率低,特征冗余度高、可分性较差的问题,提出一种基于随机森林(RF)和遗传算法优化极限学习机(GA-ELM)的负荷识别方法。首先从稳态电流信号中提取时域和频域信息作为负荷特征。为进一步减小特征集的冗余度并剔除可分性较差的特征,使用随机森林算法对特征进行优选,得到最优特征集。最后使用遗传算法优化极限学习机的权值和偏置参数,建立负荷识别模型。利用所建立的模型对11个家用电器共16种负荷状态进行识别,实验结果表明,所提模型可以提高识别准确率,使用该模型可以对家用负荷进行快速有效识别。

    • >TN电子技术、通信技术
    • 毫米波雷达目标点云稳健自适应聚类方法

      2022, 22(5):1936-1943.

      摘要 (136) HTML (0) PDF 9.68 M (116) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对毫米波调频连续波多输入多输出(frequency modulated continuous wave multiple-input multiple-output, FMCW MIMO)雷达点云目标远疏近密的密度不一问题,提出了一种基于密度聚类的稳健自适应三维点云聚类方法。首先从原始数据中提取目标的距离、方位角以及俯仰角信息,然后结合雷达的距离分辨率和角度分辨率将提取得到的三维信息以体素形式进行表示,并计算每个体素相应的局部度量值,接着根据局部度量值计算各个体素的聚类搜索区域,最后结合遗传算法(Genetic Algorithm, GA)自适应寻找聚类过程中所需的最佳参数并实现聚类。实验结果表明,该方法能够实现毫米波雷达三维点云的有效聚类。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 融合改进帧差和边缘提取算法的运动目标检测

      2022, 22(5):1944-1949.

      摘要 (116) HTML (0) PDF 9.46 M (121) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对帧差算法检测运动目标存在的目标边缘缺失和空洞的问题,提出一种将改进帧差和基于改进Canny算子的运动目标边缘提取方法相融合的运动目标检测算法。首先,使用帧差法快速检测变化区域,并通过面积阈值判断是否进行当前帧的检测以提高算法实时性;其次,在运动目标边缘提取中,提出一种基于改进Canny算子的运动目标边缘提取方法提取当前帧运动目标边缘,以解决检测目标边缘缺失的问题;最后,将改进的三帧差分法提取运动目标像素点填充目标边缘图像,以解决检测目标内部空洞的问题。对比实验结果表明,该融合算法对视频中的运动目标能以较高的准确度和完整度实现运动目标的高效检测。

    • 基于注意力机制的卷积循环网络语音降噪

      2022, 22(5):1950-1957.

      摘要 (143) HTML (0) PDF 8.16 M (147) 评论 (0) 收藏

      摘要:不同噪声在频谱上具有不同的特性,为了解决卷积神经网络对含有不同噪声的语音降噪的局限性,通过引入通道注意力机制作为卷积循环网络的中间层,将卷积层中不同功能的卷积核赋予不同的权重,使模型在训练时能够对输入数据更有针对性的去除噪声部分,从而达到更好的降噪效果。针对含有15种噪声的含噪语音分别应用循环神经网络、卷积循环神经网络等三种模型进行降噪处理,结果表明引入注意力机制的模型相比于其他两种模型,在PESQ和STOI评分上都有所提高,且引入注意力机制的模型能够更好的保留语音的谐波信息。

    • 基于ADS-B数据的机场场面多目标行为识别

      2022, 22(5):1958-1964.

      摘要 (102) HTML (0) PDF 4.86 M (125) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对机场场面监控视频中存在多个飞机目标,且各种行为轨迹相似,难以通过轨迹进行行为判断的问题,提出了一种基于ADS-B数据的机场场面多目标行为识别。该方法首先利用ADS-B信息,通过透视变换的方法对视频中的所有飞机进行定位,然后利用历史轨迹预测飞机一定距离之后未来时刻的位置,通过历史以及预测的目标位置划定每一架飞机的运动区域,从而将多目标行为识别转换为多个单目标行为识别任务。在每一架飞机的运动区域中,通过多时间尺度的融合卷积完成对所有飞机的行为识别。本文针对性的制作了一个包含飞机各种行为的小型数据集为基于融合卷积的行为识别算法提供训练和测试,同时在多个具有ADS-B数据以及相应标定数据的场面监控视频中进行了验证,实验结果表明本文方法可以满足包含多个目标的机场场面飞机行为识别任务。

    • 基于微服务架构的多资源负载均衡优化方法

      2022, 22(5):1965-1971.

      摘要 (108) HTML (0) PDF 2.77 M (117) 评论 (0) 收藏

      摘要:为有效提高网络多资源利用率和执行效率,确保网络多资源负载均衡效果,通过微服务架构研究了多资源负载均衡优化方法。通过数据层、基础层、服务层、业务层以及表示层,建立微服务总体框架结构,动态调度网络多资源服务,降低负载情况,采用微服务架构,构造可扩展的网络拓扑结构。依据负载均衡优化目标建立优化模型,利用多蚁群算法对优化模型进行求解,通过局部和全局更新网络流量之间信息素,实现网络多资源负载均衡优化。结果表明:所提方法的资源负载均衡执行时间仅为10 s,网络资源利用率和负载均衡度分别为89.2%和89.4%。可见所提方法能够对网络多资源负载进行均衡优化,有效提高网络多资源利用率和执行效率,确保资源负载均衡效果。

    • 参数并行:一种基于群启发式算法的机器学习参数寻优方法

      2022, 22(5):1972-1980.

      摘要 (120) HTML (0) PDF 4.44 M (133) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对机器学习算法超参数寻优效率低的问题和参数寻优主流算法的特点,提出了一种基于参数并行机制的机器学参数寻优方法。该方法利用群启发式算法来进行机器学习算法的参数寻优,将种群转换为Spark平台特有的弹性分布式数据集,针对参数寻优耗时特点并行计算种群中个体适应度。选取随机森林和遗传算法作为实验算法设计了多组实验对所提出的学习训练方法进行验证。实验结果表明,在20万条以下的小数据量下,文中提出的基于参数并行机制的机器学习参数寻优方法与基于数据并行机制的机器学习参数寻优方法相比,运行时间最多能够减少2个小时,并具有良好的可扩展性。

    • 基于自适应标注样本的高分辨率影像道路提取

      2022, 22(5):1981-1987.

      摘要 (106) HTML (0) PDF 8.60 M (103) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对现有道路提取算法中难以大规模人工标注样本类别标签的问题,提出了一种基于自适应标注样本提取遥感影像道路的方法。首先通过改进的模糊C均值聚类算法提取道路区域,进行初步的样本标注;然后利用基于二次投票的集成去噪算法定位标签噪声样本,更新样本数据集;然后将更新后的样本集投入随机森林训练并预测影像的分类结果;最后对道路提取结果进行多方向形态学滤波去除非道路区域,得到精确的道路提取结果。通过不同分辨率、不同场景、不同方法的实验结果表明,本文方法可以自主选择并标注样本,相比传统算法具有较高的提取精度,对于高分辨率遥感影像中直线型、曲线型道路均有较好的道路提取效果。

    • >TQ化学工业
    • 化学工业沉船牺牲阳极保护数值模拟——以经远舰为例

      2022, 22(5):1988-1994.

      摘要 (85) HTML (0) PDF 9.39 M (95) 评论 (0) 收藏

      摘要:对经远舰牺牲阳极保护进行研究,获得不同数量铝合金牺牲阳极对沉船基体的保护效果,为经远舰沉船保护提供科学依据。测试沉船基体及铝合金牺牲阳极在模拟海水中的极化曲线,得到模拟计算所需参数。运用Comsol软件建立物理模型,设置边界条件,模拟计算沉船在海水中的阴极保护效果。根据不同数量牺牲阳极的沉船表面电位分布、局部电流密度及电极腐蚀速度,分析基体和牺牲阳极的腐蚀行为,得到牺牲阳极的使用寿命。随着牺牲阳极数量减少,基体表面电位分布最低和最高电位同时减小,局部电流密度增大,阳极的腐蚀速率增大。当布置24块牺牲阳极时,基体局部电流密度和电极腐蚀速度最小,但表面最低电位超出标准保护电位范围,基体发生过保护;牺牲阳极数量较少到14块和12时,基体表面电位分布在标准保护电位范围内;布置10块牺牲阳极时,表面最高电位不在标准范围内,基体处于欠保护。依据国家保护电位范围标准-0.75~-0.95V(vs.Ag/AgCl)及牺牲阳极最长使用寿命,选择14块铝合金牺牲阳极作为沉船保护的最佳方案。

    • 铁电纳米颗粒相变中的尺寸效应

      2022, 22(5):1995-2001.

      摘要 (89) HTML (0) PDF 7.01 M (112) 评论 (0) 收藏

      摘要:由铁电纳米颗粒和介电质基体组成的复合材料具有很多功能特性,这些特性可广泛用于新型电子和能量收集装置。然而,铁电颗粒的形状,尺寸和在介电质基体中的取向对这些功能的影响还没有被研究清楚。在本文中,利用了一种中尺度建模方法,模拟了具有极性,弹性和热自由度的铁电纳米复合材料的性质,以及这些性质对尺寸,形状和取向的依赖性。本文在时间依赖的朗道金兹堡理论方法上应用多物理场耦合的有限元方法,来模拟嵌入介电质中的孤立PbTiO3或BaTiO3纳米颗粒中的极化行为。从模拟结果可知,铁电纳米颗粒的尺寸和材料,以及周围电介质的材料都会对平衡极化场产生影响。对于不同尺寸和材料参数的组合,极化场表现为:单畴,涡旋畴和多畴状态。模拟结果还表明存在一个临界尺寸,低于该尺寸时铁电性消失。对于PbTiO3和BaTiO3颗粒,该尺寸分别为3.3nm 和4.8nm。

    • 增塑剂对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯改性沥青低温性能的影响

      2022, 22(5):2002-2008.

      摘要 (114) HTML (0) PDF 5.66 M (100) 评论 (0) 收藏

      摘要:为改善苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)改性沥青在严寒地区的低温性能,以SBS改性沥青为基础,掺加邻苯二甲酸二辛酯(DOP)和己二酸二辛酯(DOA)2种增塑剂,采用弯曲梁流变(BBR)试验对未老化与短期老化(RTFOT)条件下各沥青低温性能进行测定,并通过低温连续分级温度(TLC)及松弛时间(λ)等指标评价沥青的低温性能,结合傅里叶转变红外光谱(FTIR)设备探究增塑剂对于沥青性能变化的作用机理。结果表明,增塑剂可明显降低SBS改性沥青的劲度模量,提高蠕变速率,改善效果随增塑剂掺量增大而提高,对比老化前后沥青指标发现,增塑剂可降低SBS改性沥青老化前后性能差异。在相同增塑剂掺量条件下,脂肪族二元酸酯类增塑剂DOA对沥青低温性能改善效果最佳,邻苯二甲酸酯类增塑剂DOP抗老化效果最好。低温连续分级温度(TLC)及松弛时间(λ)等指标对于掺加增塑剂的SBS改性沥青低温性能具有良好的区分度。通过FTIR分析可知增塑剂对于SBS改性沥青低温性能及抗老化性能的作用机理。

    • >TU建筑科学
    • 水下爆炸作用下近岸场地动态响应数值模拟

      2022, 22(5):2009-2015.

      摘要 (121) HTML (0) PDF 12.60 M (122) 评论 (0) 收藏

      摘要:以某近岸场地为研究背景,通过选取合理的材料本构模型及状态方程,建立水下爆炸荷载作用下近岸场地动力响应数值分析模型,利用ANSYS/LS-DYNA进行近场水下爆炸荷载作用下动态响应分析。研究爆炸冲击作用下冲击波在近岸场地的传播特性以及近岸场地动态响应的变化规律。研究表明:在冲击波传播过程中,其传播特性会受到边界面的影响;炸药的起爆位置对近岸结构产生的影响较大,水中起爆对近岸结构产生的冲击要大于水底起爆。

    • 砂土阻尼比确定方法对比分析

      2022, 22(5):2016-2023.

      摘要 (113) HTML (0) PDF 9.08 M (110) 评论 (0) 收藏

      摘要:鉴于国内外对阻尼比的确定方法没有达成共识的现状,本文以福建标准砂(粒径0.5~1.0mm)为试验对象,采用不排水应力控制动三轴试验,对比分析现有阻尼比确定方法:传统法、Das and Luo法、Kokusho法、Kumar法、互相关函数法,评价它们之间的差异性。结果表明:总体上五种阻尼比确定方法确定的阻尼比差异性较大,Kumar法确定的阻尼比最接近平均阻尼比,互相关函数法远高于平均阻尼比,Das and Luo法和Kokusho法确定的阻尼比基本一致但低于平均阻尼比,传统方法远低于平均阻尼比;建议以后的工程应用中,加载方式为应力控制时,可采用Kumar法确定阻尼比。

    • 川中红层岩体结构裂隙发育特征及多尺度分析

      2022, 22(5):2024-2031.

      摘要 (122) HTML (0) PDF 8.24 M (132) 评论 (0) 收藏

      摘要:四川盆地红层岩体宏细观裂隙发育,是影响其卸荷变形、吸水风化膨胀和工程特性的控制因素,近年来出现的多起高速铁路深挖红层路堑型路基持续超限上拱变形病害与此有关。为了解红层软岩裂隙发育特征,在原位岩体所有节理裂隙进行现场调查和测量统计基础上,采用统计岩体力学的方法,从不同尺度对岩体结构裂隙进行了深入系统的分析。结果表明,大尺度裂隙多为原生沉积层面,显示地层相变明显;中尺度和小尺度裂隙多为构造及剥蚀卸荷非协调性变形引起局部复杂应力场共同作用所致,深路堑开挖卸荷加剧了张性裂隙发展,以细观尺度裂隙为主,两种尺度裂隙长度分布均符合负指数模型,发育优势方向多垂直于层面,与基于岩体宏观结构面特征的分析结果吻合;该模型可以应用于工程实际,通过易于测绘统计的中尺度裂隙的发育特征分析,建立红层岩体整体形成的地质环境模型及裂隙结构框架,进而对红层岩体力学特性和红层工程岩体变形及稳定性进行更客观的评价。

    • 冻融循环条件下寒区隧道长期稳定性

      2022, 22(5):2032-2039.

      摘要 (115) HTML (0) PDF 10.22 M (255) 评论 (0) 收藏

      摘要:为明确温度变化对寒区隧道长期稳定性的影响,以某寒区隧道工程为研究对象建立了水热力耦合模型,研究了未来50年隧道温度场、应力场和变形场的时变特征和规律。在此基础上,采用响应面法计算分析了该隧道的可靠性。结果表明:第50年隧道围岩冻融范围将达到1.1m,比建设初期增大了1倍;隧道拱顶处压应力和底板处拉应力逐年上升,且在冻融循环中随着水分迁移,隧道底板发生底鼓灾害的风险较大;隧道可靠性指标随时间的增长呈逐渐下降趋势,第50年该隧道的失效概率为5.69%,可靠性指标为1.9723。

    • 焊接接头腐蚀对预应力高强混凝土管桩抗震性能影响的有限元分析

      2022, 22(5):2040-2048.

      摘要 (112) HTML (0) PDF 10.01 M (127) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对地震作用下预应力高强混凝土管桩的受力特性问题,考虑焊接接头腐蚀的影响,应用ABAQUS有限元软件建立管桩-土体三维模型,采用拟静力的方法对管桩顶部施加水平低周往复荷载来模拟地震荷载,研究了竖向荷载与焊接接头的腐蚀程度对PHC管桩抗震性能的影响,并提出了增配非预应力筋的改善措施。结果表明,竖向荷载的存在会降低管桩的耗能能力,而提高管桩的水平极限承载力;焊接接头处焊缝的应力最大,在焊接接头腐蚀后率先发生屈服,管桩的水平极限承载力随着焊接接头腐蚀程度的增大而降低,其造成的影响不容忽视;通过在桩身配置一定数量的非预应力筋能降低焊接接头处焊缝的应力,同时能够有效改善管桩的耗能能力,提高管桩的水平极限承载力,从而降低焊接接头腐蚀对管桩抗震性能的不利影响。

    • 高温对玄武岩纤维筋混杂纤维再生混凝土粘结性能的影响

      2022, 22(5):2049-2054.

      摘要 (124) HTML (0) PDF 7.58 M (123) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过中心拉拔试验研究玄武岩纤维筋(BFRP筋)与混杂纤维再生混凝土高温后粘结性能。选取体积掺量均为0.15%的玄武岩和纤维素纤维混掺再生混凝土中,目标温度为20°C、200°C、400°C、600°C和800°C。试验研究结果表明:相同温度条件下,混杂纤维的掺入有效提高了粘结强度;再生混凝土与BFRP筋的粘结弹性模量随着温度升高而逐渐降低;峰值粘结强度随温度升高出现先上升后降低的趋势;未掺入混杂纤维的随温度升高峰值粘结强度逐渐降低。建立了粘结-滑移曲线且与试验结果吻合较好,可为BFRP筋与混杂纤维再生混凝土粘结性能研究提供一定的参考。

    • 考虑流固耦合效应的浅埋矩形顶管隧道开挖稳定性分析

      2022, 22(5):2055-2062.

      摘要 (120) HTML (0) PDF 15.61 M (112) 评论 (0) 收藏

      摘要:为进一步研究流固耦合效应下浅埋矩形顶管隧道开挖面稳定性,结合南通世纪大道站矩形顶管过街通道工程,通过现场监控、数值模拟和理论分析等手段,分析了饱和砂层中流固耦合效应对开挖面极限支护力、破坏模式及孔隙水压力的影响。结果表明:支护应力比的减小将导致开挖面位移呈现3阶段发展形式,致使开挖面前方孔隙水压力减小,最终导致其整体失稳破坏;相较于无渗流力计算,考虑流固耦合效应时开挖面前方土体土拱效应发挥程度较大,其极限支护应力比远小于1;深径比对浅埋矩形顶管隧道开挖面前方的破坏模式影响较小,但在浅埋情况下与极限支护力呈线性关系。研究结果可为饱和地层浅埋矩形顶管隧道施工提供一定的参考。

    • 建筑信息模型技术在城市密集区桥梁施工中的应用

      2022, 22(5):2063-2068.

      摘要 (133) HTML (0) PDF 15.81 M (104) 评论 (0) 收藏

      摘要:以扬州市润扬路快速改造工程为例,通过BIM技术与无人机倾斜摄影技术构建三维实景模型,结合Navisworks平台对施工过程可视化仿真,探讨了BIM技术在城市密集区桥梁施工中的应用。结果表明:施工可视化仿真可以协助施工人员更加直观、全面地了解施工过程,优化施工方案,保证施工进度;对各种材料的计划、调度、使用情况做精细化管理,减少损失和浪费;科学合理地安排吊装设备、钢箱梁运输路线、施工工序,解决了交叉道口多、施工空间跨度大、城市环境复杂等城市密集区桥梁施工中钢箱梁安装难题。

    • >TV水利工程
    • 基于扩展有限元的混凝土重力坝水力劈裂分析

      2022, 22(5):2069-2075.

      摘要 (112) HTML (0) PDF 5.41 M (142) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用扩展有限单元法在求解不连续问题上的独有优势,在裂纹面以水压力方式模拟水力劈裂荷载,以解决裂纹扩展时涉及裂纹面非线性和移动边界问题。针对某待建混凝土重力坝,通过ABAQUS软件建立粘聚力裂纹扩展模型模拟水力劈裂,采用上游超载静水压力模拟高水压作用,研究不同裂纹长度、角度及裂纹面水压力对裂纹扩展的影响。结果表明:在相同初始裂纹夹角和水压作用下,裂纹起裂方向与预置裂纹方向夹角值基本一致;预置裂纹与水平向夹角为45度时,裂纹扩展深度最浅;随着裂纹面水压力数值增大,坝踵预置裂纹逐渐向坝基底部扩展;随着坝体折断面预置裂纹长度的增加,预置裂纹尖端周围应力值逐步增大,坝顶和主裂纹最大张开位移也随之增大,最终形成一条主裂纹并不断地向下游坝基面进行扩展,结构承载能力逐渐降低。

    • >U交通运输
    • 考虑路段时间可行域的随机后悔最小模型

      2022, 22(5):2076-2083.

      摘要 (119) HTML (0) PDF 5.16 M (103) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统的随机后悔最小择路模型在估计路段时间期望时没有考虑其可行域,与真实择路行为存在结构性误差。为消除误算路段时间不可行值对随机后悔最小模型结果造成的负面影响,本文构建了考虑路段时间可行域的随机后悔最小模型,并证明了模型性质,设计了求解算法。模型基于随机退化路网构建,在估计路段时间期望时通过对正态分布的行程时间双侧截尾,祛除了不合理时间区域对随机后悔模型估计的路径选择结果产生结构性误差。最后通过2个算例验证了模型和算法的有效性:首先基于不含拥挤效应的简单随机路网设计算例,结果表明路段时间可行域后,用户择路结果可能与传统模型估算结果相反;然后基于含有拥挤效应的Nguyen & Dupuis随机路网设计算例,结果表明随着路段7时间可行域上限增加,各条路径的随机后悔值、选择概率、期望时间和路段均衡流量产生了相应的变化。

    • 基于三维激光路面轮廓调查系统及应用

      2022, 22(5):2084-2092.

      摘要 (87) HTML (0) PDF 8.99 M (122) 评论 (0) 收藏

      摘要:路面轮廓包含道路质量评定的多种信息,其中路面车辙是衡量路面状况的重要指标。现行人工检测和目前基于点激光或线激光测量设备存在局限性。基于三维激光设备,研究并开发了一种路面轮廓调查系统。设计了一种全新的车载设备布置架构,采用高精度三维数据生成路面轮廓信息并连续计算路面车辙。采用边缘算法对车道区域外数据进行剔除,通过对横断面数据预处理提高数据稳定性,基于移动参考线逼近的方法提取车辙深度信息。将高精度数据进行可视化处理,直观展示路面数据信息。 通过静态实验验证激光精度,测量误差基本小于±0.3 mm。系统在自然行驶的条件下获取路面轮廓数据,以车辙数据为例,并将数据与人工测量数据进行对比。实验表明,测量车辙最大深度与人工检测结果相关系数为0.97,不同车速下系统表现出极高的鲁棒性,产生准确的路面轮廓数据,可作为高速真实三维路面测量工具。

    • 透水沥青路面清孔设备参数优化

      2022, 22(5):2093-2099.

      摘要 (110) HTML (0) PDF 7.43 M (109) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过两种设备模拟透水沥青路面清孔设备中高压喷水及负压抽吸的功能,并设计了路面清孔设备运行的模拟方法;采用四因素三水平正交试验,以渗水系数恢复率、肯塔堡飞散损失及大型平板飞散损失为评价指标,得出不同设备参数下清孔的效果及其对混合料性能的影响,以此确定路面清孔最佳方案;将最佳方案应用于试验路上,评价其现场清孔效果,结果表明:喷头水压对试验结果影响最大,出水角度和负压抽吸功率其次,且二者较为接近,冲洗次数影响最小;最佳参数组合为喷头水压15 MPa、入水角度45°、冲洗次数2次、回收功率4 800 W;对堵塞的透水沥青试验路清孔后,路面的渗水系数有较大提升,可恢复至满足规范要求,说明本文提出的清孔方案可有效恢复路面的渗水性能。

    • 混凝土箱体桥梁自控温装置设计与温度分析

      2022, 22(5):2100-2107.

      摘要 (121) HTML (0) PDF 5.99 M (129) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决混凝土箱体结构的温度裂纹问题,基于太阳辐射与来自近环境表面低红外辐射之间的能量密度失配,研发出一种可以在白天用于混凝土箱体桥梁表面的自控温装置。该装置采用辐射降温涂层和复合定形相变材料相结合,多层控温的方式,外挂在腹板表面,从外向内依次分为滤波器、反射层、封装层、潜热层和连结层5个部分。以陕西神沙河大桥为例,通过现场实测和理论分析相结合的方法,研究了自控温装置安装前、后混凝土箱体腹板外侧的温度和温度应力。结果表明:自控温装置是一种能够避免太阳辐射等因素导致混凝土箱体表面开裂的有效措施。对未安装自控温装置的箱体,腹板外侧对外界环境温度敏感,温度波动区间较大,最大温度应力较大;对已安装自控温装置的箱体,由于辐射降温涂层反射了部分太阳辐射,以及复合定形相变材料的相态转变向外界环境释放或吸收了部分潜热,腹板外侧温度波动区间较小,最大温度应力较小。

    • >V航空、航天
    • 基于多蜂群的多无人机协同自适应搜索

      2022, 22(5):2108-2115.

      摘要 (107) HTML (0) PDF 4.37 M (123) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对多无人机(Unmanned Aerial vehicles,UAVs)在未知海域环境下协同搜索这一重要研究课题,提出基于精英学习的多蜂群协同自适应搜索路径规划算法。首先,建立考虑飞行高度时变的无人机模型、传感器模型、以及海域模型,然后,在该模型基础上建立了包括,目标发现收益、期望探测收益及避碰等多目标效能函数。在考虑到UAV飞行高度动态变化时采用不同搜索策略,由于传统蜂群算法在搜索中存在适应性差、速度慢等缺点,提出基于精英学习的多蜂群算法,保证了搜索效益的最大化。最后,通过仿真实验验证了算法的有效性和实用性。

    • 混合运输机场跑道服务能力评估模型

      2022, 22(5):2116-2123.

      摘要 (137) HTML (0) PDF 10.09 M (117) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高混合运输机场运行效率,综合运输与训练飞行混合运行特点,提出了混合运输机场跑道服务能力评估模型。该模型考虑了不同类型航空器的性能特点以及空中交通管制规则,将运输与训练航空器的起降过程以及训练科目的跑道占用时间分类细化。运用Anylogic软件进行仿真,以起降比例、训练科目比例和运输训练飞行比例作为关键参数,得出混合运输机场跑道服务能力变化趋势。仿真结果表明:①进离港高峰期应增加触地拉升科目,可使跑道服务能力提升约6%;②离港高峰期应减少训练飞行起飞科目,将起飞航空器比例控制在20%~50%;③进港高峰期应利用跑道使用间隔进行训练飞行起飞科目,可使跑道服务能力提升约18%。本文模型仿真结果与实际运行过程相符,可为混合运输机场未来提升跑道服务能力提供一定参考。

    • 基于灰色关联逼近理想解排序法的航班时刻表评估

      2022, 22(5):2124-2129.

      摘要 (118) HTML (0) PDF 1.58 M (85) 评论 (0) 收藏

      摘要:准确评估航班时刻表,有助于有针对性的制定航班时刻优化策略,对缓解航班时刻的供需矛盾,减少航班延误,具有重要意义。针对航班时刻表的评估问题,首先,基于现有评估指标集,引入了滑行时间评估指标;其次,使用分类算法预测并计算了评估指标;然后,提出了一种基于灰色关联逼近理想解排序法的航班时刻表评估方法;最后,以北京首都国际机场为例,与现有评估方法进行了对比分析。结果表明:引入滑行时间评估指标,可以提高灰色关联逼近理想解排序法对航班时刻表的优劣区分能力;灰色关联逼近理想解排序法能避免现有的基于帕累托面的方法在样本较少时不能有效评估航班时刻表的问题,具有更强的普适性。

    • >X环境科学、安全科学
    • 石灰用量和培养时间对红壤镉形态转化的影响

      2022, 22(5):2130-2139.

      摘要 (116) HTML (0) PDF 12.15 M (212) 评论 (0) 收藏

      摘要:石灰是酸性镉(Cd)污染土壤修复的主要钝化材料。通过室内培养试验,研究了石灰不同用量对镉污染红壤土壤pH、阳离子交换量和Cd赋存形态的影响,并探讨Cd形态间与土壤pH和阳离子交换量的关系。结果表明,与对照比,施用石灰显著提高了土壤的pH值(43.86%~54.05%)和阳离子交换量(7.57%~20.67%),且随施入量的增加而效果明显。培养期间土壤Cd形态主要以可交换态为主,其次是碳酸盐结合态和铁锰氧化物态,而有机结合态和残渣态含量最少;随培养时间土壤可交换态Cd所占比例呈降低趋势,其他4种形态Cd均呈增加趋势。随着石灰用量的增加,土壤交换态Cd降低比例逐渐增大,培养120 d后,在0.5 mg·kg-1 Cd污染条件的土壤可交换态Cd同对照比依次减少了29.74%、43.99%和47.61%;而在1 mg·kg-1 Cd污染条件的土壤可交换态Cd同对照比依次减少了37.47%、38.09%和54.28%;两个Cd溶度下其他4种形态Cd均增加。相关性表明,土壤pH、阳离子交换量与碳酸盐结合态Cd和残渣态Cd呈显著正相关,而与可交换态Cd呈显著负相关;可交换态Cd与其他4种形态Cd呈显著负相关。总之,石灰通过影响土壤中的pH、阳离子交换量等,使Cd从可交换态向其他4种形态转化,从而降低土壤中Cd的有效性。

    • 群岛固体废弃物逆向物流网络规划

      2022, 22(5):2140-2146.

      摘要 (114) HTML (0) PDF 3.30 M (105) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统的群岛固体废弃物处理方式已经不能满足海岛发展与生态环保的要求,地方政府逐渐采取将岛屿固体废弃物逆向运回至大陆进行离岛处理的方法,但高昂的海运成本是固体废弃物离岛处理的最大阻碍。为了降低群岛固体废弃物逆向物流网络的海运总成本,设计了中转储存运输和直接运输两种系统,并以网络节点选址、航线设置等为规划内容,构建群岛固体废弃物逆向物流网络总成本最低的整数规划模型,提出基于遗传算法与模拟退火算法的混合算法。最后,用MATLAB软件求解算例,结果表明,6号岛屿为中转岛,4、5、10、7、8、2、12、1、11号岛屿采用中转储运方式,3、9采用直运方式,使得总成本最小,验证了模型和算法在群岛固体废弃逆向物流规划中的合理性,为实际提供参考。

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