• 2023年第23卷第11期文章目次
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    • >TE石油、天然气工业
    • 油气井下套管遇阻研究现状与展望

      2023, 23(11):4475-4486. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04475

      摘要 (343) HTML (0) PDF 6.42 M (520) 评论 (0) 收藏

      摘要:套管作为沟通地面与油气藏的通道,能否顺利下入到预定深度关系着钻完井的成败。随着油气勘探开发向超深层、非常规、深水等复杂领域进军,下套管作业面临的环境更加复杂,套管下入遇阻问题时有发生,严重增加了钻井作业的非生产时间。聚焦油气井套管下入遇阻研究最新进展,介绍了套管下入遇阻的主控因素。针对如何预测、预防和解决套管下入遇阻问题,从套管可下入性理论、卡套管事故预防、辅助下套管工艺和工具等四个方面分别进行了总结和讨论。最后,基于上述分析对油气井套管下入遇阻的未来研究趋势进行了展望。

    • >TU建筑科学
    • 混凝土结构损伤声发射分析方法研究进展

      2023, 23(11):4487-4501. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04487

      摘要 (226) HTML (0) PDF 2.88 M (320) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于声发射技术在混凝土损伤检测中广阔应用前景,对国内外混凝土损伤的声发射分析方法的研究进行了分析。混凝土损伤的声发射分析方法梳理工作主要围绕混凝土损伤声发射信号特征参数分析、声发射信号波形分析、基于声发射技术的混凝土损伤定位分析和火灾下混凝土结构损伤声发射技术应用4个方面来展开,介绍了多种声发射分析方法的研究现状,并对其技术特点和适用范围进行了总结。

    • 建筑垃圾在路基填筑中的应用综述

      2023, 23(11):4502-4513. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04502

      摘要 (174) HTML (0) PDF 7.22 M (2604) 评论 (0) 收藏

      摘要:建筑垃圾再生料作为新型环保、可循环利用材料,已经受到了广泛的关注。若能将其应用在道路工程中,不仅可以减少对砂石的开采,节约资源,还能降低工程的成本。这对我国公路建设的发展具有重要意义。然而由于建筑垃圾再生料相对天然骨料而言有着强度低、吸水率高等缺点。因此,建筑垃圾再生料路基与传统路基相比会存在明显的差异。本文将根据现有的研究成果,对建筑垃圾再生料在路基填筑时的基本性能、路用性能以及沉降变性特性进行阐述。最后分析并展望了未来的研究方向,有助推动建筑垃圾再生料在路基工程的应用。

    • >O6化学
    • 聚丙烯酸钠水凝胶颗粒对超声场声强的衰减规律

      2023, 23(11):4514-4518. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04514

      摘要 (137) HTML (0) PDF 4.12 M (231) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高超声波在水凝胶环境中应用的准确性,借助自行搭建的超声场实验平台,研究了聚丙烯酸钠干凝胶颗粒溶胀过程、堆积状态,以及超声场作用下水凝胶颗粒状态变化对超声场声强的衰减规律。结果表明:干凝胶颗粒吸水溶胀150 s时,声强基本稳定,稳定时声衰幅度达55.00%。不同堆积状态的干凝胶颗粒溶胀对声强衰减的影响规律一致:声衰幅度先增大后稳定,颗粒堆积密度越大,则稳定时声衰幅度越小。超声场作用下,随水凝胶颗粒逐渐吸水饱和,其造成的声衰幅度逐渐减小,最终稳定在7.97%。

    • >P天文学、地球科学
    • 三维地理场景下基于地质特征的数字露头空间检索方法

      2023, 23(11):4519-4526. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04519

      摘要 (148) HTML (0) PDF 9.73 M (2461) 评论 (0) 收藏

      摘要:数字露头技术已成功应用于地质研究,海量的地质露头模型与资料管理成为了技术难题。传统的信息管理方式,如文件夹管理、信息系统管理等,都无法直接获取露头的空间位置,也无法从空间位置直接检索到露头。针对这个问题,运用SuperMap灵活的空间检索功能,提出了一种在三维地理场景下基于地质特征的数字露头空间检索方法,将野外勘测获得的照片、扫描所建立的三维模型、文字信息记录、位置等多种类型的资料纳入到空间数据库中,结合DEM数字高程模型和遥感影像搭建三维地理场景来模拟现实地形地貌,实现从空间定位、地层地质、构造地质、岩相古地理、含油气盆地、岩性等空间与属性综合的露头信息检索管理。并运用SuperMap iObjects.NET和C#.NET技术,在三维地理场景下实现基于地质特征的数字露头空间检索方法,搭建数字露头空间检索引擎平台,且对比传统信息管理方式,综合评价其更占优。

    • 缝洞充填物地球化学特征及环境指示意义——以塔里木盆地富满地区中奥陶统一间房组为例

      2023, 23(11):4527-4535. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04527

      摘要 (94) HTML (0) PDF 5.46 M (206) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了明确塔里木盆地富满油田奥陶系一间房组缝洞充填物所蕴藏的环境信息,通过对塔里木盆地富满地区中奥陶统一间房组缝洞充填物微量元素测试,及对所测稀土元素进行北美页岩标准化,发现曲线整体呈右倾趋势,Ce呈弱亏损,Eu显示强烈正异常。Sr、Al和Ti元素显示缝洞充填物受陆源碎屑物质扰动影响,Sr/Ba整体偏低且均小于1,推断缝洞充填物来源于淡水环境,Fe/Ti、 Al/(Al+Fe+Mn)、Cu+Pb+Zn及Fe+Mn/Ti值表明缝洞充填物受热液活动影响较小,U/Th、Ni/Co和V/Cr比值推测缝洞充填物形成于氧化环境下。综合研究表明,富满地区中奥陶统一间房组缝洞充填物主要形成于氧化条件下的大气淡水环境,主要受陆源物质扰动且受深部热液影响较少。

    • 鄂南黄土塬高密度地震勘探关键技术

      2023, 23(11):4536-4543. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04536

      摘要 (103) HTML (0) PDF 27.82 M (10242) 评论 (0) 收藏

      摘要:鄂尔多斯盆地南部的黄土塬地区表层结构复杂,地震波吸收衰减严重,目的层纵向目标层系多,构造幅度低,储层非均质性、微断裂,预测精度低;岩溶孔隙及断缝尺度小,难识别。为此,在该地区系统开展了高密度三维地震采集、目标处理、综合解释一体化技术攻关。采集方面,基于地质效果优化采集方案设计,采用小组合、适中面元、宽方位、高覆盖的观测系统,应用“井震联合”宽频激发与全节点接收,以保障地震资料一定信噪比的基础上进一步提高分辨率;处理方面,在保真、保幅的前提下,应用高精度融合静校正技术、特色的噪音衰减技术及煤层屏蔽下弱信号成像技术,获得了高品质的地震资料;综合解释上,针对断缝体及上古生界成藏主控因素的地震地质特点,建立了高分辨率储层预测和高精度断裂识别与圈闭描述技术 。最终,形成了黄土塬高质高效地震勘探关键技术体系,有力地支撑了油气勘探新发现和油气田高效开发。

    • 过钻具小直径阵列侧向测井响应及倾斜各向异性分析

      2023, 23(11):4544-4550. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04544

      摘要 (116) HTML (0) PDF 11.36 M (2215) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对过钻具测井,研究小直径阵列侧向测井技术。确定电极系尺寸结构,利用数值模拟方法研究小直径电极系的井眼、围岩、侵入响应特征,与常规大直径电极系的响应进行对比分析。研究小直径电极系在斜井、水平井中的响应特征,分析井眼倾角、地层电阻率各向异性的影响规律,制作交会图版。结果表明,针对小直径电极系,需重新制作井眼影响图版,围岩、侵入响应特征与常规大直径电极系基本相同。随着井眼倾角、各向异性系数增加,视电阻率增大,曲线分离以60°倾角为界,分别呈现出高侵、低侵特征。利用视电阻率比值和均值可以做出地层水平电阻率和各向异性系数的交会图版。为过钻具小直径阵列侧向测井技术的发展及其斜井、水平井解释评价提供依据。

    • 近20年黄土高原干旱变化特征及其影响因素

      2023, 23(11):4551-4560. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04551

      摘要 (164) HTML (0) PDF 24.98 M (1965) 评论 (0) 收藏

      摘要:为促进黄土高原农业和生态环境可持续发展,本文基于2001-2020年MODIS蒸散产品(ET和PET)和气象站点数据,利用作物缺水指数(CWSI)、Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall检验和偏相关分析等方法,探讨了黄土高原干旱变化特征及其影响因素。结果表明:(1)年际上,2001-2020年黄土高原CWSI呈显著线性下降过程,下降速率为0.0058 ·a-1(P<0.01)。干旱程度呈先减(2001-2018年)后增(2018-2020年)过程。(2)空间上,CWSI以减少趋势为主,显著减少趋势占区域总面积91.24%,其中青海、甘肃、宁夏、陕西南部地区CWSI下降速率较快。(3)黄土高原CWSI与气温以负偏相关关系为主,显著负偏相关占区域面积的7.78%,集中分布于青海东部、山西南部和河南北部;与降水以负偏相关关系为主,显著负偏相关占区域总面积60.88%,集中分布于黄土高原西南部和东部地区。气温升高背景下,降水增加促使黄土高原ET显著增加、PET不显著减少,导致CWSI显著下降。研究结论认为降水是黄土高原CWSI下降的主要影响因素,年降水量增加减缓了黄土高原干旱趋势。

    • >R医药、卫生
    • 基于网络药理学及分子对接探讨淫羊藿对顺铂诱导的肾损伤保护机制

      2023, 23(11):4561-4570. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04561

      摘要 (93) HTML (0) PDF 16.80 M (237) 评论 (0) 收藏

      摘要:摘 要 本研究通过TCMSP探索淫羊藿化学成分,在Gene Card中搜索肾损伤的相关基因,构建化学成分-作用靶点网络图、PPI网络图;借助DAVID进行KEGG和GO富集分析,利用Schrodinger Maestro软件和在线工具进行分子对接验证,预测核心靶点;进行动物实验,取小鼠血清检测BUN、CRE、TNF-α、IL-6水平,HE染色观察肾脏病理结构变化。网络药理学共筛选出18个化合物与58个靶点蛋白参与网络构建,基因富集分析显示,涉及120个GO条目(P<0.05),涉及KEGG信号通路共73条,分子对接表明,淫羊藿活性成分与关键靶点之间有较强的结合效果。动物实验表明,与模型组相比,淫羊藿水提物能使小鼠血清中BUN、CRE、IL-6、TNF-α水平降低;由HE染色结果得,细胞核形状由不规则变得完整,肾小管扩张,炎性细胞浸润情况都有所改善。本研究从整体上分析了其保护机制可能通过抑制炎症反应,减少细胞凋亡,为淫羊藿临床应用提供科学依据。

    • >S农业科学
    • 基于双维度注意力机制的西红柿成熟度检测方法

      2023, 23(11):4571-4578. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04571

      摘要 (121) HTML (0) PDF 10.99 M (170) 评论 (0) 收藏

      摘要:西红柿的成熟度对于采摘、运输和销售至关重要。针对西红柿需要特定环境下识别问题,本研究从种植现场拍摄图片来制作数据集,提出了一种基于双维度注意力机制的西红柿成熟度分类方法,首先通过tensorflow搭建卷积神经网络,网络中加入了改进的CBAM模块提取西红柿的成熟度和所在位置信息,即在通道注意力模块中并行一个共享多层感知器后的平均池化层,然后使用Adam优化器更新参数,此方法不仅缓解了网络中直接加入CBAM模块出现的不稳定问题,而且加快了损失函数的下降速度,最后通过调节学习率并使用混淆矩阵计算验证集的准确率获取最佳模型。实验结果表明,本文所提网络在训练了30个Epoch后损失函数稳定下降,搭建软件测试平台进行?测试后得到准确率为99%,单张图片检测时间为1.5s。检测时间和测试准确率均优于AlexNet网络, Grad-CAM可视化结果显示本文所提网络提取目标信息的效果优于AlexNet网络和改进之前的CBAM模块。本文所提方法适用于任意背景下的瓜果品级分类。

    • 基于WRF模式研究动态风场对林火蔓延预测的影响——以西昌“3·30”森林火灾为例

      2023, 23(11):4579-4585. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04579

      摘要 (122) HTML (0) PDF 24.46 M (240) 评论 (0) 收藏

      摘要:风场是影响林火蔓延行为最关键的因素之一。许多林火发生在地形复杂多变的山区,会产生复杂的局部风场。为探究动态风场对林火蔓延预测的影响,以“3·30”西昌泸山森林火灾为研究对象,利用WRF(weather research and forecasting)模式模拟动态风场,并与林火蔓延模型耦合。分别将模拟风场和均一风场分别输入林火蔓延模型,基于林火蔓延过程中实际火场范围数据,分析动态风场对林火蔓延模型预测结果的影响。结果表明耦合WRF模式和林火蔓延模型考虑了分辨率更高更高、 且更为准确的局部风场,能够实现对森林火灾蔓延的动态模拟。预测得到的火场范围与均一风场相比与实际范围具有更高的相似度。

    • >TE石油、天然气工业
    • 博文盆地M煤层气田含气量主控因素分析及预测

      2023, 23(11):4586-4595. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04586

      摘要 (91) HTML (0) PDF 9.87 M (186) 评论 (0) 收藏

      摘要:精准预测煤层含气量是煤层气资源量评价及开发方案制定的关键之一,传统预测方法应用范围有限且预测误差较大。为了进一步提高含气量预测精度,以博文盆地M煤层气田GM煤层为研究对象,基于皮尔逊相关分析法对含气量主控因素进行定量分析,优选出了9个煤层含气量影响主控因素,提出基于高斯过程回归、支持向量机及集成装袋树等机器学习算法的煤层含气量预测模型,对比分析各方法优缺点,进而优选出最佳的含气量预测模型。研究结果表明:高斯过程回归精确度最高,预测结果平均相对误差为4.5%,适用于本气田煤层气的含气量预测;支持向量机泛化能力强,但是超平面的绝对化导致预测精度降低;集成装袋树并不侧重于训练数据集中的任何特定实例,对于噪声数据其基本不受过分拟合的影响。

    • 超深井长裸眼段岩屑运移规律及特征分析

      2023, 23(11):4596-4606. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04596

      摘要 (83) HTML (0) PDF 12.59 M (1029) 评论 (0) 收藏

      摘要:大位移井在深部地层的油气藏开采中得到了广泛应用,但同时面临着井眼清洁不充分、托压、卡钻等一系列问题,为了更好地指导超深大位移井的井眼清洁工作,需要进一步对超深大位移井的长裸眼段的岩屑动态运移特性进行研究。文章根据质量守恒定律和动量定理,建立了考虑实际井眼轨迹、流体压降及悬浮层颗粒扩散的大位移井两层岩屑运移动态模型。该模型利用有限差分法进行求解,并利用已有文献的实验结果进行验证。文章对钻井和冲洗两种工况进行模拟研究,认识钻井液排量、钻井液密度、机械钻速、井眼半径等方面对岩屑运移的影响。研究结果表明,在钻井工况下,井斜角越小的井段,岩屑越难以沉积,且钻井液排量越高、钻井液密度越高、井眼尺寸越小、钻速越低,岩屑运移的效率越高;在冲洗工况下,井斜角越小,冲蚀效果越差,且钻井液排量越高、钻井液密度越高、井眼尺寸越小,岩屑运移的效率越高。研究结果对保障超深大位移井良好的井眼清洁具有指导意义。

    • 基于孔隙弹性力学理论的致密油气藏储层改造体积预测方法

      2023, 23(11):4607-4614. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04607

      摘要 (91) HTML (0) PDF 12.20 M (208) 评论 (0) 收藏

      摘要:储层改造体积预测对于致密油气藏体积压裂改造效果评估和施工参数优化设计具有重要意义。基于孔隙弹性力学理论和半解析的三维位移不连续法,综合考虑水力裂缝诱导应力,压裂液滤失引起的地层孔隙压力变化及其诱发的孔隙弹性应力的耦合效应,建立水力裂缝干扰模型下的地应力场预测模型,采用最大张应力强度准则和莫尔-库伦强度准则表征天然裂缝的张开与剪切破裂行为,将天然裂缝张开、剪切破裂波及体视为储层改造体,提出了一种预测致密油气藏直井体积压裂储层改造体积的半解析方法。研究结果表明:水力裂缝诱导应力和压裂液滤失引起的孔隙压力和孔隙弹性应力变化导致水力裂缝附近区域内的原始三向地应力发生改变,变化区域呈现椭球状;岩石本体破裂行为仅发生在水力裂缝边缘处的小范围区域内,天然裂缝的张开、剪切破裂才是形成储层改造体积的关键;实际储层改造体积形状近似于椭球体,现阶段现场常用的长方体等效方法并不合理;实例井研究验证了本方法的准确性与工程应用价值,可为致密油气藏体积压裂施工参数优化设计和压后产量预测提供有利的参考。

    • 基于管土作用模型的极限滑坡位移预测

      2023, 23(11):4615-4622. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04615

      摘要 (96) HTML (0) PDF 10.98 M (983) 评论 (0) 收藏

      摘要:滑坡作为典型地质灾害之一,严重威胁埋地管道的安全运行。若能准确预测管道所能承受的极限滑坡位移,则可结合先进的滑坡监测技术对管道失效事故进行有效预判。有鉴于此,本文首先建立并验证了基于非线性接触的管土作用模型,之后对模型参数及边界条件设置进行了讨论,最后基于形成的模拟方法研究了应力/应变准则下极限滑坡位移预测方法。结果表明:两侧设置无限边界的非线性接触管土作用模型更适用于真实滑坡工况下管道力学响应分析,可实现土体与管道大变形及管土分离的有效模拟,并可用于基于应力及应变准则的极限滑坡位移预测。本文为山区管道的安全设计及滑坡事故的防控提供了有效的技术手段。

    • >TH机械、仪表工业
    • 设计任务驱动的工具类产品创新

      2023, 23(11):4623-4637. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04623

      摘要 (71) HTML (0) PDF 13.38 M (149) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于传统工程设计框架,设计人员在工具类产品设计初期很少考虑社会技术因素,用户在完成具体任务实现物料加工的过程中所产生的产品交互等实际问题易导致工具类产品本身的设计迭代。通过集成不同的设计理论与方法,如社会技术系统理论(STS,Social Technology System)、情景分解法、任务分析法、FBS模型(FBS,function-behavior-structure)、TRIZ等,在设计阶段融入对使用者的研究,针对工具类产品建立一种以设计任务驱动的产品创新设计过程模型。将工具类产品创新设计过程模型分为设计任务识别、设计任务分析与设计方案产生三个阶段。首先利用情景分解法与任务分析法结合并引入功能分析进行量化来发现、确定设计任务;从社会技术因素(social-technical factor)与技术因素(technical factor)两方面研究FBS模型,利用功能模型等方法分析设计任务,引入时间参数构建任务元—时间模型;在设计方案产生阶段通过构建基于任务元的设计方案产生过程模型,确定最终设计方案。以曲线锯为例验证了该设计过程的有效性,研究有助于提高产品创新设计效率,减少设计迭代,丰富了设计驱动产品创新研究理论。

    • 基于无监督迁移学习的核范数最大化轴承故障诊断方法

      2023, 23(11):4638-4646. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04638

      摘要 (121) HTML (0) PDF 5.44 M (213) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对实际工业运行中带标签的轴承故障数据难以获取,导致有监督学习故障诊断效果不佳的问题,提出一种基于无监督迁移学习(transfer learning, TL)的核范数最大化轴承故障诊断方法。该方法通过结构优化深度卷积神经网络(structure optimized deep convolutional neural networks, SOCNN)进行故障特征提取,利用最大均值差异(maximum mean discrepancy, MMD)提升源域和目标域的分布相似度,并结合快速批量核范数最大化(fast batch nuclear-norm maximization, FBNM)来提升目标域批量输出矩阵的可分辨性和多样性。实验结果表明:所提方法在不同噪声环境中都具有较高的诊断精度,能准确识别出轴承的故障类型和故障危害等级,为轴承故障诊断提供有效技术支撑。

    • 推靠臂凸轮磨损可靠性及灵敏度分析

      2023, 23(11):4647-4653. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04647

      摘要 (43) HTML (0) PDF 3.31 M (129) 评论 (0) 收藏

      摘要:在工程中,凸轮驱动是一种非常普遍的驱动方式。分动式井径测井仪的推靠臂是其推靠装置中的重要部件。推靠臂凸轮磨损会使零件的几何尺寸减小,使其失去原有的设计功能。为研究推靠臂凸轮磨损可靠性,在Archard模型的基础上,针对推靠臂凸轮磨损进行了可靠性和灵敏度分析。研究表明,各随机变量的分布参数对凸轮磨损失效发生的几率影响效果不同。滑动距离对推靠臂凸轮失效概率的影响最大,磨损系数对其影响最小。允许磨损量的均值及材料硬度的均值对推靠臂凸轮失效概率产生负面影响,而其它的分布参数则对推靠臂凸轮的失效概率产生正面影响。

    • 基于GRU与PCA-TL的热应力下IGBT故障预测

      2023, 23(11):4654-4659. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04654

      摘要 (67) HTML (0) PDF 3.47 M (160) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对热应力下绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)的性能随时间逐步退化的特性,将深度学习中的时间序列预测算法应用到IGBT故障预测中,提出了基于门控循环单元(Gated Recurrent Unit,GRU)与主成分分析-迁移学习(principal components analysis- Transfer Learning,PCA-TL)的故障预测新方法。该方法以电参数集电极-发射极电压VCE作为衰退参数,采用GRU模型构建衰退参数与故障时间的映射关系;利用PCA技术综合相异分布特征的IGBT故障指标,引入TL方法,通过微调GRU预测模型的参数完成从源域到目标域的迁移,实现目标域样本的故障预测。实验结果表明,基于GRU的故障预测模型具有较高的预测精度,与长短期记忆算法(Long Short-Term Memory,LSTM)算法相比,训练速度更快;PCA-TL方法可实现同类器件不同工况下的故障监测任务。验证了所提方法的可行性和正确性。

    • >TK能源与动力工程
    • 基于伴随求解器的PEMFC喷射器尺寸优化

      2023, 23(11):4660-4667. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04660

      摘要 (98) HTML (0) PDF 7.48 M (228) 评论 (0) 收藏

      摘要:喷射器以其体积小、无运动部件等一系列优点,正成为氢燃料电池氢气再循环的理想解决方案。本文运过使用CFD(computation fluid dynamic)模拟了燃料电池氢循环喷射器不同进口压力下,喷射器内部流场情况,通过伴随方法找出了对引射比的影响最大的喷射器位置,获取了多组工况下喷射器内部压力场、速度场、质量分布场,分析了喷射器尺寸在不同工况下对喷射器性能的影响规律,并通过伴随方法对喷射器尺寸进行优化显著提升了引射比。结果表明通过伴随方法分析后,得出喉口处对喷射器引射比影响最大,通过伴随方法优化模型后,各工况下喷射器引射比平均提23%。结果有助于未来宽工况喷射器的设计。

    • >TM电工技术
    • 基于滑模变结构的三相并网逆变器重复比例控制策略

      2023, 23(11):4668-4676. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04668

      摘要 (89) HTML (0) PDF 8.71 M (190) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对三相并网逆变器在暂态能量反馈中的快速性与抗扰动性的要求,本文提出了一种重复比例控制与滑模变结构控制的自适应加权控制策略,首先对滤波器构建数学模型并进行求解,通过对滤波器的状态方程进行求解,采用重复比例控制提高逆变器的稳定性,再利用高频控制器对滑模开关函数进行替代,在保证鲁棒性的同时减小控制的抖振,再通过加权控制器根据电流误差值实时调节两种控制的权重比以实现两种控制的稳定过渡与切换达成高质量并网。最后利用simulink软件对三种控制在相同条件下分别进行仿真,通过对比验证,发现利用加权控制策略优化了等效控制的跟踪特性,不仅能加快了系统的响应速度,抑制了并网电流谐波,且还有效的提高了系统的鲁棒性,控制精度更高。

    • 不同覆冰状态下导线风致振动响应仿真

      2023, 23(11):4677-4685. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04677

      摘要 (67) HTML (0) PDF 10.93 M (201) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究动态风载作用下不同覆冰状态下输电导线的动力响应,利用谐波叠加法模拟多点相关的脉动风速时程曲线,得到不同覆冰形式下的风荷载,建立导线有限元模型,对不同覆冰状态下输电导线各特征参数和风速的相关性,并对导线振动特性以及动张力特性进行分析。结果表明:在随机风作用下,不均匀覆冰对风速的相关性最强;相同风速下,覆冰厚度和覆冰形式对导线振动特性影响不大;均匀覆冰时,导线张力峰值在15mm覆冰时达到最大,张力峰值为69180.4N;不均匀覆冰状态下,中央重覆冰对导线张力的影响强于两侧重覆冰。

    • >TN电子技术、通信技术
    • 基于小波自适应阈值方法的探地雷达去噪

      2023, 23(11):4686-4692. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04686

      摘要 (124) HTML (0) PDF 4.49 M (215) 评论 (0) 收藏

      摘要:探地雷达在实际使用过程中会被各种噪音信号干扰,针对这一问题,本文提出一种基于小波自适应阈值算法的探地雷达信号处理方法。常规小波阈值算法处理探地雷达B-scan图像时因处理前后的小波系数有所差异,可能导致图像失真。为了使目标信号更加明确,并消除噪音等干扰,通过对小波阈值的选取方式和阈值函数进行改进,使用小波变换的不同层数的子带长度确定阈值,实现阈值自适应准确量化。实验结果表明该方法相对传统小波阈值算法更加适用于探地雷达信号处理,自适应阈值函数拥有更好的良好连续性和稳定性,进一步提高了去除直达波和降噪效果,更好的保存了目标图像的细节。与其他方法对比结果表明,本文提出的算法提高了峰值信噪比,降低了图像熵。可见该方法在探地雷达实际使用情况下有一定的应用价值。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 犯罪时间序列的混沌特征分析与短期预测

      2023, 23(11):4693-4701. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04693

      摘要 (88) HTML (0) PDF 8.32 M (180) 评论 (0) 收藏

      摘要:现有犯罪时间序列预测方法侧重于捕捉序列自相关性来构建预测模型,但缺少对犯罪时间序列所反映的社会治安系统非线性和复杂性特征的考虑。 针对这一不足,提出了一种基于混沌分析的长短期记忆(long short-term memory, LSTM)LSTM 预测方法(Chaos-LSTM)。 首先将犯罪时间序列进行相空间重构得到其重构参数以及高维特征,然后计算犯罪时间序列的 Lyapunov 指数判断其混沌特性,最后对符合混沌特征的犯罪时间序列利用重构参数进行序列重建,输入 LSTM 模型进行时序预测。 以北方某特大城市 2007—2014 年的抢劫、入室盗窃、抢夺、诈骗类犯罪的日序列数据进行了实验验证,结果表明:4类案件的时序数据均表现出明显的混沌特征。 Chaos-LSTM 模型在预测精度上较 LSTM 模型有明显提升,平均绝对百分误差(mean absolute percentage error, MAPE)提 升 度 最 高 可 达 19. 7% ,百 分 比 均 方 根 误 差 (percentage root mean square error,PRMSE)提升度最高为 4. 19% ,其中对稀疏性数据序列的提升效果更为明显,显示出该方法对稀疏犯罪时间序列具有更好的适应性。

    • 基于模糊PID控制的空间吊装物姿态控制

      2023, 23(11):4702-4708. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04702

      摘要 (101) HTML (0) PDF 6.10 M (207) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对在装配式房屋建造过程中,房屋构件及其姿态只能依靠人力才能够准确地调整到目标位置,不仅工作效率低且容易造成人员伤亡的问题。本课题组对空间吊装物姿态位置控制进行了研究,将角动量交换原理运用到空间吊装物姿态控制上,通过改变飞轮速度与加速度达到控制空间吊装物绕吊装线水平旋转角度姿态。文章介绍了飞轮系统,推导了整个实验装置的动力学方程和运动学方程。考虑到被控对象吊装物负载经常改变,于是设计了模糊PID控制器,使控制效果达到最佳。文章首先对控制算法进行了simulink仿真研究,然后在搭建的实验装置上进行了实验。实验结果表明,能够实现空间吊装物姿态位置控制,且模糊PID控制更适合于实际控制。

    • 基于多语义文本表示的自适应模糊聚类算法

      2023, 23(11):4709-4717. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04709

      摘要 (106) HTML (0) PDF 4.23 M (200) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于词语的多语义问题和传统的文本表示与聚类过程相互独立的问题,导致文本聚类准确率较低。针对上述问题提出一种基于多语义文本表示的自适应模糊C-均值(Multi-semanticSrepresentationSbasedSadaptiveSfuzzySC-means, MSR-AFCM)聚类算法。通过将词语软聚类划分成多个词簇构建多个语义空间,将语义空间个数作为文本初始聚类数目,利用词语的语义隶属度计算每个文本属于文本空间的语义隶属度,并以此为对隶属度进行初始化。在算法运行过程中,根据更新的文本语义隶属度和文本分布状况,逐步剔除冗余的文本空间,以达到优化聚类数目的目标。实验结果表明,MSR-AFCM算法相较于传统的聚类算法有更高的准确率和兰德系数,验证了算法的有效性。

    • 基于混合人工蜂群算法和A*算法的求解旅行商问题算法

      2023, 23(11):4718-4724. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04718

      摘要 (82) HTML (0) PDF 3.53 M (214) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对旅行商问题(TSP),基于群智能优化算法的人工蜂群算法 (ABC)可以较为有效的解决并规划出一条合理的路线。ABC算法的优点在于将优化求解的过程转化为模仿蜂群采蜜的仿生行为,容易求得可行解。但是该算法依然存在着种群数量过多、速度较慢的缺点。本文分析了ABC算法的模型并对更新策略进行了改进,在ABC算法得到初始解的路径点后再使用A-star算法进行优化,通过将两种算法组合的方式进行改进。实验证明在解决TSP的路径规划中,整体的路径表现更优,且减少了冗杂的迭代更新,提升了算法的效果。

    • 单品种货物装车问题的两阶段优化算法

      2023, 23(11):4725-4733. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04725

      摘要 (62) HTML (0) PDF 3.46 M (189) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对同种同规格货物的三维装车问题,本文基于分层思想,将三维装车问题进行降维,转化为二维布局优化问题,提出九种分层装车策略,在算法设计上,提出了两阶段优化算法,第一阶段沿车厢的长、宽或高进行分层,针对不同的层高,通过动态规划算法求解平面内的最大货物装载量,得到货物的最优布局;第二阶段结合背包算法对层进行组合,得到车厢每个维度下的最优层,最后择优选取可装货物数量最多的方案,即为最优装载方案。最后通过两个数据集共8个算例对算法进行测试,结果表明,对于数据集一来说,本文算法求得的平均装载率可达99.43%,优于姚怡的带排列分层算法、王岩的动态规划算法、以及苏雅茹的混合递归算法求得的平均装载率;而对于数据集二来说,本文算法求得的平均装载率也达到了96.11%,优于王祎楼学者的二维排列算法,说明本文提出的两阶段优化算法在一定程度上可以生成较好的装载方案。

    • 考虑航路网络结构的离场航班延误预测模型

      2023, 23(11):4734-4744. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04734

      摘要 (80) HTML (0) PDF 9.17 M (189) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对离场航班延误预测缺少对航路网络结构因素的考虑,以及传统多分类预测难以满足高精度的需求,本文提出了一种考虑航路网络结构的离场航班延误预测模型。首先,根据离场航班所在终端区的航路网络结构,提出了航路拥挤指标,即航路流量、航路拥挤度和航路网络拥挤度,从航路网络和网络结构2个维度量化分析了拥挤特征,构造了航路拥挤数据集;然后,基于深度神经网络(deep neural network,DNN),构建了考虑航路网络结构的离场航班延误预测模型;最后,分析各类别延误样本比例,调整焦点损失函数的平衡因子以及各模型参数,进行了不同损失函数、不同数据集和不同模型参数的对比实验。结果表明:调整平衡因子后,模型预测准确率提高了2.3个百分点,融入航路拥挤数据集后,准确率继续提高了1.52个百分点,并且最终达到93.47%。可见,本文所提模型能够对离场航班延误作出有效准确判断,为民航相关单位提供决策参考。

    • >TU建筑科学
    • 冻融循环作用下超高延性纤维增强水泥基复合材料加固力学性能试验研究

      2023, 23(11):4745-4754. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04745

      摘要 (112) HTML (0) PDF 29.92 M (284) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究冻融循环作用下聚乙烯纤维增强复合基体材料(Polyethylene Fiber-Engineered Cementitious Composite,PE-ECC)与不同FRP的力学性能及微观结构演化规律,对PE-ECC、PE-ECC-BFRP和PE-ECC-CFRP三种试件进行快速冻融试验。研究试件在不同冻融循环次数下的质量损失率、相对动弹性模量、三点抗弯试验及扫描电镜。试验结果表明:在冻循环150次PE-ECC和普通砂浆混凝土的质量损失率分别为1.67%和13.5%,PE纤维的阻裂作用可以很好约束水泥砂浆的剥落;在PE-ECC水泥纤维基体材料中添加CFRP网格布或BFRP网格布可以提高试件的强度和降低水泥纤维基体材料内部微裂缝的扩展,提高了水泥纤维基体材料的抗冻性能;PE-ECC-BFRP试件和PE-ECC-CFRP试件比PE-ECC试件的最大承载能力分别增大了22.5%、67.3%,最大挠度分别增大了28.2%、76.7%,在冻融循环作用下FRP网格布可以提高PE-ECC的抗弯能力和最大挠曲能力。

    • 紧邻浅埋暗挖地铁隧道地下密集管线及土层变形

      2023, 23(11):4755-4764. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04755

      摘要 (93) HTML (0) PDF 19.11 M (196) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对地铁隧道施工影响下紧邻密集管线保护问题,依托南昌地铁实际工程,采用ABAQUS软件建立土体-密集地下管线-隧道暗挖三维有限元模型,结合现场实测数据与数值模拟结果,分析了隧道CRD工法施工时的地层变形规律、地下管线应力特性与地下管线变形规律,并对管线周边土体有无注浆加固时的管线力学特性进行了对比。研究结果表明:1)隧道开挖引起的管线变形以沉降为主,管土刚度差异对管线变形和应力影响显著。2)管土刚度差异越小,管线变形趋势与土体变形趋势越接近;管土刚度差异越大,管线对地层变形的抵抗作用也越强会产生较大应力。3)隧道左右导洞上方管段是危险区域,需重点保护。4)密集地下管线主要表现为管线材质、管线几何特性、管线与隧道的空间位置关系不同,保护地下管线的核心在于控制地层沉降,地下管线保护关键阶段是隧道掌子面接近管线,此时应确保超前注浆效果和初期支护快速封闭,并加强对管线变形的监测。

    • 声波法直埋热水供热管道泄漏检测定位

      2023, 23(11):4765-4772. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04765

      摘要 (71) HTML (0) PDF 9.40 M (201) 评论 (0) 收藏

      摘要:为快速诊断供热管网泄漏,提升供热管网运行安全,搭建了供热管道泄漏检测与定位的试验台,采用加速度传感器进行声波测量,研究供热管道不同运行压力、温度、泄漏孔径、漏点位置等对供热管道泄漏声波特性与漏点定位的影响。结果表明:供热管道未泄漏时背景噪声能量集中在0~1000Hz,泄漏后的声波能量集中在1200~2400Hz和3200~4000Hz范围。管内压力和泄漏孔径增大后,泄漏声波信号幅值增大,信号能量增强,高频段能量占比增加,漏点定位精度提高;而温度升高后,泄漏声波信号幅值减小,信号能量减弱,低频段能量占比增加,漏点定位精度下降;漏点相对位置对漏点定位精度影响小,带通滤波处理后,漏点定位精度明显提高。

    • 复杂地下洞室群施工污染气体及粉尘通风运移

      2023, 23(11):4773-4781. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04773

      摘要 (53) HTML (0) PDF 11.41 M (141) 评论 (0) 收藏

      摘要:在地下洞室群的爆破施工过程中会产生大量污染气体及粉尘,对地下洞室群施工通风污染气体及粉尘运移的认识有助于优化洞室群施工通风设计,提高洞室群通风方案的合理性。本文针对某大型复杂地下储油洞室群穹顶施工过程中的通风问题,采用CFD数值模拟及现场实测的方法,对污染气体及粉尘在洞室内的运移进行了分析。结果表明:气流在洞室内的发展过程分为涡流区、回流区和碰撞区,涡流区和碰撞区是通风过程中较不利的位置。多洞室的情况下,洞室内的污染气体容易在主通道内聚集。粉尘在洞室与连接通道交叉的位置以及主通道左侧转弯处浓度较高。洞室穹顶内污染气体及粉尘运移的速率较高,并且粉尘相对于污染气体的运移存在滞后性。

    • >TV水利工程
    • 飞云江干流生态流量分析

      2023, 23(11):4782-4789. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04782

      摘要 (79) HTML (0) PDF 4.89 M (198) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于人类活动对自然环境的影响日渐增加,天然水文情势也随之改变。本研究在飞云江流域首次采用多种水文水力学方法对生态流量进行综合分析,对维持当地水生态健康具有重要意义。本文根据飞云江65年实测径流资料及实测大断面成果选取湿周法、年内展布法、7Q10法、最枯月平均流量多年平均值法、Texas法和水生物基流法6种方法分别计算飞云江干流的生态流量过程,采用Tennant法对多种方法的计算结果进行分析评价,最终综合选择湿周法、最枯月平均法、7Q10法的生态流量计算结果作为飞云江干流各月的生态流量值,其中4~9月为飞云江汛期,8、9月所需生态流量值最大,分别为38.74、36.56m3/s。通过与实测多年月平均流量比较,发现飞云江2月和8月易出现生态流量不满足的情况,不达标比例为18.46%和16.92%。本研究明确了飞云江流域的适宜生态流量过程,为流域水资源优化配置及河道生境改善提供科学依据;同时,综合采用水力学及水文学两类方法为提高生态流量计算结果的可靠性提供了新思路。

    • 黑河流域张掖段不同主体功能区水环境承载力评价

      2023, 23(11):4790-4800. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04790

      摘要 (86) HTML (0) PDF 1.97 M (151) 评论 (0) 收藏

      摘要:水环境承载能力是地区经济发展和生态环境保护的关键因素,为精准查明张掖市水环境承载力状况,基于各区县主体功能定位,从水资源、排放强度、水环境质量和水生态4个维度选取合理指标,构建了复合型水环境承载力评价指标体系,利用层次分析法和综合指数法评价了2018-2020年各区县水环境承载力,结果表明:2018年各区县评价指数介于63.9-79.4,民乐县和高台县为临界超载,其他县区不超载;2019年评价指数介于63.2-86.9,临泽县、民乐县和高台县为临界超载,其他县区不超载;2020年评价指数介于70.6-88.6,六县区均处于不超载状态,总体张掖市的水环境承载能力现状良好,且逐年提升。但临泽县、山丹县、民乐县和高台县刚脱离“临界超载”,“不超载”状态优势不存在,仍有较大提升空间。不同功能区4个指标对水环境承载力的影响程度排序情况有所差别,可依据评价结果提供的主要影响指标或压力指标信息,针对性采取改善提升不同功能区水环境承载力的措施。

    • >U交通运输
    • 冻胀变形下高速铁路车辆-轨道-路基耦合系统的动力效应

      2023, 23(11):4801-4809. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04801

      摘要 (76) HTML (0) PDF 8.50 M (161) 评论 (0) 收藏

      摘要:季冻区严酷的自然环境对高速铁路的高标准运行产生了极大影响,甚至会对高速铁路造成永久性破坏。为探究季冻区高速铁路路基冻胀变形作用下对车辆-轨道-路基耦合系统动力效应的影响,以银西高速铁路某冻胀区段为背景,结合车辆-轨道-路基系统动力学的原理和分析方法,建立了简化后的动力学模型;选取了典型的单波余弦冻胀波形(冻胀波长 λ =10 m, 冻胀峰值 f =10 mm),分别探讨了轨道系统与车辆系统的动力学效应,并据此确定了轨道刚度的合理取值。研究结果表明:在路基冻胀变形作用下,轨道系统中轨道各部件动压力、动位移及动加速度幅值在低频段(0~200 Hz)发生明显波动,扣件刚度与道床刚度的最优刚度比为0.5,轨道总刚度的合理取值在62~87 kN/mm范围为宜;车辆系统中车辆轮重减载率及车体垂向加速度与冻胀波长 λ 成反比关系,与冻胀峰值 f 成正比关系。

    • 倾斜抗滑桩护坡承载特性试验研究

      2023, 23(11):4810-4817. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04810

      摘要 (66) HTML (0) PDF 12.17 M (166) 评论 (0) 收藏

      摘要:为充分探究倾斜抗滑桩护坡承载特性,弥补倾斜抗滑桩在相应试验研究方面的不足,采用模型试验方法,对倾斜与竖直抗滑桩支护结构的受力状态、坡顶沉降位移、桩身内力变化规律和桩后土压力进行测量对比分析。试验结果表明倾斜桩体桩后土压力随着桩体埋深的增加先增大后减小,其形态类似于抛物线型分布;桩体在同一位置不同加载荷载下,土压力值随着荷载的增大而增大,与竖直桩体相比其受力更加合理,更能充分发挥抗滑桩护坡作用。桩身弯矩形态近似呈“S“形分布,桩身弯矩随着桩体埋深的增加先增大,后出现弯矩重分布现象反向增大最后减小,在桩体埋深为35cm处,弯矩值出现重分布现象;桩体在同一位置不同加载荷载下,弯矩值随着荷载的增大而增大且桩顶处弯矩值大于桩底弯矩。倾斜比竖直桩体在相同状况下所受弯矩值明显小很多,即能承受更大的土体作用而不发生破环,从而使护坡效果明显增强,为在实际工程中采用与坡面大致垂直的抗滑桩比竖直抗滑桩能达到更好的护坡效果提供了理论指导。

    • 地铁站内盲人导向标识的寻路绩效

      2023, 23(11):4818-4825. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04818

      摘要 (68) HTML (0) PDF 1.86 M (144) 评论 (0) 收藏

      摘要:为加大盲人自主出行乘坐地铁的能力,对北京地铁盲人导向标识做出相关研究。采用用户实地测试的方法,选取了影响寻路绩效的路线复杂度和标识的可用性程度作为自变量,寻路中的用时、迷茫出错次数作为因变量,通过AHP层次分析法和定量分析选择实验路线,招募参试者实地测试盲人出行寻路的效率。结果表明,路线复杂度和标志可用性程度均对迷茫出错次数和寻路用时有显著影响。路线转弯次数是影响盲人寻路中安全感的重要因素之一,安检处前后是盲人用户出现安全问题最多的位置。可见减少路线转弯的次数即降低路线复杂度,提高安检处前后盲人导向标识的可用性,均能提高盲人用户的寻路绩效。根据实验结果,得到了一般致盲者达到较高寻路效率的数据范围,今后可以主要针对这几方面做出改进以及新的设计,使得盲人在寻路时可以顺利通行,增强其寻路的安全感,为盲人独立出行增加保障。

    • 风浪流耦合作用下跨海斜拉桥减振措施

      2023, 23(11):4826-4833. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04826

      摘要 (66) HTML (0) PDF 11.85 M (172) 评论 (0) 收藏

      摘要:为减小施工期间风浪流耦合作用下跨海大跨度桥梁的不利振动,提出了多种结构性减振措施,针对主跨720m三塔斜拉桥最不利施工状态,开展了波浪作用和风浪流耦合作用下桥梁动力响应分析,对比了不同减振措施的减振效果,分析了减振措施相关参数对其减振性能的影响规律。结果表明:针对可引发共振的规则波浪作用,采用“合龙前梁端连接临时钢索”的减振措施可以有效减小主梁端部竖向位移和塔梁交接处的塔柱横向弯矩,减振率分别为61.1%和30.2%;针对风浪流耦合作用,采用“钢箱梁横桥向倾斜设置临时钢索”的减振措施可以有效抑制主梁端部的竖向位移、横向位移和塔梁交接处箱梁横向弯矩,减振率分别为38.9%、15.1%和49.4%,且钢索设置较小的倾斜角度,减振效果更好。研究成果为风浪流耦合作用下跨海大跨度斜拉桥的减振措施设计提供了有益参考。

    • 基于静动载试验的预制装配式T梁桥承载能力

      2023, 23(11):4834-4840. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04834

      摘要 (45) HTML (0) PDF 6.22 M (145) 评论 (0) 收藏

      摘要:为评价新建预制装配式桥梁的结构性能和工作状态,对遂德高速公路九龄岗大桥40 m T梁段进行单梁静载试验、全桥静动载试验以及有限元仿真分析。通过静载试验测试了单梁与成桥阶段控制截面的应变、挠度,并结合有限元计算结果对比分析,采用脉动试验和行车试验获得了桥梁的自振特性、不同行车速度下的动力效应和冲击效应。研究表明:单梁与全桥静载作用下结构应变及挠度校验系数均满足规范要求,卸载后相对残余应变及位移远小于规范规定的20 %,结构承载能力良好;边梁在各级加载下的挠度、应变值与荷载横向分布系数均大于中梁,总体上变形、应力分布较均匀,结构抗扭刚度与强度有一定安全储备;脉动试验实测阻尼比为1.139 %,小于规范规定的5 %,该桥动力特性良好,在结构体系振动过程中具有较好的能量耗散性能;行车试验中随着车速增加,结构动力效应越显著,动挠度、动应变与冲击系数有明显增大的趋势,实测冲击系数为0.065 ~ 0.133 ,表明该桥面平整度良好。

    • 盾构隧道围岩与衬砌协同作用纵向位移计算法

      2023, 23(11):4841-4848. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04841

      摘要 (53) HTML (0) PDF 3.23 M (150) 评论 (0) 收藏

      摘要:盾构机掘进过程中,千斤顶顶进力的不均匀引起的纵向位移是管片间初始错台的主要原因之一;基于Timoshenko梁理论的隧道纵向位移计算方法,未能考虑隧道开挖后围岩卸载破坏的变形特征及围岩与衬砌结构的协同作用效应,预测误差较大。建立了考虑围岩卸载扩容效应的等效地基抗力系数计算方法,提出了能考虑螺栓个数的等效抗剪刚度计算公式,建立一种基于Timoshenko梁理论的改进管片拼装式隧道纵向位移理论计算方法。实际工程案例分析表明:考虑围岩开挖卸载过程中围岩的非线性体积相关塑性变形(即扩容效应)更合理;考虑壁后注浆液固化过程的时效性,采用改进的滑移边界条件计算的纵向位移最大值是传统的固定端边界的计算值的2.3倍,边界条件对计算结果影响较大,本文计算方法更符合实际情况,也更安全。

    • 姿态偏转引起的复合地层双模盾构卡机事故

      2023, 23(11):4849-4857. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04849

      摘要 (71) HTML (0) PDF 13.12 M (155) 评论 (0) 收藏

      摘要:双模盾构在复合地层中掘进时,刀具损耗及异常磨损的频率提升,盾构掘进姿态难以控制。最终导致隧道开挖直径减小,引发卡机事故。为了分析盾构姿态偏转及扩挖间隙纵向非均匀分布对盾壳受力特征的影响,本文依托深圳地铁13号线白应区间,利用FLAC3D计算了盾构在掘进时所受的围岩压力,研究结果表明:(1)卡机断面处边滚刀发生了严重的磨损和偏磨,最大磨损量为25 mm。复合地层中掘进参数出现明显波动,盾构更易发生向上的偏转;(2)上软下硬复合地层中,盾壳上部所受的围岩压力较大,地层交界位置出现应力集中现象。盾构姿态偏转时,盾壳前端应力的增长相较盾尾更为显著。盾构向一侧偏转时,相应位置盾壳承受的法向应力增加;(3)盾构姿态向上偏转相较于向下偏转更易引起卡机事故。当偏转角大于±0.5°时,盾壳所受摩阻力迅速增加,在盾构掘进时应尽可能保证盾构处于水平,或小角度下倾姿态。

    • V形坡度对地铁隧道火灾临界风速的影响

      2023, 23(11):4858-4864. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04858

      摘要 (59) HTML (0) PDF 8.17 M (137) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于穿越隧道、燃气管线和地质条件的工程需要,部分地铁隧道是V形坡度隧道。V形坡度隧道的烟囱效应会增加地铁隧道火灾烟气控制的复杂性和困难。该文采用理论分析和数值模拟相结合的方法研究V形隧道夹角和高差对地铁隧道火灾临界风速和烟气返流长度的影响。研究结果表明,坡度隧道的隧道夹角对地铁隧道火灾临界风速有较大影响,隧道火灾临界风速随着上坡隧道夹角增大而变小,隧道火灾临界风速随着下坡隧道夹角增大而变大;V形坡度隧道自然通风竞争效应会对地铁隧道火灾临界风速有较大影响,隧道火灾临界风速随着上坡隧道高差的增大而变小,隧道火灾临界风速随着上坡隧道夹角的增大而变小。该文的研究结果可以为V形坡度隧道通风防排烟系统设计过程中的火灾临界风速取值提供理论参考和依据。

    • 山地城市道路交叉口车辆纵向加速度特性分析

      2023, 23(11):4865-4873. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04865

      摘要 (61) HTML (0) PDF 12.01 M (170) 评论 (0) 收藏

      摘要:为明确车辆在山地城市交叉口停车等待到直行通过这一过程中的纵向加速度特性以及驾乘人员舒适性,在重庆市选取4处交叉口作为研究对象。基于无人机航拍的交叉口交通流视频,提取车辆运行状态参数,研究不同坡度交叉口不同停车位次的车辆纵向加速度特性,并以加速度和急动度为指标进行舒适性分析。结果表明:(1)在缓坡路段,停车位次越靠前的车辆其加速度峰值越大;(2)在下坡路段,车辆在加速阶段末段加速度会在0 m/s2上下波动,车辆间断性的加减速;(3)在上坡路段,第1和第4位次车辆加速度特性相近,加速峰值较大,第2和第3位次加速度特性相近,加速峰值略小;(4)第1停车位次的车辆在下坡减速过程中更容易带来不适感。

    • 毫米波雷达数据驱动的桥梁挠度预测

      2023, 23(11):4874-4880. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04874

      摘要 (106) HTML (0) PDF 7.68 M (182) 评论 (0) 收藏

      摘要:为监测公路桥梁健康状况从而保证车辆行驶桥面的安全性,基于毫米波雷达监测的桥梁挠度数据,结合深度学习理论,提出了一种基于卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)与门控制循环单元(gate recurrent unit, GRU)组合的桥梁挠度预测模型。首先,获取高速公路大桥高精度挠度数据,通过数据预处理,在保留原始数据特征的基础上,修复部分噪声数据;其次,将处理后的样本数据、时间步长和特征数的三维数据,以桥梁挠度数据序列构造的输入矩阵作为输入层,经过CNN-GRU组合模型的密集连接层后,输出预测桥梁挠度值。最后,选取具有代表性的监测点数据,利用均方根误差 (root mean square error, RMSE)、平均绝对误差 (mean absolute error, MAE)、平均百分比误差 (mean absolute percentage error, MAPE)进行预测效果验证。结果表明,CNN-GRU模型的精度更高:较于传统LSTM(long short-term memory)模型在RMSE上提升了59.65%,MAE提升了61.30%;较于CNN-LSTM模型在RMSE上提升了2.48%,MAE提升了4.87%。其对于桥梁挠度极值及趋势的判断基本准确,可以作为桥梁健康状况预测的科学依据。

    • >V航空、航天
    • 多连杆混联仿生腿式起落架设计与着陆实验研究

      2023, 23(11):4881-4893. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04881

      摘要 (78) HTML (0) PDF 17.05 M (217) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对垂直起降飞行器对着陆场地的硬度及平整性要求高、传统起落架智能化程度低的问题,设计了一种基于多连杆混联机构的仿生腿式地形自适应起落架。本文首先针对单腿的设计构型进行驱动力矩分析与机构优化,在此基础上完成结构设计。其次基于设计构型提出了相应的驱动与运动控制算法,建立控制系统,并针对四腿机构进行着陆仿真。最后以多旋翼无人机为对象,设计了一套仿生起落架系统,与多旋翼无人机形成了整体的验证平台,实现地形识别-飞控-多腿控制融合设计,完成了搭建结构化地形的自适应着陆实验。研究结果表明,多连杆混联式仿生起落架设计方法可应用于垂直起降飞行器起落架的设计中,可完成设计载重的斜坡、台阶、凹凸地面等复杂地形的着陆,具备自适应着陆的能力。

    • 考虑目的地机场繁忙程度的航班时刻优化

      2023, 23(11):4894-4900. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04894

      摘要 (68) HTML (0) PDF 3.15 M (157) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究考虑目的地机场繁忙程度的航班时刻优化问题,建立了目的地机场繁忙程度矩阵,并对目的地机场繁忙程度进行了分级,在满足延误水平的基础上,以最小的航班运行延误和对目的地机场产生的影响为总目标研究了基于目的地机场繁忙程度的航班时刻优化模型,将所建立的航班时刻优化模型与粒子群算法耦合,并以武汉天河机场为例对航班时刻进行优化。结果表明:优化后进场航班延误降低了48.58%,离场航班延误降低了44.88%,计算结果有效且符合实际。可见优化模型可行,能为机场航班时刻优化和改善延误问题提供重要的理论指导和技术支撑。

    • >X环境科学、安全科学
    • 基于组合赋权-TOPSIS的民航法定自查人员培训效果评估

      2023, 23(11):4901-4907. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04901

      摘要 (94) HTML (0) PDF 2.72 M (124) 评论 (0) 收藏

      摘要:为准确评估民航法定自查人员的培训效果,并提高安全培训管理水平。首先基于柯氏模型的特点,构建反应层、学习层、行为层、结果层4个评估模块,再结合法定自查人员工作的特点和实施情况,构建民航法定自查人员培训效果评估指标体系。其次,再将层次分析法(Analytic Hierarchy Process)的主观权重与熵权法的客体权重通过博弈论的思想有效组合,以决定指标体系的综合权重。最后采用逼近理想解排序法(TOPSIS)法对培训效果指标体系进行实例评估。研究结果表明:构建的指标体系能够较为真实的反应其培训效果,确定并量化了影响其培训效果的具体因素,评估指标体系有一定的全面性和实用性。

    • 基于事故序列的自动驾驶汽车事故场景提取与分析

      2023, 23(11):4908-4916. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.11.04908

      摘要 (177) HTML (0) PDF 10.16 M (257) 评论 (0) 收藏

      摘要:测试场景构建对于评估自动驾驶汽车(autonomous vehicles, AVs)上路运行风险至关重要。 通过收集 2019—2021 年 加州自动驾驶汽车事故报告,首先,将事故序列描述为初始阶段、触发事件、应对动作和碰撞阶段的组合,并从事故报告中提 取序列构成基础测试场景。 其次,通过序列比对算法衡量序列之间的不相似度。 最后,使用聚类分析方法得到 9 类场景组及 其典型场景。 频率分析表明最具有代表性的事故模式为 AV 停止后被后方直行的车辆接触。 交叉表分析表明场景组与衡量 事故结果和描述道路环境的变量显著相关。 研究方法为 AV 事故场景提取和分类提供新思路,研究结果对了解 AV 事故模式 具有参考价值。

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