• 2020年第37卷第4期文章目次
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    • >交通基础设施
    • 骨料粒径对珊瑚混凝土力学性能影响

      2020, 37(4):1-6. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.2020.04.001 CSTR:

      摘要 (292) HTML (0) PDF 1.81 M (1879) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究珊瑚粗骨料粒径对珊瑚混凝土力学性能的影响,开展 0.50,0.40 和 0.33 共 3 种水灰比(w/c)条件下,5~10,5~ 20 mm 和 5~31.5 mm 连续级配的珊瑚混凝土力学性能试验研究。 研究结果表明:新拌全珊瑚混凝土流动性受骨料粒径影响显著,受条状、树枝状骨料占比的增加影响,骨料粒径越大流动性越差,主要原因是,其咬合互锁作用不利于骨料的翻转,降低了新拌珊瑚混凝土流动性;粒径大小对于珊瑚混凝土破坏过程存在一定影响,主要表现为破坏面处骨料贯穿破坏数量,但最终破坏形态差距并不明显;较大粒径珊瑚骨料有利于增强低水灰比条件下珊瑚混凝土抗折强度,不规则排列的珊瑚碎屑条状特性颗粒在水泥砂浆强度较低时表现出一定的桥接能力,随着水泥砂浆强度提高,其增强效果逐渐降低。

    • 双幅桁架组合梁空间受力研究

      2020, 37(4):7-13. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.2020.04.002 CSTR:

      摘要 (150) HTML (0) PDF 1.02 M (1381) 评论 (0) 收藏

      摘要:双幅桁架组合梁是通过横向联结系将 A,B 两个单幅桁架组合梁连接到一起组成新结构,为了了解该组合梁的受力性能、 变形能力、破坏机理以及各个杆件的内力分布规律等,设计并制作试件,通过对试验梁 A 幅静力加载试验,分析其位移、沿截面高度纵向应变、混凝土板顶纵向应变、斜腹杆轴向应变以及横向联结系轴向应变随荷载的发展变化。通过 ABAQUS 有限元分析软件建立相同试件模型并且后处理,比较试验研究成果,验证模型的合理性。 研究表明,施加单幅对称荷载时该组合梁具有良好的承载能力和变形能力; 破坏形态为 A 幅弯曲破坏的同时伴随着受拉腹杆节点的冲剪破坏,B 幅仅斜腹杆受轴力且影响较小;剪力滞系数在梁肋处达到峰值,说明梁肋处应力分布最不均匀,系数纵向影响范围只位于加载点附近,变形集中于中间区域;下弦杆除了承受轴向力,弯曲效应对杆件的受力影响较大,不容忽视。

    • 基于动变形控制法的路基回弹模量控制研究

      2020, 37(4):14-20. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.2020.04.003 CSTR:

      摘要 (145) HTML (0) PDF 833.71 K (1736) 评论 (0) 收藏

      摘要:回弹模量作为高速公路路基设计的重要控制指标,在当前设计方法中常采用基于静力特性的控制方法,与实际情况不一致。 建立基于路基动力特性的高速公路路基回弹模量控制方法对建设质量高、路用性能好的高速公路具有重大意义,目前该方面的研究相对较少。 通过室内试验及有限元模拟对公路路基的动变形特性进行研究,分析路基结构的动变形随荷载作用次数的变化规律,建立路基顶面动变形与路基回弹模量的关系。 从动变形角度提出高速公路路基回弹模量的要求,研究结果可为高速公路路基回弹模量的控制标准提供指导。

    • 基于概率统计的桥梁校验系数常值范围精细化研究

      2020, 37(4):21-26. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.2020.04.004 CSTR:

      摘要 (144) HTML (0) PDF 599.22 K (1409) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了克服传统荷载试验评定中校验系数长期以来取值粗略而无法适应目前桥梁承载能力评定的难点,提高校验系数常值范围的精确性,以大量预应力混凝土小箱梁校验系数实测值为统计样本,采用概率统计方法对桥梁承载能力评定的校验系数范围进行研究,优化统计样本的选取原则,提出桥梁校验系数常值精细化范围。 研究表明:样本选取原则对试验数据离散度具有决定作用;不同结构部位校验系数常值范围具有一定差异,按结构部位分别进行取值,可明显提高校验系数常值的准确性,对桥梁荷载试验的发展与完善具有推动作用。

    • 水位升降对库坡渗流场及稳定性影响

      2020, 37(4):27-32. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.2020.04.005 CSTR:

      摘要 (123) HTML (0) PDF 790.45 K (2969) 评论 (0) 收藏

      摘要:依托某库区边坡工程,通过现场水文地质勘察、室内试验,掌握库岸边坡岩土工程性质,结合干湿循环试验、理论分析及数值仿真软件,研究该工程蓄水期及运营后水位动态升降变化下的库岸边坡稳定性。 结果表明:在高水位时,地下水浸润线呈 “凹”形,低水位时则为“凸”形。 库区水位在正常蓄水位 30 m、最高蓄水位 36 m 之间可视为安全水位范围。 本研究可为此库区边坡防护与库区水位调度方案提供参考。

    • >交通管理控制
    • 基于CapsNet模型的过程故障识别研究

      2020, 37(4):33-40. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.2020.04.006 CSTR:

      摘要 (151) HTML (0) PDF 1.49 M (1268) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了实现过程故障的识别诊断,文章使用 CapsNet 模型训练数据。 首先,运用网络模型的空间特性,以向量的形式对训练数据进行特征表示、归一化处理。 然后,进行卷积操作,在动态一致路由更新上进行故障分类。 最后,增加重构模块来对输入数据矩阵反馈修正,降低损失误差,使网络快速收敛。 同时,在每一层网络进行特征可视化,能清楚看到每一层网络特征图的变化。 实验结果表明,文章模型的过程故障识别性能优于其他神经网络模型。

    • 基于CNN和粒子群优化SVM的手写数字识别研究

      2020, 37(4):41-47. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.2020.04.007 CSTR:

      摘要 (255) HTML (0) PDF 1.14 M (2305) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统卷积神经网络手写体数字识别中 Softmax 因指数函数运算而易产生计算溢出以及较高的计算机硬件需求问题, 提出了基于卷积神经网络特征提取的支持向量机手写体数字识别方法。 同时,为了提高手写体数字的识别精度,设计了基于 K-CV 意义下适应度函数的粒子群优化 SVM 参数方法。 基于 Semeion 及 MNIST 手写体数字集的实验仿真表明,文章所设计的方法与传统方法相比能够获得更高的识别率。

    • 基于高斯金字塔的视觉里程计算法研究

      2020, 37(4):48-53. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.2020.04.008 CSTR:

      摘要 (118) HTML (0) PDF 1.25 M (1147) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对视觉里程计常用角点提取算法因角点分布不均匀而导致运动信息偏差较大的问题,提出一种基于高斯金字塔的角点提取算法。 该算法在角点提取过程中先采用高斯金字塔算法对图片进行尺度压缩,纹理丰富区域压缩纹理,纹理稀疏区域聚集纹理,得到小尺度顶图;然后采用 Shi-Tomasi 算法提取小尺度顶图角点特征以实现角点粗定位,最后将粗定位信息映射回细节丰富的原图进行角点精准定位,得到图片特征信息。最后,利用金字塔 LK 光流法追踪角点,根据相机对极几何约束模型恢复运动信息。 论文采用 KITTI 数据集,与原 Shi-Tomasi 算法、Harris 算法、Fast 算法进行了对比实验,结果表明本算法可有效改善角点分布均匀性,提高视觉里程计运动信息恢复的精度。

    • 航班计划燃油消耗影响因素分析

      2020, 37(4):54-61. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.2020.04.009 CSTR:

      摘要 (348) HTML (0) PDF 664.21 K (3899) 评论 (0) 收藏

      摘要:以燃油消耗为民航航班运营的环境指标分析了航班燃油消耗量与其影响因素间的关系。 通过与欧洲环境署(EEA)燃油消耗估算方法进行对比,发现航空公司计划燃油消耗量普遍高于 EEA 估算结果,进而研究机型、航线距离以及载重对航空公司计划燃油消耗量的影响,并对比了全服务与低成本航空公司间的燃油消耗差异。 结果表明航线距离越长、飞机尺寸越大,航班的燃油效率更高,不同类型公司的燃油效率具有明显差异,全服务航空公司的燃油效率要低于低成本公司。

    • 新型速度传感器试验台研究

      2020, 37(4):62-66. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.2020.04.010 CSTR:

      摘要 (177) HTML (0) PDF 419.84 K (1650) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计一种结合光电式和霍尔式两种不同类型速度传感器的新型速度传感器试验台。试验台由硬件和软件两部分组成: 硬件部分主要包括工控机、变频器、交流异步电机、信号调理板、PCI 高速数据采集卡等;软件部分主要使用 Microsoft Visual Studio 2010 软件开发工具下的 VC++开发语言对高速数据采集卡采集到的数据进行处理,编写相关软件。 在软件中,速度传感器输出信号根据信号周期和轮径值转换成相应的速度值显示;与此同时,输出信号的波形图也被实时显示。 此外,信号周期、占空比和两路信号的相位差也被计算出来。 通过对比设置速度和实测速度以及输出波形的相位差和占空比来判断速度传感器性能的优劣。 研究表明:所设计的新型试验台稳定性好,实时性强,检测精度可以达到 0.2%。

    • 考虑商品效用的C2C逆向物流平台定价研究

      2020, 37(4):67-74. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.2020.04.011 CSTR:

      摘要 (211) HTML (0) PDF 422.50 K (1097) 评论 (0) 收藏

      摘要:二手商品的大量产生带动了 C2C 逆向物流平台的兴起,而 C2C 逆向物流平台中的商品交易难度和商品的残余价值却很少被研究。 将商品交易难度和商品的残余价值的乘积定义为商品效用,并且在 Armstrong 双边市场模型的基础上,引入商品效用这一因素,分别探索建立了寡头垄断市场中 C2C 逆向物流平台和双寡头竞争市场中 C2C 逆向物流平台的定价模型。 研究发现:寡头垄断市场时,平台增加商品效用并不一定会增加利润。 当处于双寡头竞争市场时存在两种情况:一是平台商品效用无差异时平台获得的利润与组间网络外部性系数有关; 二是两平台商品效用有差异而卖家和买家获得的商品效用无差异时,平台获得的利润随两平台商品效用差在一定范围内单调递增。

    • 高速公路施工导行区上游过渡区长度设置研究

      2020, 37(4):75-81. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.2020.04.012 CSTR:

      摘要 (290) HTML (0) PDF 688.59 K (4656) 评论 (0) 收藏

      摘要:高速公路改扩建期间通过设置导行区上游过渡区保障车辆由封闭车道平稳过渡到开放车道。 实地采集滨莱高速路面拓宽、桥梁拼宽、互通改造、借对向车道通行、路基抬高、跨线桥、路改桥 7 种施工方案导行区上游过渡区交通流运行数据,通过单因素方差分析表明,互通改造与借对向车道通行导行区上游过渡区车头时距、运行车速不存在显著性差异。 通过 UC-win/Road 驾驶模拟仿真实验,验证了路面拓宽、桥梁拼宽、互通改造 3 种施工方案上游过渡区长度的理论计算结果满足仿真实验需求, 实际设置时可以采用按照可接受间隙理论计算得到的导行区上游过渡区长度。

    • >载运工具装备
    • 基于联合抗噪算法的滚动轴承故障诊断研究

      2020, 37(4):82-87. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.2020.04.013 CSTR:

      摘要 (278) HTML (0) PDF 838.46 K (1752) 评论 (0) 收藏

      摘要:轴承通常工作于复杂噪声环境下,使得时域振动信号容易受到各种噪声的污染,从而误导诊断结果。 针对以上问题,提出基于一维卷积自编码(1D-DCAE)和一维卷积神经网络(1D-CNN)的联合抗噪故障诊断算法。 为了模拟真实噪声环境,在原始振动信号中添加不同信噪比的高斯噪声,用 1D-DCAE 对原始信号降噪,再将降噪信号用于 1D-CNN 进行故障诊断。 基于全卷积神经网络搭建 1D-DCAE 模型,并舍弃池化层以降低信息丢失,以提高联合诊断模型的抗噪能力。 结果表明:采用基于全卷积网络搭建的 1D-DACE 有更好的降噪效果,改进后的模型能自适应诊断各种噪声环境下的故障。

    • 凸包非光滑表面高速列车气动阻力及噪声研究

      2020, 37(4):88-95. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.2020.04.014 CSTR:

      摘要 (148) HTML (0) PDF 1.69 M (1939) 评论 (0) 收藏

      摘要:为减少高速列车在运行中的气动阻力及噪声,提高列车运行效率、节约能耗,提升旅客乘坐舒适度,提出凸包非光滑表面减阻技术应用于高速列车领域。 以 CRH3 型高速列车为研究对象,通过在车体的头部和尾部加设凸包来控制湍流特性,以达到减阻、降噪效果。 首先,利用 PRO/Engineer 建立非光滑表面 CRH3 高速列车简化模型,采用 ICEM CFD 软件对模型划分非结构网格;其次,应用 Fluent 流体仿真软件基于标准模型对稳态运行速度为 300 km/h 时的列车进行仿真计算空气阻力;最后,利用宽频带噪声模拟气动性能良好的列车外表面噪声。 结果显示:将间距为 460 mm、半径为 40 mm、高度为 10 mm 的凸包阵列结构布设在前挡风玻璃周围对减小气动阻力有积极作用,阻力值为 3 715 N,减阻率为 1.77%,而此参数凸包非光滑对列车裙板上缘有普遍降噪效果,最大降噪率为 1.72%,而对车鼻处及车顶部则会增加噪声。 研究表明,通过在头车加设凸包可以改变边界层湍流特性达到减小列车气动阻力及降低部分位置气动噪声的效果。

    • 基于比功率的山区公路弯道小型车油耗模型研究

      2020, 37(4):96-101. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.2020.04.015 CSTR:

      摘要 (100) HTML (0) PDF 634.94 K (1439) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究山区公路弯道处小型车的油耗特性,以福州市森林公园至鼓岭山区道路弯道上的交通流为研究对象,利用无人机拍摄车辆上下行的视频资料,通过 Tracker 采集小型车的行驶特性数据,使用 Matlab 拟合出平均行程速度、断面位置和机动车比功率(VSP)的三维关系模型;根据关系模型和小型车的瞬时平均油耗率建立弯道油耗模型,并计算不同平均行程速度值下小型车在过弯过程的油耗。 结果表明:平均行程速度与油耗满足三次多项式关系,弯道油耗模型可在一定程度上对该弯道小型车的过弯油耗进行预测,对实施节能减排策略具有一定的参考作用。

    • VW-MSPC方法在变压器状态评估中的应用研究

      2020, 37(4):102-108. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.2020.04.016 CSTR:

      摘要 (232) HTML (0) PDF 511.52 K (1113) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对变压器状态评估变量指标之间具有相关性以及重要性不同的特点,在基于马氏距离的传统多元统计控制图中引入加权马氏距离,设计一种基于变量加权的多元统计过程控制的变压器评估方法。 该方法结合关联规则方法给出的变压器关键指标变量体系利用多元控制图的波动检出能力,将变压器各类故障对应的多元实时监测数据转化为一个检验统计量,进而对变压器运行状态进行评估。 电流回路过热故障的实例分析表明,相对于现行的变压器状态评估标准,该方法具有更快的故障检出速度;对于已知故障的样本数据的回顾检测表明该方法具有较高的故障检出率。

    • >交叉学科前沿
    • 基于CNN-LSTM网络模型的风电功率短期预测研究

      2020, 37(4):109-115. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.2020.04.017 CSTR:

      摘要 (421) HTML (0) PDF 735.58 K (4175) 评论 (0) 收藏

      摘要:风电功率预测对电力系统的稳定运行与经济调度至关重要。 为充分挖掘历史数据中的有效信息以提高风电功率短期预测精度,提出一种基于卷积神经网络(convolution neural network,CNN)和长短期记忆(long short-term memory network,LSTM)网络模型的风电功率短期预测方法,利用 CNN 序列特征提取能力进行有效信息的提取,保留更长的有效记忆信息以解决梯度弥散问题,弥补了 LSTM 网络模型面对过长序列时出现不稳定与梯度消失现象的不足。 用国内某风电场数据进行实验,预测结果表明文中提出的方法与反向传播神经网络和 LSTM 网络预测方法相比,具有更高的预测精度。

    • 低照度边缘增强的语义分割模型研究

      2020, 37(4):116-124. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.2020.04.018 CSTR:

      摘要 (251) HTML (0) PDF 1.41 M (1767) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高对低照度图像的语义分割精度,提出了一种基于 RPN 的边缘增强语义分割模型(EESN)。 在该模型中,首先利用深度残差网络提取图像的高阶语义特征,并通过 RPN 快速生成待分割目标候选区域;然后,利用设计的融合算法对候选区域进行融合,并剔除重复的候选区域;最后,对融合的目标候选区域做低照度边缘搜索,并利用失真代价较小的局部增强算法对低照度边缘进行特征增强。 将 EESN 用于 Pascal VOC12 和 Cityscapes 两个数据集的语义分割中,分别获得了 81.2%和 67.6%的 mIoU,该结果证明了 EESN 对具有低照度边缘的图像具有较好的分割性能。

    • 良渚古城城墙墙底垫石的作用机理和效果

      2020, 37(4):125-130. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.2020.04.019 CSTR:

      摘要 (229) HTML (0) PDF 899.76 K (1095) 评论 (0) 收藏

      摘要:考古发现良渚古城城墙底部铺有一层块石,为了搞清良渚人铺设这层垫石的目的和作用功效,利用Geostudio软件开展有限元计算,定量分析铺设垫石对增强城墙稳定性、加快排水固结、减小沉降及水平变形量三方面的作用。计算结果表明,铺设垫石后,地基表面形成了一层强度较高,模量较大的垫层,增强了城墙的抗滑移能力,使其边坡稳定系数提高10.1%~19.0%;铺设垫石层后,100 d时间内,地基的平均固结度可提高10.8%~14.9%,允许填筑速度可从8 d提高到6 d;铺设垫石还可以起到应力扩散作用,使地基最大沉降减小47.1%,最大水平位移减小39.2%,这有利于减少填筑土方量。

    • 水轮发电机组阻尼绕组连接片的包辛格效应

      2020, 37(4):131-135. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.2020.04.020 CSTR:

      摘要 (194) HTML (0) PDF 400.32 K (1415) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了水轮发电机组阻尼绕组连接片材料在不同压缩变量和反向应变量下所导致的应变抗力减小的现象(称为包辛格效应 ,简称 BE),并探讨了不同压缩应变量对阻尼绕组连接片 BE 的影响,通过不同压缩应变量压拉实验,找到阻尼绕组紫铜连接片的最优包辛格值。 结果表明:较大压缩变量对 BE 存在影响,随预变形量的增加,包辛格效应值变化,预变形量为 3%时, 包辛格效应值达到极值。 再增加变形量,包辛格效应值减小,3%为最优变形量,即阻尼绕组失效界限值。

    • Maxwell方程特征值问题的谱方法

      2020, 37(4):136-142. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.2020.04.021 CSTR:

      摘要 (138) HTML (0) PDF 428.26 K (1550) 评论 (0) 收藏

      摘要:在传统微分方程求解中,多区域谱方法由于仅在局部单元独立构造方程的逼近格式,不同的单元通过惩罚边界或者边界上的数值流函数来进行信息交换,在基函数的选取和网格的剖分方面具有很好的灵活性和较高的精度。 文章主要基于多区域谱方法对 Maxwell 微分方程的数值解进行研究,为了进一步降低求解方程的计算量,又引入了各种差分数值通量格式,当使用迎风通量时,格式支持的混杂模式的尺度被减小,尽管不能除去非物理特征值,但对谱得到了很清楚的分离,从而使得将物理模式与混合模式分离成为可能,使其适应于任意网格剖分的高精度、高效率算法,同时数值算例验证了该算法的有效性。

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