水利水电工程

• 拱坝侵彻损伤效应与安全控制(Ⅳ):坝肩稳定及安全预警指标

  徐青;楼浙品;

  拱坝遭受侵彻损伤后，应力重新调整，坝体极限承载力与坝肩稳定性随之下降。首先研究拱端合力（总推力）推力角的减小率，以此判断坝肩的整体稳定性；接着研究各层拱圈拱端推力角的减小率，初步判断坝肩的局部稳定性及危险部位；然后采用刚体极限平衡法，依据地形地质条件，选取局部稳定存疑的坝肩岩体，计算其抗滑稳定安全系数，进一步细判其局部抗滑稳定性,同时建议了坝肩整体及局部稳定安全的3级预警指标；最后，以某拱坝为例进行了拱坝坝体遭受侵彻损伤后坝肩稳定性判断和预警信息的模拟发布。最终成果与先前发表的论文成果结合，可为拱坝侵彻损伤效应分析与安全预警发布提供支撑。

  2024年04期 v.57;No.325 395-402页 [查看摘要][在线阅读][下载 1134K]
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• 厂房坝段及其左岸边坡的渗流和抗滑稳定研究

  涂承义;汪泾周;苗泽锴;程家林;黄维;周伟;

  以我国四川省境内大渡河沙坪一级水电站部分厂房坝段及其左岸边坡的渗流和抗滑稳定问题为依托，分别采用有限元方法和基于有限差分的强度折减法进行边坡渗流和抗滑稳定的研究。首先建立三维精细化模型，再利用有限元方法得到左岸边坡渗流场并对此进行渗流分析，最后基于有限差分软件，采用强度折减法并将渗流场计算结果作为外加作用力对不同特征水位工况下的边坡抗滑稳定安全系数进行计算分析。结果表明：在不同特征水位工况下该工程厂房坝段及其左岸边坡均符合渗流稳定和抗滑稳定的要求，能够为工程的建设实践提供技术论证。

  2024年04期 v.57;No.325 403-410+485页 [查看摘要][在线阅读][下载 1472K]
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• 砂岩微观孔隙结构建模和CO_2渗流路径数值分析

  刘述明;张翔;雷真;

  砂岩是CO_2地质封存的潜在岩石。为了分析CO_2在砂岩中的流动，探究微观尺度下作为CO_2运移和扩散基础的岩石孔隙网络特征，通过孔隙介质建模和渗流路径数值分析研究了2种砂岩。利用高斯随机场二相化模拟岩石的两相并生成具有随机形态的岩石孔隙网络模型。采用数学形态学图像分析方法，提取渗流路径并分析了相关参数。结果表明：Mt. Simon砂岩和Berea砂岩孔隙网络形态复杂，微观尺度下存在多条曲折的气液渗流路径，在边长为600μm的立方体内，渗流路径长度分别在1 341～2 514μm和1 302～2 328μm之间，迂曲度分别在2.24～4.19和2.17～3.88之间，孔喉直径分别分布在2～14μm和2～10μm范围内。砂岩孔隙网络连通性好，连通孔隙占总孔隙的81.5%和76.6%，可以为CO_2的扩散和运移提供良好的环境，这是砂岩成为CO_2地下储层潜在岩石的重要原因之一。

  2024年04期 v.57;No.325 411-419页 [查看摘要][在线阅读][下载 1628K]
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• 库水下降下土石坝瞬态渗流特性及渗流对坝坡抗滑稳定影响

  李邓军;任旭华;岑威钧;刘波;

  库水位变化引起的瞬态渗流对土石坝坝坡稳定性影响显著，为此依托某土石坝工程，开展不同库水位下降速率和坝体渗透性下大坝瞬态渗流场计算，分析坝体浸润线滞后程度及上游坝面渗流量变化特性，进而在考虑坝体材料抗剪强度随机分布的基础上对坝坡开展瞬态渗流作用下的抗滑稳定性分析，获得坝坡稳定安全系数及失稳概率变化曲线。计算结果表明：库水位下降速率v越大，坝体渗透系数ks越小，浸润线的滞后程度越显著；v越大或ks越大，到达稳定降落水位时的外渗流量越大；库水位下降结束瞬时坝体浸润线滞后率最大，使得坝坡稳定安全系数最小，相应的失稳概率最大，随着时间延续安全系数会不断回升，失稳概率相应降低；建立的坝坡稳定安全系数和失稳概率与浸润线滞后率的拟合关系式可为综合评估大坝运行安全提供理论指导。

  2024年04期 v.57;No.325 420-426页 [查看摘要][在线阅读][下载 1168K]
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土木建筑工程

• 基于3D扫描技术的锈蚀钢筋形貌特征分析

  张涛;李娜;谢浩;刘康;

  氯离子导致的钢筋锈蚀具有显著的不均匀性，仅以平均质量损失率为指标难以准确预测锈蚀钢筋及钢筋混凝土结构力学性能的劣化程度。利用3D扫描技术分析锈蚀钢筋形貌特征，首先通过电化学快速锈蚀方法完成钢筋锈蚀，然后采用高精度三维扫描仪进行锈蚀钢筋表面形貌扫描，利用图形处理软件和自编程序计算锈蚀钢筋残余横截面面积，最后进行了残余横截面面积分布特征分析。结果表明：随着锈蚀率的增大，钢筋残余横截面面积不断减小，且残余横截面面积最小值较平均值下降更快；在质量锈蚀率接近时，随着钢筋直径的增大，残余横截面面积最小值与平均值的比值减小，而残余横截面面积标准差增大；锈蚀钢筋残余横截面面积分布随着锈蚀率的变化而变化。

  2024年04期 v.57;No.325 427-434页 [查看摘要][在线阅读][下载 1904K]
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• 钢衬里锈蚀对安全壳密封性的影响

  李鑫波;郭俊营;李忠诚;李文旭;贡金鑫;

  安全壳钢衬里锈蚀后的风险评估对保障核安全具有重要意义，开展风险评估之前，需要对锈蚀钢衬里的性能及其对安全壳密封性的影响进行研究。结合国内外钢衬里典型锈蚀案例，论述了其锈蚀特征和机理；介绍了锈蚀钢衬里力学性能相关研究，并针对研究的不足进行了试验探究；介绍了安全壳钢衬里锈蚀后的密封性研究成果，并分析了钢衬里锈蚀模拟存在的问题；结合试验结果提出了一种钢衬里锈蚀模拟方法，并与国外方法进行了对比。结果表明：安全壳施工阶段避免混凝土内遗留杂物和保持涂层完好是防止钢衬里锈蚀最有效的方法；锈蚀率小于50%时，钢衬里的弹性模量基本不受锈蚀影响，但随锈蚀率增大，其屈服强度、极限抗拉强度和极限拉伸应变近似呈线性下降规律；钢衬里锈蚀会增大安全壳在事故工况下发生泄漏的风险；国外钢衬里锈蚀模拟方法高估了严重锈蚀情况下钢衬里撕裂时的应变和内压，采用提出的锈蚀模拟方法评估安全壳的密封性更加安全。

  2024年04期 v.57;No.325 435-445页 [查看摘要][在线阅读][下载 1609K]
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• 基于建筑信息模型的装配式建筑施工能耗均衡的进度优化

  王乾坤;申楚雄;郭曾;段宏磊;

  综合装配式建筑施工阶段的能耗均衡项目调度问题和实际施工时进度管理的需求，提出了网络进度计划下基于建筑信息模型和混合进化算法的施工进度优化模型。以网络进度计划作为施工进度管理的载体，其中建筑信息模型用于处理装配式建筑施工能耗量化问题，混合进化算法用于处理装配式建筑施工能耗均衡问题，提出了基于非关键任务的能耗均衡的施工进度优化方法。用python语言编程可快速准确地获得能耗均衡的施工进度计划。结果表明，该进度优化方法能有效地量化施工能耗并进行均衡优化，为管理者提供进度管理决策支持。

  2024年04期 v.57;No.325 446-452页 [查看摘要][在线阅读][下载 1175K]
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电气工程

• 基于合作博弈与改进理想解法的低碳化电网运营水平综合评价

  金维刚;向朝阳;胡晶;陈红坤;

  在我国能源领域“双碳”目标的引领下，电网呈现低碳化发展趋势，因此需要构建更加全面的综合评价体系进行低碳化电网运营水平的综合评价。提出了一种基于合作博弈与改进理想解法的低碳化电网运营水平综合评价方法。首先，考虑低碳化电网运营的影响因素，提出了包括安全与可靠性、经济性、灵活性、适应性和环保性的多级低碳化电网运营水平评价指标体系；其次，通过基于合作博弈的最优组合赋权法确定各指标的组合权重，并采用指数型变权函数对组合权重进行调整；最后，以某地区实际电网运营数据为算例，采用改进理想解法进行运营水平综合评价，结果表明所提方法可准确、合理地评价低碳化电网的运营水平，有助于指导低碳化电网的规划决策。

  2024年04期 v.57;No.325 453-461页 [查看摘要][在线阅读][下载 1103K]
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• 改进的Faster R-CNN算法及其在电力作业安全穿戴检测中的应用

  李强;赵峰;李博强;许中平;余金沄;秦亮;

  运维人员正确的安全穿戴是确保电力作业安全的重要措施，计算机视觉深度学习算法为电力作业安全穿戴监管提供了一种新的手段。Faster R-CNN(faster region-based convolutional neural network)是一种有效的目标检测方法，在其基础上进行改进，首先以轻量级卷积神经网络EfficientNetV2(efficient network version 2)作为Faster RCNN的骨干，均衡提升算法的检测精度与速度；然后，在RPN(region proposal network)前引入注意力机制CBAM(convolutional block attention module)进一步提升检测精度。结合实际电力作业安全穿戴检测场景对该方法进行测试实验，结果表明，相对目前以VGG-16(visual geometry group-16)、ResNet-50(residual network-50)为骨干的Faster R-CNN算法而言，改进Faster R-CNN算法的检测精度和速度均得到提高，其平均精度均值(mean average precision,mAP)达到85.46%,检测速度达到47.82帧/s(frames per second, FPS)，一定程度上提升了Faster R-CNN在电力作业安全穿戴检测中的应用能力。

  2024年04期 v.57;No.325 462-469页 [查看摘要][在线阅读][下载 1231K]
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• 基于灰色关联分析的定向权重式架空输电线路状态模糊评价方法

  沙池橙;林祖荣;钱振东;沈祥;刘亚多;苏志钢;

  为了准确把握输电线路结构健康状态，提出了基于灰色关联分析的定向权重式架空输电线路状态模糊评价方法。该方法通过关键劣化因素搭建模糊评价体系，并基于待评地区历史数据，通过灰色关联分析法构建对于该地区的定向权重集，同时通过改进的三角梯形隶属度函数表征状态分布，可以得到直观性工程赋值结果。实例分析表明，该评价方法有利于准确评判输电线路的实际运营状态，并可指导状态检修。

  2024年04期 v.57;No.325 470-476页 [查看摘要][在线阅读][下载 1099K]
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动力与机械工程

• 工程车辆座椅悬架多维振动控制研究

  逄格钧;毕凤荣;马腾;邵康;

  非道路车辆悬架对于来自非铺装路面的冲击振动衰减有限，且部分工程车辆考虑到实际需要，甚至未加装车辆悬架，因此对于特种车辆座椅悬架的减振研究尤为必要。为此，选用经典Tricept并联机构作为座椅悬架主体，该机构具有3个自由度，可实现多维振动的有效衰减。首先在ADAMS中搭建并联机构模型，然后设计与该机构相适应的模糊比例积分微分(proportion-integration-differentiation, PID)主动控制和模糊PID-天棚半主动控制，分别进行ADAMS与MATLAB联合仿真。结果显示，并联机构Tricept的座椅悬架系统可以实现多维协同减振，沿垂向、俯仰、侧倾3个方向的（角）加速度依次衰减了18.58%、42.68%、42.5%；与主动控制结合后，各方向的振动（角）加速度分别降低了37.26%、53.38%、49.36%;与半主动控制结合后，各方向的振动（角）加速度分别降低了43.54%、53.38%、52.47%。

  2024年04期 v.57;No.325 477-485页 [查看摘要][在线阅读][下载 1972K]
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• 无人驾驶公交车超车行为的评价与优化研究

  刘昊;陈韬;谢辉;

  为了提高无人驾驶公交车超车过程的安全性、舒适性及规划的合理性，针对无人驾驶公交车的超车行为提出基于逼近理想解排序法（technique for order preference by similarity to an ideal solution, TOPSIS)的主客观赋权的评价与优化模型。首先，开发了基于N-K模型的环境脆弱性模型。然后，基于规划的合理性、安全性及驾驶操控性这3个方面构建了无人驾驶公交车超车行为评价体系。最后，分析控制参数对超车行为评分的影响规律并进行优化。基于优化前后的超车行为参数，在5种测试案例下进行仿真测试。结果表明：模型参数被优化后，其对超车行为的评分会随着环境脆弱性的耦合风险的提升而增大，优化后的评分标准差达到0.613 8，而优化前的评分标准差仅为0.106 1，超车行为的评价区分度有所提高；优化后的超车行为评分相较于优化前平均提升了3.075倍。

  2024年04期 v.57;No.325 486-496页 [查看摘要][在线阅读][下载 1904K]
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• 基于交叉熵算法求解多目标柔性作业车间调度问题

  杨艳华;潘鑫;张丽丽;姚立纲;

  柔性作业车间调度问题不仅要安排工序的加工顺序，还要选择当前工序所使用的机器，是一类灵活性和复杂性较高的NP(non-deterministic polynomial)-hard问题。以最小化最大完工时间、最小化总机器负荷、最小化最大机器负荷为目标，建立多目标优化模型，将非占优排序融入交叉熵算法，提出求解多目标柔性作业车间调度问题的交叉熵方法(cross-entropy method for multi-objective optimization,CEMO)，以“随机分布筛”处理工序排列约束函数，确保采样点的可行性并提高收敛速率。对CEMO的机理分析表明，该方法可以利用非占优排序所得精英样本的引导作用，使收敛速度比应用交叉熵方法求解单目标问题更快。同时，针对最大完工时间优化时易出现的早熟现象，提出基于总机器负荷和最大机器负荷的机器分配预训练技术及采样矩阵提前停止更新技术，促进精英样本的进化。最后，通过数值实验验证了CEMO的机理，结果表明该方法可行，且具有收敛快、解的分布更广更均匀的优点。

  2024年04期 v.57;No.325 497-508页 [查看摘要][在线阅读][下载 1595K]
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• 智能公交无人场站场景构建及调度策略研究

  刘攀;郑肖飞;杜立华;徐朋月;

  针对无人公交场站通行效率低、调度不规律等问题，提出无人场站虚拟场景的构建方法，建立车-路-云一体化环境下的无人公交调度仿真平台。根据高精卫星地图和场站内部场景要素尺寸、位置等信息，利用PreScan软件构建无人场站场景模型，利用Trucksim软件构建车辆整车模型和横纵向动力学模型；考虑无人公交电池荷电状态（state of charge, SOC）、场站内部充电位和停车位的分布情况，设计了无人公交场站全局调度策略，确定无人公交停车、充电方案和充电标准，基于改进的Dijkstra算法规划无人公交行驶路径。为验证该场景模型及调度规划策略的有效性，基于PreScan、Trucksim和Matlab/Simulink构建无人场站综合仿真平台，结合实车传感器采集的行驶信息，验证了该平台的可靠性。通过综合仿真平台数据和实车测试数据对比可得，无人场站整体通行效率提高了14.30%。

  2024年04期 v.57;No.325 509-518页 [查看摘要][在线阅读][下载 1548K]
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信息技术

• 基于随机森林的三江平原地区作物分类研究

  高若楠;施佳子;樊红;贾永红;

  为了对三江平原广大地区的农田进行有效监测和管理，提出了一种高效的作物分类方法。在Google Earth Engine中使用Sentinel-2卫星影像，基于不同分类特征的随机森林分类模型对三江平原地区的地物进行分类；在此基础上，对分类模型进行精度评价，选择最优分类特征的模型对三江平原地区水稻、玉米、大豆种植区进行识别与提取。研究发现，基于所提方法提取的水稻、大豆种植区总面积与统计年鉴数据高度一致，提取的玉米种植区面积为实际播种面积的0.83倍。结果表明，所提方法可以从Sentinel-2遥感影像中有效提取出不同作物的种植区。

  2024年04期 v.57;No.325 519-527页 [查看摘要][在线阅读][下载 1532K]
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• 基于自然梯度的语音信号盲源分离优化算法

  雷家贵;茹国宝;

  针对自然梯度算法在语音信号盲源分离中存在的稳定性差、分离性能不佳等问题，利用分离程度作为权重改进Pearson相关系数，将权重改进的相关系数作为控制步长的因子，从而使得步长的变化更加精准，减小随机扰动项对稳态的影响。同时充分利用动量项“奖励一致的梯度,惩罚不一致的梯度”的特性，根据混合信号分离程度的变化方向决定动量项的增减，进一步提高了算法的收敛速度。试验结果表明：与现有的自适应步长自然梯度算法相比，优化算法的信噪比均值更高，方差更低，说明该算法的分离效果更佳，而且减小了对初始值的敏感性，鲁棒性更好；且优化算法的串音误差曲线进入稳态所需的迭代次数更少，说明该算法的收敛速度更快。

  2024年04期 v.57;No.325 528-534页 [查看摘要][在线阅读][下载 1400K]
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