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基于异质边增强时空图注意力网络的自动驾驶换道轨迹规划

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中国公路学报 2024年第3期37卷 147-156页

作者：董晴中野公彦杨波季学武刘亚辉清华大学车辆与运载学院北京100084 东京大学生产技术研究所东京153-8505

轨迹规划仍然是自动驾驶技术大规模应用所面临的关键难题之一。例如,自动驾驶中的换道轨迹规划算法通常被构建为一个针对代价函数的优化过程。然而,为适应多样化的交通场景而手动调整代价函数中的特征权重,是一项极具挑战性的任务。针... 详细信息

轨迹规划仍然是自动驾驶技术大规模应用所面临的关键难题之一。例如,自动驾驶中的换道轨迹规划算法通常被构建为一个针对代价函数的优化过程。然而,为适应多样化的交通场景而手动调整代价函数中的特征权重,是一项极具挑战性的任务。针对这一问题,提出了一种基于异质边增强时空图注意力网络(Heterogeneous Edge-enhanced Spatial-Temporal Graph ATtention network, HEST-GAT)的新型换道轨迹规划方法。首先,采用逆强化学习技术,从大量专家级换道示范中提取代价函数的特征权重向量,构建了一个专家级换道示范数据集。然后,将交通场景构建为一个异质有向图,其中,交通参与者的位置定义为节点属性,交通参与者间的相对位置作为边属性,交通参与者之间的关联类型则定义为边类型。边的属性和类型组合,形成了边的特征表示。为捕获交通场景中的空间和时间信息,采用HEST-GAT网络进行特征提取,并计算了各场景下代价函数的特征权重。接着构建了一个结合轨迹特征和特征权重的代价函数,并通过优化过程生成最终的换道轨迹规划。为验证所提出方法的实用性,在真实驾驶数据集上进行了多轮换道轨迹规划测试和评估。研究结果显示:与基于时空图卷积网络方法相比,基于HEST-GAT的换道轨迹规划在模拟专家示范轨迹方面的误差显著减少。纵向舒适性、纵向效率、横向舒适性和安全性4项关键指标的误差分别降低了5.5%、5.4%、1.4%和6.0%。结果表明提出的方法能够生成与人类驾驶行为高度一致的换道轨迹,具有卓越的场景适应能力。

关键词：汽车工程换道轨迹规划逆强化学习图注意力网络代价函数权重自动驾驶

加浆改性固体充填材料承载压缩特性与固结机制

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中国矿业大学学报 2024年第3期53卷 456-468页

作者：杨科方珏静张吉雄 ASLANI Farhad 何祥张连富吕鑫魏祯安徽理工大学矿业工程学院安徽淮南232001 合肥综合性国家科学中心能源研究院安徽合肥230031 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 西澳大学土木、环境与采矿工程学院澳大利亚珀斯6009

为提高井下固体充填采充作业效率,增强充填材料承载性能,设计了不同粉煤灰掺量的加浆改性固体充填材料压实试验,并开展了不同养护龄期的胶结充填体单轴压缩测试,探究了加浆散体压实力学特征,分析了粉煤灰掺量及养护龄期对胶结充填体的... 详细信息

为提高井下固体充填采充作业效率,增强充填材料承载性能,设计了不同粉煤灰掺量的加浆改性固体充填材料压实试验,并开展了不同养护龄期的胶结充填体单轴压缩测试,探究了加浆散体压实力学特征,分析了粉煤灰掺量及养护龄期对胶结充填体的强度影响及变形破坏趋势,结合加浆散体压实界面黏结特性及胶凝浆液水化过程,阐明了加浆改性固体充填材料承压变形特性及固结承载机理.研究结果表明:加浆改性固体充填材料承载性能受加浆散体压实与胶凝浆液交互补强的动态影响,其承载机制包括矸石啮合、黏结补强和胶结固化3个关键过程;压实过程中应力-应变曲线表现出孔隙压密、滑移调整及破碎重构3个阶段,并随着粉煤灰掺量的增加,抵制变形的能力增强;粉煤灰掺量对胶结充填体性能具有双向作用,在养护28 d时,粉煤灰掺量为10%的胶结充填体达到强度阈值.研究成果对于固体改性充填工艺的优化具有较大参考价值,为充填体后期强度提高及充填成本的降低提供了理论及数据支撑.

关键词：固废充填加浆改性固体充填压实变形承载特性固结机制养护龄期

基于高阶动力学模态分解和本征正交分解方法的受扰建筑表面随机风压场研究

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建筑结构学报 2024年第9期45卷 201-215页

作者：郭凡李寿科刘敏张勇雷佳妍湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411100

受扰建筑表面风压场是一个复杂、随机的高维动态系统,依据风压分布难以完全呈现和复刻其流动机理。为此,基于刚性模型测压风洞试验,采用本征正交分解(POD)方法和高阶动力学模态分解(HODMD)方法,对串列布置干扰下的方形高层建筑表面随机... 详细信息

受扰建筑表面风压场是一个复杂、随机的高维动态系统,依据风压分布难以完全呈现和复刻其流动机理。为此,基于刚性模型测压风洞试验,采用本征正交分解(POD)方法和高阶动力学模态分解(HODMD)方法,对串列布置干扰下的方形高层建筑表面随机风压场进行分解与重构。结果表明:上游建筑对下游受扰建筑迎风面风压的影响主要是遮挡作用,使得下游建筑迎风面出现负压区,受扰建筑两个侧风面最小平均风压系数出现在靠近迎风面的边缘区域,且随着距上游建筑距离增加,遮挡效应减弱,串列布置对下游建筑背风面风压的影响不大;通过POD方法分析可知,3倍迎风宽度是串列布置的临界间隙,当受扰建筑位于施扰建筑后方3倍迎风宽度内,受扰建筑不会发生明显的漩涡脱落;POD和HODMD方法分解得到的模态均可以反映脉动风压特征,但由于风压数据的高度非线性,POD模态反映多个频率的耦合,而HODMD方法能分解出每个模态的增长率和频率,单频的HODMD模态能够捕捉到不同尺度漩涡运动作用在建筑表面形成的相干结构,模态系数的周期性变化反映湍流的能量级联,且单体和干扰间距为2、3、4倍迎风宽度的4种工况都是以低频的漩涡运动为主导,建筑的干扰使得含有高能量的低频模态增多。因此,在揭示随机风压场的流动机理方面,采用HODMD方法更准确合理。

关键词：高层建筑随机风压场风洞试验高阶动力学模态分解本征正交分解风压系数

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细长桁架臂卸载反弹动力学行为仿真及实验

华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第9期52卷 62-71页

作者：付玲刘洋刘延斌尹莉起重机械关键技术全国重点实验室湖南长沙410013 湖南师范大学工程与设计学院湖南长沙410081

细长桁架臂是桁架臂起重机的关键工作部件,卸载反弹冲击是威胁细长桁架臂起重机结构安全的重要工况。为研究细长桁架臂在卸载冲击下的动力学行为,采用刚柔耦合多体仿真方法和起重机卸载冲击实验方法探讨了桁架臂卸载反弹条件下动应力的... 详细信息

细长桁架臂是桁架臂起重机的关键工作部件,卸载反弹冲击是威胁细长桁架臂起重机结构安全的重要工况。为研究细长桁架臂在卸载冲击下的动力学行为,采用刚柔耦合多体仿真方法和起重机卸载冲击实验方法探讨了桁架臂卸载反弹条件下动应力的变化规律,推算了细长桁架臂卸载冲击动载系数。以装备细长桁架臂的动臂塔机为对象,采用刚柔耦合方法建立了包含载荷模型和结构动态特性模型的动臂塔机精细化仿真模型,分析了桁架臂反弹振动引起的动应力变化,发现了桁架臂卸载反弹动应力的分布规律。根据不同臂长的起重机起升性能表,研究了仰角-动应力关系曲线与起升性能曲线之间的关系,发现起重臂的臂中出现最大动应力所对应的起重机突然卸载工况。根据起重机卸载冲击仿真结果,建立了基于仿真预测的起重机卸载冲击实验方法,实施了细长桁架臂系列载荷卸载反弹实验。桁架臂动应力实验值与仿真值之间的误差小于13%,证明精细化模型仿真是求解桁架臂卸载冲击响应的有效工具。通过模型仿真进一步预测了极限工况下细长桁架臂卸载冲击动载系数,发现起重机设计规范中关于卸载冲击动载系数的相关规定存在缺陷,探讨了桁架臂的长细比对卸载冲击动载系数的影响,为细长桁架臂的结构优化设计提供依据。

关键词：刚柔耦合模型虚拟仿真卸载冲击实验动应力极限工况预测

基于MMC模型的Q460C高强结构钢延性断裂性能研究

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工程力学 2024年第9期41卷 179-190页

作者：陈爱国张佩雲蔺军邢佶慧北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 结构风工程与城市风环境北京市重点实验室北京100044 深圳特区建工科工集团有限公司深圳518000

为研究Q460C高强结构钢的延性断裂性能,对处于不同应力状态的9个试件进行了单调加载断裂试验。采用修正加权平均(MWA)法获得了Q460C钢材直至断裂的全过程真实应力-真实应变曲线,通过编写MATLAB优化程序校准了VGM和MMC断裂预测模型的参... 详细信息

为研究Q460C高强结构钢的延性断裂性能,对处于不同应力状态的9个试件进行了单调加载断裂试验。采用修正加权平均(MWA)法获得了Q460C钢材直至断裂的全过程真实应力-真实应变曲线,通过编写MATLAB优化程序校准了VGM和MMC断裂预测模型的参数。借助VUMAT子程序将相关参数代入ABAQUS/Explicit求解器模拟各试件的断裂行为,评估了两种断裂模型对各试件断裂预测的相对精度。通过对已有文献中两个圆周缺口试件的断裂模拟,验证了该文校准的MMC模型参数对Q460钢断裂预测的普适性。研究结果表明:采用MMC模型进行数值模拟得到的荷载-位移响应与试验结果吻合度较好,尤其是对纯剪和剪拉试件的断裂模拟;带应力软化的MMC模型可准确且形象地再现各试件的起裂和裂缝扩展;该文校准的MMC断裂模型参数对Q460钢材断裂行为预测具有相对较好的适用性。

关键词：高强结构钢延性断裂应力状态应力软化裂纹扩展

切顶留巷矸石帮围岩–支护体承压变形特征及控制技术

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岩石力学与工程学报 2024年第2期43卷 439-453页

作者：许旭辉何富连翟文立王德秋李晓斌宋佳宇张亚江中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 北京低碳清洁能源研究院煤炭开采水资源保护与利用全国重点实验室北京102209

切顶留巷矸石帮围岩稳定性直接影响留巷效果和后期留巷复用,为解决切顶留巷矸石帮围岩变形难题,采用现场调查、理论分析、工程试验等研究方法对矸石帮围岩–支护体承压变形特征进行研究。现场调查切顶留巷试验段,将矸石垮落过程中对挡... 详细信息

切顶留巷矸石帮围岩稳定性直接影响留巷效果和后期留巷复用,为解决切顶留巷矸石帮围岩变形难题,采用现场调查、理论分析、工程试验等研究方法对矸石帮围岩–支护体承压变形特征进行研究。现场调查切顶留巷试验段,将矸石垮落过程中对挡矸支护体形成的载荷分为留巷初期矸石垮落的动载荷、留巷中期矸石缓慢压实的似静态载荷和留巷后期稳定以后的准静态载荷;建立矸石帮侧向压力计算模型,解算得到矸石帮侧向压力从顶板到底板呈现递增趋势,明晰矸石帮侧向压力与覆岩压力、矸石体内摩擦角、矸石碎胀系数、切顶高度和切顶角度的关系;建立留巷顶底板–挡矸支护体–矸石帮围岩相互作用关系的力学模型,研究挡矸支护体变形影响因素,得到挡矸支护体所受侧向压力是变形失稳启动内因;优化挡矸支护施工技术,增强单体支柱和组合U型钢的联动耦合支护效果。现场监测验证理论结果的可靠性,矸石帮控制效果表明优化后的技术方案使围岩变形得到有效控制。

关键词：采矿工程切顶留巷矸石帮围岩–支护体侧向压力挡矸支护变形联动耦合支护

城市公园体系游憩服务覆盖绩效评估——以天津市市内六区为例

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中国园林 2024年第3期40卷 89-94页

作者：郭茹王洪成天津大学建筑学院风景园林系天津300072 新加坡国立大学中国风景园林学会中国风景园林学会城市绿化专业委员会天津大学建筑学院天津300072

城市公园体系作为城市公共服务的重要空间组成,合理评估其游憩服务覆盖绩效有助于推进城市基本公共服务的公平公正。统筹评估不同规模城市级、社区级公园的游憩服务覆盖范围差异,从游憩服务供给效率和游憩服务承载强度两方面构建城市公... 详细信息

城市公园体系作为城市公共服务的重要空间组成,合理评估其游憩服务覆盖绩效有助于推进城市基本公共服务的公平公正。统筹评估不同规模城市级、社区级公园的游憩服务覆盖范围差异,从游憩服务供给效率和游憩服务承载强度两方面构建城市公园体系游憩服务覆盖绩效评估体系,并以天津市市内六区公园体系为例进行实证研究,分析其在各街道单元的游憩服务覆盖绩效差异。结果表明,天津市市内六区公园体系游憩服务覆盖绩效在各个街道单元呈现显著不均衡特点,从高到低5个等级的街道单元个数占比分别为11.11%、12.70%、39.68%、20.63%、15.87%。其中,城市公园体系游憩服务覆盖绩效相对较低的街道单元数量是相对较高的街道单元数量的1.53倍,多分布于市内六区中心区域或东西侧、东南侧的边缘区域。研究结果可为多层级多类型城市公园体系的游憩服务覆盖绩效评估及公园体系规划布局决策提供参考。

关键词：风景园林城市公园体系游憩服务绩效评估公园绿地空间分异

雅鲁藏布蛇绿岩中的变质底板:快速俯冲起始与折返

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岩石学报 2024年第1期40卷 97-118页

作者：段文勇李旭平山东省沉积成矿作用实验室山东科技大学地球科学与工程学院青岛266590 波鸿鲁尔大学地球科学学院波鸿44801 瑞士联邦理工学院地球科学系苏黎世8092

蛇绿岩中的变质底板通常是俯冲起始的关键记录,并且对探究蛇绿岩的形成机制至关重要。最近在我国西藏南部雅鲁藏布蛇绿岩中陆续发现了高温变质底板。本文对雅鲁藏布蛇绿岩白朗剖面采集到的变质底板样品(基性麻粒岩)进行了系统的岩石学,... 详细信息

蛇绿岩中的变质底板通常是俯冲起始的关键记录,并且对探究蛇绿岩的形成机制至关重要。最近在我国西藏南部雅鲁藏布蛇绿岩中陆续发现了高温变质底板。本文对雅鲁藏布蛇绿岩白朗剖面采集到的变质底板样品(基性麻粒岩)进行了系统的岩石学,副矿物U-Pb年代学以及模拟研究,包含相耦合的相平衡、石榴石扩散以及热动力学数值模型。岩石学观察表明,基性麻粒岩记录了四期变质阶段。在新鲜的麻粒岩样品中,石榴石核部保留了早期进变质阶段的矿物包裹体,尽管石榴石的核部成分在峰期发生了再平衡。基质矿物组合连同石榴石的核部成分代表了岩石的峰期变质阶段。退变质阶段由石榴石边部成分以及后成合晶矿物组合所记录。绝大多数的变质底板样品遭受了后期亚绿片岩相交代作用。相平衡模拟表明岩石经历了顺时针变质轨迹,并记录了约1.6~1.7GPa和829~863℃的峰期条件以及约0.9~1.1GPa和823~923℃的近等温减压退变质条件。利用相关系对交代样品中亚绿片岩相的矿物组合进行了温压估计,得到了306~324℃/<0.3GPa的条件。榍石的U-Pb年代学以及温度计算结果表明变质底板的进变质年龄为132.4±4.8Ma和133.9±5.9Ma。金红石记录了126.8±6.2Ma和132.3±3.1Ma的后期冷却年龄,与榍石年龄在不确定度内重叠。先前以及本文年代学数据表明变质底板从原岩形成到进变质并随后折返的时间尺度非常短。石榴石扩散和热动力学模型计算也与年代学结果相吻合,整个变质过程模拟的持续时间仅为2.6~2.8Myr,并且折返发生非常迅速,速率为6.7cm/yr。结合变质底板以及上覆蛇绿岩所记录的数据,本文认为雅鲁藏布蛇绿岩的形成机制可能十分复杂,并不是单一的洋中脊环境或俯冲带相关环境,并强调一些俯冲起始前形成的洋中脊玄武岩作为变质底板参与了深俯冲循环并很快导致俯冲相关的岩石形成,这些俯冲相关岩石与那些未俯冲的洋中脊岩石一起形成了现今的雅鲁藏布蛇绿岩。

关键词：雅鲁藏布蛇绿岩俯冲起始变质底板变质演化基性麻粒岩

基于时空特征挖掘的特高压变压器热状态参量预测方法

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中国电机工程学报 2024年第4期44卷 1649-1661,I0033页

作者：林蔚青缪希仁肖洒江灏卢燕臻邱星华阴存翊福州大学电气工程与自动化学院福建省福州市350108 国网福建省电力有限公司超高压分公司福建省福州市350013

热状态参量预测是特高压变压器绝缘老化评估及故障预警的重要技术方法。然而,现有预测方法侧重高维时间序列分析以构建数据驱动模型,未计及设备内部温度潜在的空间变化规律,为此,提出一种基于时空特征挖掘的特高压变压器热状态参量预测... 详细信息

热状态参量预测是特高压变压器绝缘老化评估及故障预警的重要技术方法。然而,现有预测方法侧重高维时间序列分析以构建数据驱动模型,未计及设备内部温度潜在的空间变化规律,为此,提出一种基于时空特征挖掘的特高压变压器热状态参量预测方法。首先,综合考虑多源数据间的相关度与冗余度,提出组合特征筛选策略寻找最优特征子集;其次,结合热状态参量的最优特征子集及相关系数,构建面向热状态参量预测的时空图数据;最后,建立双重自适应图卷积门控循环单元(dualadaptivegraphconvolutiongate recurrent unit,DA-GCGRU)模型,采用节点自适应模块强化油箱内不同部位温度变化趋势的拟合,以适应特定温升趋势;采用图自适应模块自主学习热状态参量的空间温度分布关联性,以推断空间映射关系。实验结果表明,该方法可深度挖掘特高压变压器内部温度的时空变化特性,准确预测绕组温度和顶层油温的变化趋势,具有较好的鲁棒性和泛化性。

关键词：特高压变压器绕组温度顶层油温自适应图卷积网络门控循环单元