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有限地层三孔并行海底隧道渗流场解析研究

铁道工程学报 2024年第1期41卷 45-52页

作者：韩智铭闫科宇王雪朱正国崔会敏石家庄铁道大学道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室石家庄050043 石家庄铁道大学石家庄050043 河北工程技术学院石家庄050091

研究目的:目前对海底隧道渗流场的研究大多基于半无限空间的单孔隧道,考虑实际工程常采用三孔并行的排布方式,且实际工程中隧道下方常存在相对不透水层或基岩等不透水边界,本文以渗流力学为基础采用镜像法和竖井理论推导有限厚度地层海... 详细信息

研究目的:目前对海底隧道渗流场的研究大多基于半无限空间的单孔隧道,考虑实际工程常采用三孔并行的排布方式,且实际工程中隧道下方常存在相对不透水层或基岩等不透水边界,本文以渗流力学为基础采用镜像法和竖井理论推导有限厚度地层海底隧道渗流场解析解,将公式进行退化和数值验证,并对不透水边界距离、三孔隧道埋深、间距及注浆参数进行分析。研究结论:(1)隧道下方不透水边界对涌水量影响较大,当不透水边界距隧道中心为25r1时,对涌水量基本没有影响;(2)三孔并行隧道间渗流场存在相互影响,且随隧道间距的增加影响逐渐减弱,当隧道间距大于30r1时,涌水量基本没有影响;(3)三孔并行隧道涌水量随埋深增大呈现出先减小后增大趋势,埋深为2r1时涌水量最小;(4)三孔并行隧道涌水量随注浆圈厚度增大和渗透系数减小而减小,实际工程中应注浆密实度和注浆厚度并重;(5)本研究成果可为相关海底隧道工程的设计与施工提供参考。

关键词：海底隧道三孔并行有限厚度地层渗流场解析解涌水量

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基于特征聚合和传播网络的图像超分辨率重建

模式识别与人工智能 2024年第4期37卷 299-312页

作者：薄阳瑜刘晓晶武永亮王学军石家庄铁道大学信息科学与技术学院石家庄050043

基于深度学习的图像超分辨率重建通过网络加深提升图像重建性能,但复杂网络会导致参数量急剧增加,限制其在资源受限设备上的应用.针对此问题,文中提出基于特征聚合和传播网络的图像超分辨率重建方法,采用逐步提取融合特征的方式获取图... 详细信息

基于深度学习的图像超分辨率重建通过网络加深提升图像重建性能,但复杂网络会导致参数量急剧增加,限制其在资源受限设备上的应用.针对此问题,文中提出基于特征聚合和传播网络的图像超分辨率重建方法,采用逐步提取融合特征的方式获取图像丰富的内部信息.首先,提出上下文交互注意力模块,使网络学习到特征图丰富的上下文信息,提高特征的利用率.然后,设计多维注意力增强模块,提高网络对关键特征的判别能力,分别在通道和空间两个维度提取高频信息.最后,提出特征聚合传播模块,有效聚合深层细节信息,去除冗余信息,并促进有效信息在网络中传播.在Set5、Set14、BSD100、Urban100等基准数据集上的测试实验表明,文中方法性能较优,重建后的图像细节纹理较清晰.

关键词：图像超分辨率重建卷积神经网络上下文交互注意力多维注意力特征聚合

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耐腐蚀性能和拉伸性能提升的α型钛合金设计

稀有金属材料与工程 2024年第4期53卷 947-953页

作者：马喜龙松木一弘尚志丰苏宏基贾博文聂国权石家庄铁道大学材料科学与工程学院河北石家庄050043 广岛大学工学部日本广岛739-8527 石家庄铁道大学机械工程学院河北石家庄050043

通过2个电子参数(结合次数Bo_(t)和d轨道能级Mdt)提出了新设计的α型钛(α-Ti)合金。新设计合金Ti-5Al-4Zr-3.6Sn、改性合金Ti-5Al-3Sn-1.9Zr和参考合金Ti-5Al-2.5Sn具有相同的Bo_(t)值(3.847)以及不同的Mdt值(2.430,2.426,2.422)。测试了3种α-Ti合金的极限抗拉伸强度(σ_(UTS))、断裂应变(ɛ_(f))和热盐腐蚀性能。3种α-Ti合金均采用冷坩埚悬浮熔炼技术进行制备。结果表明,3种合金样品均具有均匀的微观结构。在3种α-Ti合金中测量到的α单相晶粒尺寸约为600μm。Ti-5Al-4Zr-3.6Sn合金的σ_(UTS)和ɛ_(f)值为801 MPa和16%,Ti-5Al-3Sn-1.9Zr合金的σ_(UTS)和ɛ_(f)值为708 MPa和15%,Ti-5Al-2.5Sn合金的σ_(UTS)和ɛ_(f)值为603 MPa和15%。热盐腐蚀测试进行28.8ks后显示Ti-5Al-4Zr-3.6Sn、Ti-5Al-3Sn-1.9Zr和Ti-5Al-2.5Sn合金的失重率为2.61%、2.83%和3.10%。σ_(UTS)、ɛ_(f)和耐热盐腐蚀结果表明,新设计合金Ti-5Al-4Zr-3.6Sn是一种有实际应用潜力的钛合金材料。

关键词：合金设计 α型钛合金冷坩埚悬浮熔炼拉伸性能热盐腐蚀测试

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含分段阻尼特性动力吸振器的吸振性能

振动工程学报 2024年第6期37卷 945-953页

作者：卢学礼邢海军阮子悦石家庄铁道大学机械工程学院河北石家庄050043

利用凸轮机构设计了一种分段阻尼装置。以传统Voigt型动力吸振器为基础,将该装置安装于动力吸振器的主系统与子系统之间,建立了吸振器的动力学方程。利用在一个振动周期内阻尼耗能等效这一原理,在相同振动频率下得到了分段阻尼装置的等... 详细信息

利用凸轮机构设计了一种分段阻尼装置。以传统Voigt型动力吸振器为基础,将该装置安装于动力吸振器的主系统与子系统之间,建立了吸振器的动力学方程。利用在一个振动周期内阻尼耗能等效这一原理,在相同振动频率下得到了分段阻尼装置的等效阻尼系数。推导得出了具有分段阻尼特性的动力吸振器的理论解,并用数值解进行了验证。比较分析了无阻尼、传统线性阻尼及具有分段阻尼特性的动力吸振器的吸振特性。结果表明,具有分段阻尼特性的动力吸振器的幅频特性综合了无阻尼和传统线性阻尼动力吸振器的特点,能保证反共振点处主系统的振幅很低,同时对主系统的共振振幅的抑制效果接近于传统线性阻尼动力吸振器。

关键词：动力吸振器分段阻尼共振反共振能量等效

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基于双分支时空步态特征融合的深度学习步态识别

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控制与决策 2024年第4期39卷 1403-1408页

作者：张云佐董旭石家庄铁道大学信息科学与技术学院石家庄050043

针对现有步态识别方法易受拍摄视角、着装变化影响的问题,提出一种融合二维无肩姿态拓扑能量图(shoulderless pose topological energy maps,SPTEM)和三维局部骨骼步态特征(local skeleton gait features,LSGF)的深度学习步态识别方法.... 详细信息

针对现有步态识别方法易受拍摄视角、着装变化影响的问题,提出一种融合二维无肩姿态拓扑能量图(shoulderless pose topological energy maps,SPTEM)和三维局部骨骼步态特征(local skeleton gait features,LSGF)的深度学习步态识别方法.首先,利用轻量级BlazePose姿态估计算法提取步态视频序列中的人体姿态拓扑图以生成SPTEM,在提高检测速度的同时减弱衣物变化带来的影响;然后,引入LSGF以弥补单一能量图特征在多变视角情况下识别准确率较低的不足;最后,提出结合注意力机制的时空特征提取网络模型,并在全连接层将双流特征进行一致融合.在CASIA-B数据集上对所提出方法进行验证,并与当前主流的步态识别方法进行比较,结果表明,所提出方法在跨视角和穿大衣/棉衣条件下的步态识别率都有明显提升.

关键词：无肩姿态拓扑能量图局部骨骼步态特征 BlazePose 双流网络深度学习步态识别

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MBO:基于多目标平衡优化的监控视频浓缩

计算机学报 2024年第9期47卷 2104-2115页

作者：张云佐朱鹏飞石家庄铁道大学信息科学与技术学院石家庄050043

视频浓缩可在极大压缩视频长度的同时完整保留目标运动信息,在学术界和工业界受到广泛关注.然而现有浓缩方法无法精准保留目标之间的交互行为,且难以平衡压缩和碰撞,严重阻碍了视频浓缩的性能提升和实际应用.为此,本文提出了一种基于多... 详细信息

视频浓缩可在极大压缩视频长度的同时完整保留目标运动信息,在学术界和工业界受到广泛关注.然而现有浓缩方法无法精准保留目标之间的交互行为,且难以平衡压缩和碰撞,严重阻碍了视频浓缩的性能提升和实际应用.为此,本文提出了一种基于多目标平衡优化的监控视频浓缩方法(Multi-Objective Balance Optimization,MBO).首先,提出了一种基于目标交互帧数量和动态阈值对比的交互行为判断方法,用以组建多目标单元,结合目标在每帧的移动方向并采用动态阈值提升交互行为判断的准确性;其次,定义了碰撞矩阵和插入位置占比率,分别记录目标碰撞和插入位置深浅;然后,提出了一种压缩与碰撞的动态平衡方法,以优化重排目标,能在极大程度缩短视频长度的同时减少产生的目标碰撞;最后,融合视频背景和重排后的目标生成浓缩视频.VISOR、CAVIAR和KTH等多个数据集上的实验结果表明,相较于当前主流方法,本文所提方法保留交互行为的F-score提升高达0.472,并且能够有效平衡压缩和目标碰撞.

关键词：视频浓缩多目标平衡优化交互行为

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双斜锥光纤布拉格光栅超声波传感装置

光学学报 2024年第11期44卷 30-39页

作者：李剑芝史宇承吉喆徐飞杜彦良石家庄铁道大学河北省大型结构健康诊断与控制重点实验室河北石家庄050043 石家庄铁道大学材料科学与工程学院河北石家庄050043 石家庄铁道大学机械工程学院河北石家庄050043

为提高光纤布拉格光栅(FBG)在超声波探测中的灵敏度和复用能力,设计并实现一种基于聚能耦合效应的双斜锥FBG超声波传感装置。首先,利用锥聚能理论与有限元法,分析锥形结构对超声波的聚焦作用。其次,详细讨论双斜锥FBG的结构参数(斜锥锥... 详细信息

为提高光纤布拉格光栅(FBG)在超声波探测中的灵敏度和复用能力,设计并实现一种基于聚能耦合效应的双斜锥FBG超声波传感装置。首先,利用锥聚能理论与有限元法,分析锥形结构对超声波的聚焦作用。其次,详细讨论双斜锥FBG的结构参数(斜锥锥角、底面直径、高度、倾斜度)对其聚能效果的影响,确定传感装置最优尺寸。最后,制作传感装置并测试其动态特性。结果表明,封装后的双斜锥FBG超声波传感装置在20~130 kHz工作频率范围内可有效提高FBG检测超声波灵敏度。当工作频率增加到50 kHz时,检测幅值提升了约21倍,且传感响应的线性度良好。设计的超声波传感装置可实现双端输出,具有复用性,可应用于钢轨、桥梁等长距离结构的健康监测。

关键词：光纤光学光纤布拉格光栅双斜锥超声波传感器斜锥聚焦

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基于IGWO-SVR的地铁车站投资预测

铁道学报 2024年第5期46卷 179-188页

作者：郝晶晶段鹏鑫陈雨欣段晓晨石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043 河北经贸大学数学与统计学学院河北石家庄050061 石家庄铁道大学管理学院河北石家庄050043

为快速准确地预测可行性研究阶段的地铁车站投资以给投资方提供决策支持,提出一种改进的灰狼算法,来优化支持向量回归机参数的方法。通过收集整理地铁车站案例数据并建立数据库作为预测原始样本,利用自助法扩充样本以解决小样本预测准... 详细信息

为快速准确地预测可行性研究阶段的地铁车站投资以给投资方提供决策支持,提出一种改进的灰狼算法,来优化支持向量回归机参数的方法。通过收集整理地铁车站案例数据并建立数据库作为预测原始样本,利用自助法扩充样本以解决小样本预测准确率低的问题;对灰狼算法的初始种群生成、收敛因子和位置更新方式进行改进以避免灰狼算法陷入局部最优的问题;使用改进的灰狼算法对支持向量回归机的参数进行优化,建立地铁车站投资预测模型;以车站实例验证预测模型有效性。结果表明,改进的灰狼算法优化参数的支持向量回归机的预测模型在测试集平均相对误差为4.33%,拟合优度为0.9440,改进的灰狼算法优化参数后预测模型优于未经优化的、粒子群优化的和灰狼算法优化的支持向量回归机预测模型。实例红高路车站相对误差为4.87%,证明提出的模型是有效的。

关键词：投资预测自助法灰狼算法支持向量回归机地铁车站

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装配式小箱梁桥内力横向分布系数建议公式

吉林大学学报（工学版） 2024年第6期54卷 1688-1700页

作者：张彦玲贾云飞贾晓远郑旺李运生石家庄铁道大学土木工程学院石家庄050043 石家庄铁道大学道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室石家庄050043

为了采用横向分布系数的概念简化多主梁装配式连续梁桥、斜交桥和曲线桥的受力分析过程,基于某多主梁装配式连续小箱梁桥构建了桥梁数据库,采用梁格法建立了每座桥梁的有限元模型,研究了主梁间距、高跨比、斜交角和圆心角对内力横向分... 详细信息

为了采用横向分布系数的概念简化多主梁装配式连续梁桥、斜交桥和曲线桥的受力分析过程,基于某多主梁装配式连续小箱梁桥构建了桥梁数据库,采用梁格法建立了每座桥梁的有限元模型,研究了主梁间距、高跨比、斜交角和圆心角对内力横向分布系数的影响规律,并通过统计回归方法给出了内力横向分布系数建议公式。研究结果表明:弯矩和剪力横向分布系数均随主梁间距的增大而增大;随主梁高跨比λ的增大,跨中正弯矩增大,但跨中剪力、支点负弯矩和支点剪力均减小;斜交桥和曲线桥内力横向分布系数可在直线正交桥公式基础上乘以修正因子得到。在本文的计算模型范围内,采用建议公式得到的多主梁装配式连续梁桥、斜交桥和曲线桥的内力横向分布系数均与有限元结果吻合良好,且可通过沿纵向的简化包络图得到任意截面的内力横向分布系数。

关键词：桥梁工程装配式桥梁横向分布系数连续小箱梁桥斜交桥曲线桥