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强风自然灾害致突发事件下高速列车动态调度方法

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灾害学 2024年第3期39卷 66-71页

作者：李德仓贾若谷李文昊雷斌陈晓强胥如迅兰州交通大学机电技术研究所甘肃兰州730070 甘肃省物流及运输装备信息化工程技术研究中心甘肃兰州730070 甘肃省物流与运输装备行业技术中心甘肃兰州730070

针对强风自然灾害致突发事件发生时高速列车调度问题,该文以晚点列车在各站到发时刻与原时刻表误差之和为目标函数,建立以速度、时间和变量取值等为约束条件的高速列车非线性动态调度模型,提出采用非线性收敛因子及自适应权重改进的鲸... 详细信息

针对强风自然灾害致突发事件发生时高速列车调度问题,该文以晚点列车在各站到发时刻与原时刻表误差之和为目标函数,建立以速度、时间和变量取值等为约束条件的高速列车非线性动态调度模型,提出采用非线性收敛因子及自适应权重改进的鲸鱼优化算法(NAWOA)实现对目标函数的求解。以国内某铁路区段部分站点及运行的高速列车等数据为例,对模型的有效性进行检验。仿真结果表明:所提改进算法与传统鲸鱼优化算法、粒子群算法和遗传算法相比,对目标函数求解精度分别提升了16%,14%和36%,不但能够有效实现列车遭遇强风致突发事件时的动态调度,而且算法收敛速度较快,使得列车运行快速恢复正常,从而有效降低强风灾害致突发事件造成的列车大面积延误影响,提升高速列车的运行效率。

关键词：强风动态调度鲸鱼优化算法高速列车突发事件

基于IBES-XGBoost的高速铁路沿线风速预测模型

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灾害学 2024年第1期39卷 57-63页

作者：孟建军江相君孟高阳李德仓兰州交通大学机电技术研究所甘肃兰州730070 甘肃省物流及运输装备信息化工程技术研究中心甘肃兰州730070 甘肃省物流与运输装备行业技术中心甘肃兰州730070 兰州交通大学机电工程学院甘肃兰州730070

为保证高速铁路沿线风灾预警信息具有较高时效性,需要进行高速铁路沿线超短期风速的提前多步预测。针对众多预测模型在预测中可能存在较大误差的问题,采用Tent混沌映射和BFGS拟牛顿法对秃鹰搜索算法进行改进,并用改进的秃鹰搜索算法(IB... 详细信息

为保证高速铁路沿线风灾预警信息具有较高时效性,需要进行高速铁路沿线超短期风速的提前多步预测。针对众多预测模型在预测中可能存在较大误差的问题,采用Tent混沌映射和BFGS拟牛顿法对秃鹰搜索算法进行改进,并用改进的秃鹰搜索算法(IBES)对XGBoost的初始参数进行优化。在构建IBES-XGBoost模型时,加入风速以外的其他气象特征,以提高预测精度。实验结果表明:(1)改进的秃鹰算法相比其他智能优化算法有更好的寻优能力,与其他模型相比IBES-XGBoost在超短期风速的提前多步预测上有着较高的精度和较好的拟合效果。(2)Tent混沌映射和BFGS拟牛顿法对秃鹰算法有着较好的改进效果。(3)IBES-XGBoost能为高速铁路规范下的大风预警提供可靠的提前多步预测结果。

关键词：高速铁路风灾风速预测机器学习秃鹰搜索算法

基于Sarsa算法的城轨列车节能控制策略研究

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铁道标准设计 2024年第8期68卷 8-14页

作者：孟建军蒋小一陈晓强胥如迅兰州交通大学机电技术研究所兰州730070 甘肃省物流与运输装备行业技术中心兰州730070 甘肃省物流及运输装备信息化工程技术研究中心兰州730070 兰州交通大学机电工程学院兰州730070

针对城市轨道交通节能运行问题,提出一种基于Sarsa强化学习算法的城轨列车节能控制策略,实现了城轨列车在自动驾驶状态下,面对不同路况,执行减少能源消耗驾驶策略的同时兼顾准时性和舒适性。根据线路条件将列车状态进行离散化处理,将连... 详细信息

针对城市轨道交通节能运行问题,提出一种基于Sarsa强化学习算法的城轨列车节能控制策略,实现了城轨列车在自动驾驶状态下,面对不同路况,执行减少能源消耗驾驶策略的同时兼顾准时性和舒适性。根据线路条件将列车状态进行离散化处理,将连续的驾驶过程分为若干个子区间进行分段求解。结合区间限速、初始状态、终末状态等限制条件,基于能耗及运行时间分别构造适当的奖励函数。同时,用当前状态下可达的最大速度与最小速度对可选速度集合进行限制,缩小探索空间,加快算法收敛。最后,通过对北京铁路亦庄线小红门站至肖村站的实例进行仿真。实验结果表明,与传统的动态规划方法相比,Sarsa算法在满足舒适性和准时性要求的情况下节能9.32%。相比于强化学习中的Q学习算法,在速度的选取过程中,超速次数也有明显下降。仿真结果证明Sarsa算法具有更好的节能效果和安全性。在算法参数不变的情况下,调整限速条件,与传统动态规划算法进行二次对比,依旧节能4.21%,验证了算法的鲁棒性。

关键词：城市轨道交通节能强化学习 Sarsa算法控制策略

元宇宙背景下的国家安全治理——基于科技革命演变的视角

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情报杂志 2024年第3期43卷 79-86页

作者：朱永彪王俊超兰州大学西北少数民族研究中心兰州730000 兰州大学一带一路研究中心兰州730000 兰州大学政治与国际关系学院兰州730000

[研究目的]科学技术的发展在给人类社会带来强大发展动力的同时也会对国家治理带来影响和挑战。元宇宙因不仅能实现现实世界的虚拟化,还能实现虚拟世界的现实化的迥异特点使得研究元宇宙对国家安全的影响具有重大意义。[研究方法]通过... 详细信息

[研究目的]科学技术的发展在给人类社会带来强大发展动力的同时也会对国家治理带来影响和挑战。元宇宙因不仅能实现现实世界的虚拟化,还能实现虚拟世界的现实化的迥异特点使得研究元宇宙对国家安全的影响具有重大意义。[研究方法]通过系统梳理国家安全的历史演进以及科技革命的演变特点,从科技革命与国家安全之间的结构性互动关系分析元宇宙对国家安全内容、形态和边界的影响。[研究结论]研究发现,元宇宙可能成为颠覆和重构国家以及国家安全的“加速器”;威胁人的安全及其精神生活的“异化器”;外部意识形态渗透的“新平台”;大国较量重塑国际关系格局的“新战场”。

关键词：元宇宙科技革命国家安全总体国家安全观

基于RIME-VMD的高速列车横向减振器故障诊断

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铁道科学与工程学报 2024年

作者：秦永峰李刚齐金平王建帅兰州交通大学机电技术研究所甘肃省物流及运输装备信息化工程技术研究中心甘肃省物流与运输装备行业技术中心

为解决变分模态分解（VMD）在高速列车横向减振器故障诊断中特征提取较为困难的问题，提出一种基于霜冰算法（RIME）以最小包络熵作为适应度函数优化变分模态分解（VMD）的特征提取方法。首先，使用霜冰算法（RIME）优化VMD在不同故障... 详细信息

为解决变分模态分解（VMD）在高速列车横向减振器故障诊断中特征提取较为困难的问题，提出一种基于霜冰算法（RIME）以最小包络熵作为适应度函数优化变分模态分解（VMD）的特征提取方法。首先，使用霜冰算法（RIME）优化VMD在不同故障状态下模态（IMF）分量的个数和惩罚因子的最优参数组合。其次，计算各个IMFs分量的峭度值与相关性系数，再分别选取峭度值较大的前4阶IMF分量，并在峭度值较大的4个IMFs分量中选取相关性系数较高的前3阶IMFs进行信号重构降噪。最后，计算多尺度的奇异熵、样本熵、排列熵作为故障特征值，并结合t分布随机近邻嵌入（tSNE）算法降维去除冗余特征信息，将降维融合后的特征矩阵逐一输入到支持向量机（SVM）中，从而实现对高速列车横向减振器不同故障部位的识别。仿真实验结果表明：相较于灰狼算法（GWO）优化变分模态分解（VMD）的方法，RIME-VMD方法利用霜冰算法高效的搜索与开发能力，可以更快速寻得高速列车不同工况下，变分模态分解中分解层数和惩罚因子参数的全局最优组合，提高了VMD分解信号的鲁棒性，采用信号重构的方法可以有效提取故障特征，实现高速列车横向减振器故障的高效、准确识别。原始变分模态分解（VMD）方法虽然分解速度较快，但原始VMD参数的人工试错成本更高，不能满足高速列车故障诊断的要求。研究结果为高速列车横向减振器故障诊断和安全运营进一步优化提供参考。

关键词：转向架变分模态分解霜冰算法故障诊断多尺度奇异熵

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强风环境下高速列车横向振动控制方法研究

铁道标准设计 2024年

作者：李文昊李德仓赵传徽闫荣佳贾若谷甘肃省物流与运输装备行业技术中心甘肃省物流及运输装备信息化工程技术研究中心兰州交通大学机电技术研究所

随着我国高速列车轻量化设计以及运行速度的逐渐提高，强风环境导致高速列车车体横向振动愈加严重。高速列车在强风作用下的横向振动控制是一个耦合性强且高度非线性的过程，对车辆悬架系统振动控制的要求也变得越来越高。据此建立在不... 详细信息

随着我国高速列车轻量化设计以及运行速度的逐渐提高，强风环境导致高速列车车体横向振动愈加严重。高速列车在强风作用下的横向振动控制是一个耦合性强且高度非线性的过程，对车辆悬架系统振动控制的要求也变得越来越高。据此建立在不稳态气动载荷和轨道激励作用下的车辆动力学模型，根据Cooper理论和叠加原理获得强风下的不稳态气动载荷，并分析在气动载荷作用下的高速列车横向振动特性；进一步建立基于二系主动悬挂系统的高速列车车体横向1/4车辆动力学模型，提出基于模型预测控制（MPC）的主动控制方法，以实现对轨道和气动载荷激励下的车体侧向振动的主动控制；针对模型预测控制(MPC)在解决高速列车横向控制过程中偏差过大、计算时间长的问题，提出一种基于粒子群（PSO）算法的高速列车横向振动模型预测控制方法，并利用粒子群算法对模型预测控制的控制步长n和预测步长p进行优化，提高MPC的控制精度，减少控制器的迭代次数；利用MATLAB/SIMLINK软件建立高速列车动力学模型进行仿真验证，仿真结果表明：相较于被动控制和MPC控制，基于PSO算法优化后的MPC控制器能将车体横向振动加速度的RMS降低大约13%，对抑制高速列车车体横向振动有显著效果，增强了列车在横风条件下的运行稳定性、行驶舒适性和安全性。

关键词：高速列车横风激励主动悬架横向振动模型预测控制粒子群算法优化

基于双注意力和GSSN轻量化的钢轨扣件缺陷检测

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计算机工程 2024年

作者：张元吕德芳孟建军祁文哲兰州交通大学机电工程学院甘肃省物流及运输装备信息化工程技术研究中心兰州交通大学机电技术研究所甘肃省物流与运输装备行业技术中心

铁路钢轨扣件的缺陷检测是铁道安全巡检中极为重要的工作之一，为提高钢轨扣件维护工作的效率，将实施基于深度学习的方式进行巡检。而使用当前主流的目标检测模型进行钢轨扣件缺陷的检测时，由于模型体积大、参数量多造成无法同时平衡... 详细信息

铁路钢轨扣件的缺陷检测是铁道安全巡检中极为重要的工作之一，为提高钢轨扣件维护工作的效率，将实施基于深度学习的方式进行巡检。而使用当前主流的目标检测模型进行钢轨扣件缺陷的检测时，由于模型体积大、参数量多造成无法同时平衡检测准确度和速度。本文对YOLO v5模型进行改进，采用SE和CA组成的双注意力机制；重新设计网络，选用MobileNet v3为主干网络，同时引入含有GSConv模块的Slim-Neck结构和轻量级上采样算子，降低计算成本；最后，将YOLO v5的坐标损失函数修改为SIoU，提升训练时的收敛速度，使得模型更加轻量化。使用改进后的模型在钢轨扣件数据集上进行测试，结果显示，单张扣件图片的检测时间为53.8ms，速度为17.9FPS，并且模型大小仅有8.3MB，符合模型体积小、检测效果佳的要求。

关键词：钢轨扣件目标检测 YOLO v5 注意力机制卷积网络轻量化

基于RWEQ模型的疏勒河流域防风固沙功能价值评估

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干旱区地理 2024年第1期47卷 58-67页

作者：蔺阿荣周冬梅马静朱小燕江晶张军甘肃农业大学管理学院甘肃兰州730070 甘肃农业大学资源与环境学院甘肃兰州730070 甘肃省节水农业工程技术研究中心甘肃兰州730070

疏勒河流域地处西北内陆,是“一带一路”的关键节点。近年来随着全球变化与经济社会活动强度增加,导致建设用地快速扩张、土地沙化等问题,影响区域生态与经济社会的可持续发展。疏勒河流域处于北方防沙带中心,开展其防风固沙价值评估对... 详细信息

疏勒河流域地处西北内陆,是“一带一路”的关键节点。近年来随着全球变化与经济社会活动强度增加,导致建设用地快速扩张、土地沙化等问题,影响区域生态与经济社会的可持续发展。疏勒河流域处于北方防沙带中心,开展其防风固沙价值评估对于构建区域生态安全格局和保障流域可持续发展具有重要生态意义。基于修正风蚀方程模型(RWEQ)对2008—2018年疏勒河流域防风固沙功能及其价值进行评估。结果表明:(1)2008—2018年疏勒河流域防风固沙总量为43.927×10^(4)~129.530×10^(4)t·km^(-2),防风固沙量呈上升趋势。(2)2008—2018年疏勒河流域防风固沙价值快速增加,其多年平均价值占比由高到低依次为减少土地损失价值(99.46%)、保持土壤肥力价值(0.47%)、保持土壤有机质价值(0.04%)、减少交通运输经济损失价值(0.03%)。(3)流域防风固沙功能与土地利用密切相关,防风固沙能力较强的区域主要分布在草地、耕地等植被覆盖率较高区域;低值区主要分布在流域土地利用类型为未利用地区域。(4)相较社会因素,自然指标因子对流域防风固沙功能价值影响更大。研究结果可为确定流域生态补偿主客体及补偿标准提供依据。

关键词：防风固沙服务修正的土壤风蚀方程(RWEQ) 价值评估疏勒河流域

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蒸汽裂解生产乙烯的原料优化选择与配置

石油与天然气化工 2024年第1期53卷 47-53页

作者：王小强蔡小霞景媛媛杨淑萍中国石油石油化工研究院兰州化工研究中心

目的对国内乙烯裂解原料的优化配置问题进行分析,为炼化企业提质增效提供相关信息和技术参考。方法对乙烷裂解制乙烯投资热进行理性分析后,指出国内蒸汽裂解生产乙烯的原料来源广泛,以石脑油为主,兼及少量低碳烃和低辛烷值油品。阐述了... 详细信息

目的对国内乙烯裂解原料的优化配置问题进行分析,为炼化企业提质增效提供相关信息和技术参考。方法对乙烷裂解制乙烯投资热进行理性分析后,指出国内蒸汽裂解生产乙烯的原料来源广泛,以石脑油为主,兼及少量低碳烃和低辛烷值油品。阐述了石脑油的分离技术及裂解评价试验对乙烯裂解原料优化的重要作用。对煤基石脑油与石油基裂解原料的物性和裂解性能进行对比分析。结果煤基石脑油中正构烷烃质量分数达到72.83%,其裂解乙烯、丙烯、双烯(乙烯+丙烯)及三烯(双烯+1,3-丁二烯)的收率分别比石油基石脑油高出18.33%~26.27%、5.92%~12.34%、16.50%~21.41%、12.66%~17.53%。煤基石脑油裂解乙烯收率分别比拔头油和油田轻烃高出10.95%和10.74%,双烯收率分别比拔头油和油田轻烃高出4.28%和4.09%,三烯收率分别比拔头油和油田轻烃高出6.89%和6.22%,裂解性能优异。结论立足于国内“富煤、贫油、少气”的能源结构实际,充分发挥炼化一体化优势,积极盘活石油基乙烯裂解原料,对炼油厂副产低碳烃和低辛烷值油品等适合做乙烯裂解原料的烃类,应该合理利用。以煤基石脑油为突破口拓展新的裂解原料来源,是解决国内乙烯裂解原料短缺问题、实现炼化装置提质增效、推动炼化行业高质量发展,保障能源安全和实现乙烯工业可持续发展的有效途径。

关键词：乙烯低碳烯烃蒸汽裂解煤基石脑油