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顾及随机特征的GNSS连续站坐标时间序列建模方法

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地球物理学报 2024年第6期67卷 2110-2124页

作者：石睿娟苏小宁鲍庆华李毓照兰州交通大学测绘与地理信息学院兰州730070

GNSS观测技术为研究板块运动、地震同震和震后形变以及无震慢滑移等地壳物理现象提供了重要的观测数据,其中的关键步骤是在充分考虑时间序列随机特征的基础上,精准提取时间序列的构造运动信息和非构造运动信息.本文提出一种基于贝叶斯... 详细信息

GNSS观测技术为研究板块运动、地震同震和震后形变以及无震慢滑移等地壳物理现象提供了重要的观测数据,其中的关键步骤是在充分考虑时间序列随机特征的基础上,精准提取时间序列的构造运动信息和非构造运动信息.本文提出一种基于贝叶斯框架的GNSS连续站坐标时间序列建模方法,顾及随机特征精准提取出模型参数的最优解及其误差.首先,引入基于贝叶斯框架的参数解算方法,获得模型参数的最优解及误差;其次,系统分析观测数据噪声随机特征和模型参数随机特征对模型解算结果的影响;最后,将该方法应用于青藏高原东北隅GNSS观测数据构造运动与非构造变形的有效提取.相比基于最小二乘拟合的GNSS连续站坐标时间序列建模传统方法,本文引入基于贝叶斯框架的参数最优解解算的GWMCMC算法,顾及随机特征精准高效提取出GNSS坐标时间序列中测站的构造运动趋势与非构造运动信息,能够更加准确获取参数的最优解及误差.同时相较传统的MCMC算法,GWMCMC算法通过并行计算改进算法的性能并提高了计算效率.本文的研究成果为后续利用构造变形开展地壳形变运动学特征和动力学机制提供数据支撑.

关键词： GNSS坐标时间序列贝叶斯框架精准提取构造运动非构造变形

不确定需求下铁路集装箱班列开行方案与定价联合优化

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铁道学报 2024年第1期46卷 22-33页

作者：李琳张小强上海海事大学交通运输学院上海201306 西南交通大学交通运输与物流学院四川成都611756 西南交通大学综合交通大数据应用技术国家工程实验室四川成都611756 西南交通大学综合交通运输智能化国家地方联合工程实验室四川成都611756

铁路集装箱班列开行方案与运价是影响铁路集装箱运输企业盈利的两个关键因素,且这二者相互联系、相互影响,对其进行联合优化可以提升铁路集装箱运输的市场竞争力。以最大化铁路集装箱运输预期利润为目标,构建联合优化班列开行方案与定... 详细信息

铁路集装箱班列开行方案与运价是影响铁路集装箱运输企业盈利的两个关键因素,且这二者相互联系、相互影响,对其进行联合优化可以提升铁路集装箱运输的市场竞争力。以最大化铁路集装箱运输预期利润为目标,构建联合优化班列开行方案与定价的随机混合整数非线性规划(SMINP)模型。此模型以二项Logit模型描述托运人在铁路集装箱运输与公路集装箱运输之间的运输方式选择行为,在集装箱总运输需求概率分布形式、一阶矩与二阶矩均不确定的情形下,基于分布鲁棒优化方法将此SMINP模型转化为其确定性等价类,根据转化后模型特点进一步利用增量分段线性化以及McCormick包络法对模型线性化,使其可通过调用Gurobi求解器高效求解。以大朗至大红门铁路集装箱运输线路进行算例分析,在线路通过能力与运价可变动范围等信息已知的前提下,求得最优集装箱班列开行方案与运价。算例结果表明本文所提方法能够提升铁路集装箱运输效率与收益。

关键词：铁路集装箱运输开行方案定价分布鲁棒机会约束线性化

考虑剪力滞和剪切变形效应的UHPC箱梁长期挠度分析

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铁道学报 2024年第1期46卷 172-182页

作者：马俊军蔺鹏臻刘应龙何志刚兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 兰州交通大学建筑与城市规划学院甘肃兰州730070

为准确计算UHPC箱梁在长期荷载作用下的挠度,基于剪切变形规律的截面翘曲位移函数,运用能量变分法建立考虑剪力滞、剪切变形效应以及UHPC收缩徐变效应的UHPC箱梁挠度计算控制微分方程,推导均布荷载和集中荷载作用下UHPC简支箱梁挠度计... 详细信息

为准确计算UHPC箱梁在长期荷载作用下的挠度,基于剪切变形规律的截面翘曲位移函数,运用能量变分法建立考虑剪力滞、剪切变形效应以及UHPC收缩徐变效应的UHPC箱梁挠度计算控制微分方程,推导均布荷载和集中荷载作用下UHPC简支箱梁挠度计算公式,并利用有限元模型计算结果对其正确性进行验证。通过数值算例分析不同效应、截面配筋以及材料特性对UHPC箱梁挠度计算的影响。结果表明:考虑剪切变形效应产生的挠度明显大于剪力滞效应;均布荷载和集中荷载作用下,仅考虑剪力滞和剪切效应后产生的简支梁跨中挠度相对于按初等梁理论计算的瞬时挠度分别增大了9.4%和10.9%,而同时考虑UHPC收缩徐变效应后分别增大了约1.5倍左右;截面配筋对箱梁挠度计算有一定的影响,两种荷载作用下,考虑配筋后计算得到的简支梁跨中瞬时和长期挠度分别是不考虑配筋时挠度的0.96倍和0.89倍;用UHPC材料代替普通混凝土材料可显著降低结构的短、长期挠度以及收缩徐变引起的挠度变化。提出的公式可为长期荷载作用下UHPC箱梁的挠度计算提供理论依据。

关键词：超高性能混凝土箱梁收缩徐变挠度简支梁

基于边界点估计与稀疏卷积神经网络的三维点云语义分割

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浙江大学学报（工学版） 2024年第6期58卷 1121-1132页

作者：杨军张琛兰州交通大学电子与信息工程学院甘肃兰州730070 兰州交通大学测绘与地理信息学院甘肃兰州730070

针对大规模点云具有稀疏性,传统点云方法提取上下文语义特征不够丰富,并且语义分割结果存在物体边界模糊的问题,提出基于边界点估计与稀疏卷积神经网络的三维点云语义分割算法,主要包括体素分支与点分支.对于体素分支,将原始点云进行体... 详细信息

针对大规模点云具有稀疏性,传统点云方法提取上下文语义特征不够丰富,并且语义分割结果存在物体边界模糊的问题,提出基于边界点估计与稀疏卷积神经网络的三维点云语义分割算法,主要包括体素分支与点分支.对于体素分支,将原始点云进行体素化后经过稀疏卷积得到上下文语义特征;进行解体素化得到每个点的初始语义标签;将初始语义标签输入到边界点估计模块中得到可能的边界点.对于点分支,使用改进的动态图卷积模块提取点云局部几何特征;依次经过空间注意力模块与通道注意力模块增强局部特征;将点分支得到的局部几何特征与体素分支得到的上下文特征融合,增强点云特征的丰富性.本算法在S3DIS数据集和SemanticKITTI数据集上的语义分割精度分别达到69.5%和62.7%.实验结果表明,本研究算法能够提取到更丰富的点云特征,可以对物体的边界区域进行准确分割,具有较好的三维点云语义分割能力.

关键词：点云数据语义分割注意力机制稀疏卷积体素化

面向虚拟连挂的城轨列车群组追踪运行仿真研究

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交通运输系统工程与信息 2024年第1期24卷 199-209页

作者：张英贵赵明慧张云丽中南大学交通运输工程学院长沙410075

城市轨道交通是解决城市交通拥堵问题最强有效的绿色交通方式,其高峰期客流激增且客流时空分布不均,而面向虚拟连挂的城轨列车动态灵活编组和群组追踪运行能有效满足复杂多变的城轨运营需求。本文剖析面向虚拟连挂的城轨列车群组追踪运... 详细信息

城市轨道交通是解决城市交通拥堵问题最强有效的绿色交通方式,其高峰期客流激增且客流时空分布不均,而面向虚拟连挂的城轨列车动态灵活编组和群组追踪运行能有效满足复杂多变的城轨运营需求。本文剖析面向虚拟连挂的城轨列车群组追踪运行过程,给出虚拟连挂列车群组最小安全追踪距离计算公式;以单列标准车长的线路路段为一个元胞单元,设计速度及位移更新规则,构建基于元胞自动机的城轨列车群组追踪运行仿真模型;以某市地铁2号线为背景,多角度仿真刻画面向虚拟连挂的城轨列车群组追踪运行性能。仿真结果表明:面向虚拟连挂的城轨列车群组追踪运行模型能有效缩短列车最小安全追踪间隔时间,城轨线路通过能力较移动闭塞制式提高78.4%;头车延迟引起的后续列车晚点总数量及总晚点时间更小,呈现出更佳的抗干扰性与恢复性能,且宜采用小编组列车实现虚拟连挂;动态混合编组的城轨列车群组追踪运行性能最佳,单一小编组的次之,大编组列车群宜在小编组列车群前面运行;城轨列车群组旅行速度总体上与平均站间距呈正相关;当列车发车间隔大于延迟时间时,平均站间距对列车群组的延迟影响不敏感,相反,则影响较为显著。研究结论能够为面向虚拟连挂的城轨列车群组追踪运行决策提供技术支撑。

关键词：城市交通列车群组追踪运行元胞自动机城轨列车虚拟连挂动态灵活编组

CoFeO/BiFeOZ型异质结的制备及其光催化降解盐酸黄连素

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化工进展 2024年

作者：周添红翟天骄王金怡苏旭王花兰张洪伟兰州交通大学环境与市政工程学院兰州交通大学交通运输学院甘肃省黄河水环境重点实验室

抗生素在水环境中的污染问题已经受到广泛关注，而光催化技术在该领域具有较好的应用前景。半导体复合构建Z型异质结能够提高载流子分离效率，进而提高光催化降解效率。本文采用水热法制备了CoFe2O4/BiFeO3Z型异质结，并对其结构及光磁... 详细信息

抗生素在水环境中的污染问题已经受到广泛关注，而光催化技术在该领域具有较好的应用前景。半导体复合构建Z型异质结能够提高载流子分离效率，进而提高光催化降解效率。本文采用水热法制备了CoFe2O4/BiFeO3Z型异质结，并对其结构及光磁性能进行表征，将其应用于光催化降解盐酸黄连素，综合评价其光催化性能。结果表明：复合催化剂具有良好的光和磁响应性能；在使用CoFe2O4和BiFeO3比例为1：2的复合异质结，催化剂用量为20 mg，污染物浓度为5 mg/L，pH为3时，反应120 min的降解率达到86.76%，且该异质结展现出较好的稳定性。控制反应的活性物质为空穴和超氧自由基。Z型异质结的构建使得其光催化性能提高。CoFe2O4/BiFeO3Z型异质结有良好的环境友好性，可应用于水环境中抗生素的降解。该研究为光催化降解抗生素等有机污染物提供了一个可行性思路。

关键词： CoFe O BiFeO 光催化氧化盐酸黄连素污染物降解降解机理

高速铁路动卧开行日列车运行图与维修天窗协调优化

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铁道科学与工程学报 2024年第4期21卷 1309-1319页

作者：袁博李海鹰廖正文北京交通大学交通运输学院北京100044 北京交通大学先进轨道交通自主运行全国重点实验室北京100044

高速铁路夜间开行的动卧列车会与综合维修天窗在时间和空间上产生冲突。协调行车和天窗对线路通过能力的占用,能够优化铁路运力资源配置,提升列车服务质量和天窗作业效率。对动卧列车等线开行模式与分段矩形天窗的配合进行研究。考虑到... 详细信息

高速铁路夜间开行的动卧列车会与综合维修天窗在时间和空间上产生冲突。协调行车和天窗对线路通过能力的占用,能够优化铁路运力资源配置,提升列车服务质量和天窗作业效率。对动卧列车等线开行模式与分段矩形天窗的配合进行研究。考虑到车站夜间例行安排的维修施工,将天窗单元分类为“车站天窗”与“区间天窗”,二者组合构成维修调度命令中的天窗分段。采用整数规划方法构建动卧开行日列车运行图和维修天窗协调优化模型,最小化相邻天窗错位时间和列车总旅行时间,以减少天窗分段数量,更利于调度命令传达,作业灵活且安全地实施,同时保证动卧列车开行质量。运用图着色问题推论添加车站到发线能力约束以满足列车可用到发线数量的限制。代入京广高铁动卧列车案例,使用Gurobi实现求解。综合优化的运行图上,车站天窗和区间天窗构成11个天窗分段,比实际少13个,各维修工区管辖区段内的天窗计划更加简化;7对动卧列车的车站到发、区间运行均不与车站天窗、区间天窗冲突;列车的总旅行时间减少了173 min,列车停站次数由82次减少到66次。多组案例讨论了车站天窗、天窗错位、到发线数量等因素对列车等线位置和时间的影响。研究结果为进一步优化高铁动卧列车运输组织和维修天窗开设提供参考建议。

关键词：铁路运输高铁动卧列车运行图维修天窗整数规划

基于改进Swin Transformer的遥感图像语义分割方法

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计算机工程与应用 2024年第11期60卷 194-203页

作者：王一中胡亚琦吴小所闫浩文王小成兰州交通大学电子与信息工程学院兰州730070 兰州交通大学测绘与地理信息学院兰州730070

在高分辨率的遥感图像中提取出准确的地物信息对城市规划以及土地资源利用有重要作用。然而,遥感图像具有目标物体之间尺度差异大,背景复杂等特点,易导致提取结果不准确,特别是对小尺度地物的提取精度较低。为了解决这些问题,提出一种... 详细信息

在高分辨率的遥感图像中提取出准确的地物信息对城市规划以及土地资源利用有重要作用。然而,遥感图像具有目标物体之间尺度差异大,背景复杂等特点,易导致提取结果不准确,特别是对小尺度地物的提取精度较低。为了解决这些问题,提出一种新型双编码结构,充分获取全局语义信息以及空间细节信息,分阶段融合不同尺度的特征信息,增强特征表示能力。构造了特征加强模块(FEM),以减少下采样中细节信息的丢失,关注更多小尺度特征。为了更好地细化特征信息,融合了通道注意力和内核注意力后进行上采样,能够将局部特征与对应的全局空间依赖关系整合,提升目标物体的分割精度。在Potsdam数据集和Vaihingen数据集上的mIoU分别为86.1%和82.4%,与流行的语义分割模型进行对比分析,结果表明,该方法能够有效解决遥感图像中小尺度物体分割不准确的问题,适合处理遥感图像语义分割任务。

关键词：语义分割双编码结构特征加强融合注意力机制小尺度地物

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列车司机手势识别方法研究

铁道科学与工程学报 2024年第2期21卷 533-544页

作者：李小平代旭鹏孙守庆朱高伟兰州交通大学自动化与电气工程学院甘肃兰州730070 兰州交通大学机电工程学院甘肃兰州730070 兰州交通大学电子与信息工程学院甘肃兰州730070

按照司乘标准执行规定的手势是列车司机驾驶操作的重要环节,通过对司机手势进行检测,能够有效评估列车司机的驾驶状态和操作质量,保证列车行车安全。传统人工检查方式效率低,难以满足实际需求,现有的手势识别算法存在模型参数量大、检... 详细信息

按照司乘标准执行规定的手势是列车司机驾驶操作的重要环节,通过对司机手势进行检测,能够有效评估列车司机的驾驶状态和操作质量,保证列车行车安全。传统人工检查方式效率低,难以满足实际需求,现有的手势识别算法存在模型参数量大、检测精度较低、检测速度慢等问题。随着智能铁路的发展,利用深度学习方法构建轻量化、高效、高精度的列车司机手势识别模型逐渐成为行业发展需求。针对上述需求,提出一种基于改进YOLOv5的列车司机手势识别模型。首先,引入轻量化卷积PConv改进YOLOv5中的C3模块,降低检测网络的参数量和计算量,提升模型检测效率,并在其后添加CBAM模块,加强重要特征信息,抑制无关信息的干扰,强化检测网络特征提取能力;其次,在颈部层引入BiFPN网络结构替换PANet网络结构,增强不同尺度特征的融合能力,同时通过新增小目标检测层,提高模型对小目标的检测能力;最后,选择Focal-EIoU作为边界框损失优化模型损失函数,加快模型的收敛速度,提高手势定位精度。实验结果表明,改进模型在测试集下mAP@0.5可达97.7%,平均检测时间为23.2 ms,相较于YOLOv5计算量降低了23.1%,mAP@0.5和平均检测时间分别提升了0.6个百分点和7.1 ms。所提模型可在降低参数量和计算量的同时有效提高检测精度和检测效率,可为列车司机手势识别提供新思路。

关键词：列车司机手势识别 YOLOv5 PConv CBAM模块