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河道斜交桥梁壅水及流场特性分析

泥沙研究 2024年第2期49卷 64-71页

作者：石喜谭春彬贡力陶虎兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070

圆端桥墩是平原河道内一种常见的桥墩型式,为探究斜交圆端桥墩不同布置方式引起的壅水特性和水流流态变化,建立三维数值模型,采用SIMPLE算法耦合k-ε紊流模型求解N-S方程组,应用VOF法追踪自由液面,分析了单个桥墩壅水特性、绕流流场和... 详细信息

圆端桥墩是平原河道内一种常见的桥墩型式,为探究斜交圆端桥墩不同布置方式引起的壅水特性和水流流态变化,建立三维数值模型,采用SIMPLE算法耦合k-ε紊流模型求解N-S方程组,应用VOF法追踪自由液面,分析了单个桥墩壅水特性、绕流流场和升阻力系数随斜交角度变化的规律。研究结果表明:下游墩前壅水高度最大,壅水长度最长,上游墩前冲高值最大;水流绕流经过上游桥墩后偏向下游桥墩侧,桥墩垂直桥轴线布置方式绕流形成的壅水叠加效应更明显;斜交桥梁布置采取圆端桥墩时,桥墩顺水流布置,可有效减小阻水宽度与壅水高度,弱化流场结构变化。

关键词：斜交桥数值模拟圆端桥墩布置方式壅水流场

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锚定板浅基础桥台抗震性能参数影响分析

地震工程学报 2024年第3期46卷 575-583页

作者：杨张能陈兴冲马华军王义鲁锦华兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070

基于浅基础桥台震后调查得到的破坏特点,参考锚定板挡土墙,设计出一种锚定板浅基础桥台。通过拟静力试验与有限元软件ABAQUS研究其抗震性能,探讨钢绞线直径、锚定板布置类型、锚定板面积与台背面积比值、台背填土弹性模量和钢绞线长度... 详细信息

基于浅基础桥台震后调查得到的破坏特点,参考锚定板挡土墙,设计出一种锚定板浅基础桥台。通过拟静力试验与有限元软件ABAQUS研究其抗震性能,探讨钢绞线直径、锚定板布置类型、锚定板面积与台背面积比值、台背填土弹性模量和钢绞线长度变化对结构抗震性能的影响规律。结果表明:有锚定板参与时桥台承载能力有明显提升,耗能能力增强;结构破坏主要由土体失效与钢绞线断裂引起,桥台与锚定板未发生破坏;在一定范围内增大钢绞线直径可以显著提升结构的承载能力,减缓刚度退化;提升台背填土弹性模量可以增加桥台承载能力;锚定板布置方式的改变基本不影响桥台承载能力;锚定板面积与台背面积比值较大时结构初始承载能力较强,但后期刚度退化较快;满足设计要求后钢绞线的长度不宜过大。

关键词：桥台锚定板抗震性能拟静力试验参数分析

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计及光伏和储能接入的牵引供电系统日前调度

上海交通大学学报 2024年第5期58卷 760-775,I0009页

作者：高锋阳宋志翔高建宁高翾宇杨凯文兰州交通大学自动化与电气工程学院兰州730070

近年来,为实现电气化铁路“双碳”目标,多项铁路用能优化举措投入实施,但收效甚微.为进一步降低电气化铁路碳排放,改变其供能结构,将光伏和储能装置接入牵引供电系统.首先,构建复合牵引供电系统,并根据系统供能组成将其工况分类;其次,... 详细信息

近年来,为实现电气化铁路“双碳”目标,多项铁路用能优化举措投入实施,但收效甚微.为进一步降低电气化铁路碳排放,改变其供能结构,将光伏和储能装置接入牵引供电系统.首先,构建复合牵引供电系统,并根据系统供能组成将其工况分类;其次,基于系统运行约束的轻重缓急设定优先级,并通过分层分级优化,实现不同运行工况下的系统最优状态;最后,通过合理优化变流器容量,实现系统运行性能和经济效益双赢下的最小碳排放.仿真结果表明,复合牵引供电系统保障系统稳定运行的同时,也大幅降低系统碳排放并实现性能最优.

关键词：电气化铁路牵引供电系统光伏发电储能装置铁路碳排放

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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

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考虑桩-土-水耦合作用的饱和土中管桩水平振动频域解析解

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振动工程学报 2024年

作者：余云燕冯一帆王立安侯小强兰州交通大学铁道技术学院兰州交通大学土木工程学院

为研究在竖向均布恒载、水平简谐动力荷载和动弯矩共同作用下的水中管桩基础水平振动响应问题，建立了考虑桩-土-水耦合振动模型。将桩周和桩芯水考虑成无黏性的可压缩流体，基于辐射波浪理论建立以动水压表示的控制方程求得动水压力表... 详细信息

为研究在竖向均布恒载、水平简谐动力荷载和动弯矩共同作用下的水中管桩基础水平振动响应问题，建立了考虑桩-土-水耦合振动模型。将桩周和桩芯水考虑成无黏性的可压缩流体，基于辐射波浪理论建立以动水压表示的控制方程求得动水压力表达式，将桩周和桩芯土体看成固液饱和两相介质，由Biot理论建立桩周土和桩芯土控制方程，引入势函数求得土体抗力表达式。利用桩-水体及桩-土体耦合连续条件，求得管桩基础水平振动频域解析解。通过与已有文献对比验证本文解的合理性。研究了动水、土体性质和管径对管桩基础桩顶动力阻抗和位移谱的影响。结果表明，动水会对管桩基础水平振动产生不利影响，削弱管桩抵抗动荷载的能力；土体孔隙性质对管桩基础水平振动特性影响较小；桩土模量比和管径对管桩基础水平振动特性影响显著。

关键词：桩-土-水相互作用水平振动饱和土水平动阻抗位移谱

多尺度卷积结合Transformer的抑郁脑电分类研究

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西安电子科技大学学报 2024年第2期51卷 182-195页

作者：翟凤文孙芳林金静兰州交通大学电子与信息工程学院甘肃兰州730070

在通过深度学习模型进行抑郁症类脑电信号分析时,针对单一尺度的卷积存在特征提取不充分的问题和卷积神经网络在感知脑电信号全局依赖性方面的局限性,分别设计了多尺度动态卷积网络模块和门控Transformer编码器模块,并与时间卷积网络相... 详细信息

在通过深度学习模型进行抑郁症类脑电信号分析时,针对单一尺度的卷积存在特征提取不充分的问题和卷积神经网络在感知脑电信号全局依赖性方面的局限性,分别设计了多尺度动态卷积网络模块和门控Transformer编码器模块,并与时间卷积网络相结合,提出了混合网络模型(MGTTCNet)进行抑郁症患者和健康对照组的脑电信号分类。该模型首先通过多尺度动态卷积从空间域和频率域捕捉脑电信号的多尺度时频信息。其次通过门控Transformer编码器学习脑电信号中的全局依赖关系,其利用多头注意力机制有效增强网络表达相关脑电信号特征的能力。之后利用时间卷积网络提取脑电信号可用的时间特征,最后将提取的抽象特征输入到分类模块进行分类。在公开数据集MODMA上用留出法和十折交叉验证法对提出模型进行实验验证,分别取得了约98.51%和98.53%的分类准确率,相较于基线单尺度模型EEGNet,分类准确率分别提升了约1.89%和1.93%,F1值分别提升了约2.05%和2.08%,kappa系数值分别提高了约0.038 1和0.038 5;同时消融实验验证了文中设计的各个模块的有效性。

关键词：脑电信号抑郁分类深度学习 Transformer 时间卷积网络

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基于IAAKF算法的结构激励识别与响应重构

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振动与冲击 2024年第15期43卷 302-310页

作者：殷红丁怡渊彭珍瑞李鑫煜兰州交通大学机电工程学院兰州730070

针对传统卡尔曼滤波(Kalman filter,KF)算法实际应用于响应重构时,需要已知结构外部激励并预设先验恒定噪声方差的问题,提出了一种基于IAAKF(innovation-based adaptive augmented Kalman filter)算法的结构激励识别与响应重构方法。首... 详细信息

针对传统卡尔曼滤波(Kalman filter,KF)算法实际应用于响应重构时,需要已知结构外部激励并预设先验恒定噪声方差的问题,提出了一种基于IAAKF(innovation-based adaptive augmented Kalman filter)算法的结构激励识别与响应重构方法。首先,基于增广状态空间模型将外部激励向量与状态向量联合构成增广状态向量,并根据增广新息统计特性实时自适应地调整卡尔曼滤波增益和状态估计误差协方差矩阵;其次,仅借助加速度传感器根据模态法来识别锤击激励,并且重构出加速度、速度、位移以及应变响应等数据;最后,对起重机桁架和简支梁分别进行数值模拟和试验分析。结果表明,所提方法能够有效地自适应调整噪声方差和识别结构外部激励,从而实现结构响应重构。

关键词：噪声方差激励识别新息统计增广卡尔曼滤波结构响应重构

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基于联合多重重建自编码器的桁架损伤识别

中国机械工程 2024年第5期35卷 840-850页

作者：刘满东彭珍瑞兰州交通大学机电工程学院兰州730070

针对桁架杆单元存在不同损伤类型时损伤特征信息难以捕捉且识别结果不准确的问题,提出了利用联合多重重建自编码器(JMRAE)进行损伤识别的方法。首先,运用JMRAE按照不同尺度数分段截取信号,将Sigmoid函数和ReLU函数进行组合以提取特征量... 详细信息

针对桁架杆单元存在不同损伤类型时损伤特征信息难以捕捉且识别结果不准确的问题,提出了利用联合多重重建自编码器(JMRAE)进行损伤识别的方法。首先,运用JMRAE按照不同尺度数分段截取信号,将Sigmoid函数和ReLU函数进行组合以提取特征量,引入零相位成分分析(ZCA)降低特征量维度,以保留重要信息并减少数据冗余。然后,运用SoftMax分类器求解隐含层中不同片段的局部特征量,并进行特征量融合以判断结构状态。最后,运用三维桁架结构数值模型和实验室搭建桁架进行验证,并与精细复合多尺度散布熵(RCMDE)、峰度和反向传播(BP)神经网络方法进行对比研究,结果表明所提方法具有更高的损伤识别准确性。

关键词：联合多重重建自编码器零相位成分分析 SoftMax分类器特征量融合损伤识别

红层泥岩填料蠕变特性及分数阶五元件非线性蠕变模型研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第4期55卷 1654-1664页

作者：余云燕杜乾中罗崇亮丁小刚李永鹏兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 甘南藏族自治州交通运输局甘肃甘南747000

为揭示红层泥岩填料的蠕变力学特性,对甘肃红层泥岩填料开展分级加载三轴CU蠕变试验,分析不同含水率和偏应力水平下红层泥岩填料的轴向蠕变、蠕变速率、应力-应变等时曲线等蠕变特性。基于红层泥岩填料蠕变曲线特征分析,引入分数阶微积... 详细信息

为揭示红层泥岩填料的蠕变力学特性,对甘肃红层泥岩填料开展分级加载三轴CU蠕变试验,分析不同含水率和偏应力水平下红层泥岩填料的轴向蠕变、蠕变速率、应力-应变等时曲线等蠕变特性。基于红层泥岩填料蠕变曲线特征分析,引入分数阶微积分,构建适用于甘肃红层泥岩填料的分数阶五元件非线性蠕变模型,并对模型参数进行辨识和分析。研究结果表明:甘肃红层泥岩填料存在明显的蠕变特性,呈非线性衰减蠕变,随含水率与偏应力水平增大,蠕变变形明显增大;应力-应变等时曲线呈现出非线性特征,存在明显拐点,甘肃红层泥岩填料的长期强度为瞬时强度的0.6~0.8;所构建的模型可以准确地描述甘肃红层泥岩填料的蠕变特性,对试验结果的拟合效果明显比Burgers和Merchant模型拟合效果好。

关键词：红层泥岩填料三轴CU蠕变试验蠕变特性分数阶微积分非线性蠕变模型

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