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交通系统绿色氢能制-储-用一体化综合规划模型研究

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交通系统绿色氢能制-储-用一体化综合规划模型研究

作者：陈晓溪华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

氢能在公路长途运输、铁路、航空及航运领域被视为减少碳排放的重要燃料之一,氢能车辆的发展极大地丰富了氢能在交通领域的应用模式。加氢站作为交通系统内为氢能车辆提供续航能源服务的重要基础设施,其规划对于氢能在交通领域的消纳具... 详细信息

氢能在公路长途运输、铁路、航空及航运领域被视为减少碳排放的重要燃料之一,氢能车辆的发展极大地丰富了氢能在交通领域的应用模式。加氢站作为交通系统内为氢能车辆提供续航能源服务的重要基础设施,其规划对于氢能在交通领域的消纳具有重要意义。目前,氢能来源仍然以化石能源为主,全生命周期下并不能做到净零排放。如何利用风、光等清洁能源制取得到的氢能即绿色氢能是当下亟待解决的关键问题。在我国中西部风光资源分布丰富地区,开展绿色氢能应用研究具有十分广阔的发展前景。为促进绿色氢能在交通系统中的应用,本文提出了绿色氢能制-储-用一体化系统,并对其中制氢、加氢站点位的选址规划构建了多个模型。本文主要研究工作如下:(1)提出绿色氢能制-储-用一体化系统概念,即交通系统利用服务区等基础设施,通过搭建光伏阵列和制氢设备将太阳能转化为氢能,输送到加氢站,将氢能提供给过往的氢能汽车。该系统集制取、储存、运输、消耗绿氢于一体,为能源与交通融合提供可行发展方式。(2)对氢能的制储运技术以及加氢站和氢能车辆的发展现状进行了综述,整理分析了目前加氢站选址规划的研究现状,为搭建绿色氢能制-储-用一体化系统各环节模型与绿氢加氢站的选址规划提供数据支持与理论基础。(3)面向线形道路,构建了基于绿色氢能系统成本最低的加氢站选址优化模型,考虑了系统中氢能制取、储存、运输以及建设运营投资等环节。选取了我国西北地区重要高速公路作为典型算例进行模型求解,给出沿道路分布的最优加氢站选址方案。(4)在基于供给侧成本最低的模型基础上,构建了考虑选址偏好的用户侧用氢成本最低模型,并给出了模型有效性算例验证。新提出的模型采用p-中值模型表征用户用氢距离成本,采用引力模型表征不同备选点的选址偏好。对于提出的多目标规划问题,选取了我国西部重要高速公路路网作为典型算例进行求解。对求解出的优化选址方案解集,进行TOPSIS分析,给出在实际选址过程中影响选址结果的各项指标。继而通过综合评分,给出最优选址方案并评价分析。算例求解结果表明,该模型具有一定的理论和实际意义。

关键词：绿氢加氢站选址规划成本优化选址偏好

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新型清洁能源在轨道交通系统中的应用研究

新型清洁能源在轨道交通系统中的应用研究

作者：刘文泉华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

作为国家的基础产业,轨道交通运输在促进经济发展和改善人民生活质量方面发挥着重要和独一无二的作用。在轨道交通运输业的迅速发展的态势下,牵引系统对传统能源的需求急剧增加,其高用能需求和高能耗用能结构引起的高碳排放、能源短缺... 详细信息

作为国家的基础产业,轨道交通运输在促进经济发展和改善人民生活质量方面发挥着重要和独一无二的作用。在轨道交通运输业的迅速发展的态势下,牵引系统对传统能源的需求急剧增加,其高用能需求和高能耗用能结构引起的高碳排放、能源短缺等问题不容忽视。充分开发利用这些新型清洁能源,将其应用在轨道交通中,可完美解决轨道交通用能需求大、碳排放量高的问题。但是,目前针对新型清洁能源在轨道交通系统中的应用研究较少,存在新能源接入后轨道交通系统的电能质量、清洁能源发电与负载不匹配、供电不可靠、变换器传输效率低等问题。本文以轨道交通系统作为研究对象,着重研究新型清洁能源在轨道交通系统中的应用,主要包括不同轨道交通类型与适配的新型清洁能源的融合方案与拓扑结构、系统优化治理控制策略的设计等内容。基于此,论文的主要创新性成果如下:(1)以电气化铁路分相牵引供电系统为对象,设计了基于V/v变压器的铁路沿线的分布式光伏三相接入的方案,分析了光伏发电单元、牵引网和公用电网的三相电流和电压的关系,得到无需相序分离,可直接在三相静止坐标系下合理配置逆变器电流指令的结论,为后续制定光伏逆变器的电流控制策略提供依据。以非电化铁路动力系统为对象,设计了氢动力机车的“弓网+氢燃料电池+锂电池”的动力结构和拓扑,在考虑可靠性和经济性前提下,采用了氢电双运行模式。(2)为解决牵引负载负序电流导致公用电网三相电流不平衡的问题,提出了两种光伏发电的电流控制策略。针对光伏发电单元优先为机车负载供电的运行模式,提出了一种可实现牵引负载负序电流补偿的光伏逆变器单相电流控制策略。根据负载电流与光伏电流的关系,配置了不对称电流指令为单相机车负载供电;根据公用电网电流与光伏电流的关系,配置了对称电流指令将多余的光伏有功功率输送至公用电网。针对光伏发电单元将有功全额输送至公用电网的运行模式,提出了一种了实现牵引负载负序电流补偿的光伏逆变器分相电流控制策略。配置了正序电流指令,保证光伏有功功率全额输出并网;根据机车负载负序电流与光伏电流的关系,配置了负序电流指令,补偿机车负载产生的负序电流;为了防止正、负序电流指令的叠加导致逆变器出现过电流问题,基于逆变器的容量约束,增加了电流限幅控制环节。使用RTLAB实验平台进行硬件在环测试,印证了所提两种控制策略在光伏并网和牵引负载负序补偿两方面的可靠性。(3)提出了一种Boost变换器的灵活切换控制技术,以实现氢燃料电池在并/离网运行状态下的无缝切换。首先,将直流母线因弓网的瞬间脱网造成的直流母线偏离额定值作为并/离网的切换信号,代替传统控制中开关状态识别信号,弥补了切换中出现暂态过程和过电流问题而导致供电可靠性下降的缺陷;基于下垂控制理论,构造了以直流母线电压差额值为控制对象的功率环进行功率再分配,并将其与传统功率外环合并作为新的外环控制,并、离网工况的控制策略得以融合;利用RTLAB软件搭建了相应的硬件在环测试平台,在离网到并网切换、并网到离网切换、最小功率跟踪值阶跃变换的混合运行工况下进行了测试验证,验证了所提策略在无缝切换和功率跟踪方面具有良好的性能。(4)以双向全桥LLC谐振变换器为对象,提出了一种的变频-变占空比的双桥臂不对称控制策略,以提高双向全桥LLC谐振变换器的轻载传输效率,达到锂电池在全负载范围内高效利用优先能量的效果。首先,从占比大的开关损耗和变压器损耗出发,分析出占空比和开关频率为影响轻载效率的两大因素;然后,提出了变频-占空比的双桥臂不对称控制策略,并分析了工作原理;其次,基于时域分析法,建立了 LLC在该控制策略下的数学模型,得出了电压增益与开关频率和占空比的关系,建立了轻载损耗模型,以最小损耗为运行目标,确定了最优占空比;最后,基于MATLAB仿真,验证了所提控制策略在提升电路轻载效率的可行性。

关键词：轨道交通电流限幅负序补偿无缝切换双向全桥LLC谐振变换器轻载效率

全断面岩石掘进机盘形滚刀外倾安装方式下最优刀间距研究

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全断面岩石掘进机盘形滚刀外倾安装方式下最优刀间距研究

作者：程克凤华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

全断面岩石掘进机(TBM)因其掘进效率高、施工质量好、连续作业的优点广泛应用于硬岩地质的铁路隧道、水利水电隧洞工程施工。TBM的掘进效率是影响施工工期及工程成本的重要因素,而盘形滚刀在刀盘上刀间距是否合理直接影响其掘进效率,此... 详细信息

全断面岩石掘进机(TBM)因其掘进效率高、施工质量好、连续作业的优点广泛应用于硬岩地质的铁路隧道、水利水电隧洞工程施工。TBM的掘进效率是影响施工工期及工程成本的重要因素,而盘形滚刀在刀盘上刀间距是否合理直接影响其掘进效率,此外,盘形滚刀采用外倾安装方式可提高盘形滚刀的破岩效率,减小破岩比能。因此,研究外倾安装方式下盘形滚刀的刀间距对提高掘进机破岩效率有重要意义。本文主要研究内容如下:(1)在外倾安装盘形滚刀破岩模型基础上,推导出盘形滚刀在完成一次破岩时,破岩前锋点的微位移、一次破岩弧长及侧滑量公式。通过外倾安装与正安装的盘形滚刀破岩弧长及侧滑量对比,得出外倾安装能减少盘形滚刀磨损、延长寿命的结论。(2)以TB880E型TBM刀盘为原型,通过ABAQUS软件模拟17英寸盘形滚刀在外倾安装方式下三维圆形滚压破岩情况,求出外倾安装方式下前30把盘形滚刀分别在贯入度6mm、8mm、10mm情况下的最优刀间距,拟合出外倾安装下盘形滚刀最优刀间距预测公式,为刀盘上其余盘形滚刀布置提供依据。(3)考虑外倾安装方式及最优刀间距布置因素,对TB880E型TBM刀盘重新建立三种刀盘模型,并模拟分析刀盘推力及扭矩。相较于原刀盘,采用最优刀间距且外倾安装方式的刀盘推力和扭矩分别减小6.51%,16.89%,表明盘形滚刀外倾安装方式及按最优刀间距布置盘形滚刀能提高全断面岩石掘进机的掘进效率。(4)根据外倾安装正楔形盘形滚刀及正安装偏楔形盘形滚刀最优刀间距预测公式分别计算出贯入度为6mm时盘形滚刀的最优刀间距,对比分析表明外倾安装正楔形盘形滚刀对盘形滚刀破岩效率的提升效果更显著。

关键词：全断面岩石掘进机外倾安装盘形滚刀最优刀间距有限元分析

公转铁背景下基于AHP的港口集疏运系统的构建与评价

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公转铁背景下基于AHP的港口集疏运系统的构建与评价

作者：徐金龙华北理工大学

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港口集疏运系统的优化是港口物流发展的关键环节,铁路集疏运的占比更是决定了腹地交通运输体系的可持续性,国家充分考虑港区“最后一公里”的运输问题,研究制定推进港口集疏运发展的建设方案,旨在引导国家港口物流向健康方向发展。在国... 详细信息

港口集疏运系统的优化是港口物流发展的关键环节,铁路集疏运的占比更是决定了腹地交通运输体系的可持续性,国家充分考虑港区“最后一公里”的运输问题,研究制定推进港口集疏运发展的建设方案,旨在引导国家港口物流向健康方向发展。在国家公转铁政策的背景下,具备配套港口和铁路专用线的沿海钢铁企业,应考虑如何依托和发挥配套港口的物流优势,构建海铁联运的组织模式,促进钢铁企业铁路与港口物流的整合,从而降低钢铁物流成本,提升产品的市场竞争力,同时服务于港口腹地,为港口物流绿色低碳发展探索道路。以JT公司港口集疏运系统为研究对象,分析该领域研究现状和存在的问题,介绍港口集疏运基本理论、系统设计理论和适用的评价方法,运用系统设计的理论,构建JT公司港口集疏运系统的功能框架和组织结构,对某些关键的业务流程进行再造重组,满足短期内港口集疏运发展需要。采用专家调查方法建立JT公司港口集疏运系统评价指标体系,运用AHP模型算法,得到港口集疏运系统影响因素的权重排序,运用模糊综合评价法对JT公司港口集疏运系统的公路、水路和铁路集疏运情况进行评价,横向对比分析,得到最终评价结果。JT公司港口的铁路集疏运评价得分为5.5105,在三项中较低,说明铁路集疏运有待进一步完善。提出铁路集疏运的完善对策,补充短板,加快推进港口集疏运系统建设、以沿海钢铁企业为依托的海铁联运发展,为沿海钢铁企业和港口企业联动发展提供了研究基础。图10幅;表7个;参57篇。

关键词：公转铁港口集疏运 AHP 模糊综合评价海铁联运

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基于SVM的高速铁路曲线状态分类

基于SVM的高速铁路曲线状态分类

作者：郝丽楠华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

随着高速铁路技术的不断发展,铁路轨道状态检测分析逐渐引发人们的重视。良好的铁路轨道状态可以保障铁路的安全,并为乘客提供舒适的乘坐体验。轨道有直线和曲线两种平面几何形式,而曲线是线路的薄弱环节,容易产生病害,是线路质量优劣... 详细信息

随着高速铁路技术的不断发展,铁路轨道状态检测分析逐渐引发人们的重视。良好的铁路轨道状态可以保障铁路的安全,并为乘客提供舒适的乘坐体验。轨道有直线和曲线两种平面几何形式,而曲线是线路的薄弱环节,容易产生病害,是线路质量优劣的主要控制区段。为了智能快速检测高速铁路曲线的状态,本文提出了基于支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的高速铁路曲线状态分类方法。首先运用小波包变换和单一阈值法提取高速铁路车体横向加速度数据集曲线区段的里程信息。但由于检查环境和条件的变化,里程信息的数据表现常伴随着里程偏差,导致数据无法对齐的现象,直接运用原始数据进行轨道病害检测必然会造成较大的误差,从而增加现场工作人员的劳动强度。因此,本文根据所提取的曲线区段里程信息以历史数据为模板,采用对角保护的动态时间规划算法(Dynamic Time Warping for Diagonal Protection,dp-DTW)使车体横向加速度数据曲线区段的起始和终止里程对齐,从而完成目标数据曲线区段的里程修正。同时,本文采用插值法修正曲线间区段的里程偏差,最后将曲线区段和曲线间区段的修正结果拼接起来,从而完成里程修正。然后运用自适应噪声完备集合经验模态分解(The Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise,CEEMDAN)算法对各曲线区段车体横向加速度数据实施去趋势项处理,依次提取各曲线区段车体横向加速度数据高频分量的峰值、峰峰值和有效值作为特征。根据特征,使用SVM检测曲线的状态,同时提出了“三步走”法搜索SVM模型的最优参数。实验表明,基于SVM的曲线状态分类检测达到了 98.20%的准确率,较好的实现了曲线状态评价检测的目的。

关键词：状态评价里程修正对角保护的动态时间规划 CEEMDAN算法 SVM 曲线区段

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水库移民经济状况改善效果研究

华北水利水电大学学报（社会科学版） 2022年第6期38卷 28-33页

作者：聂相田张妍侯光耀华北水利水电大学水利学院河南郑州450045 河南城际铁路有限公司河南郑州450018

水库移民安置后,政府需要采取一系列的后期扶持措施确保移民生活恢复,经济状况的改善是衡量移民生活恢复情况的关键指标。基于2012—2018年河南省水库移民后期扶持投入产出数据,采用超效率DEA模型对各地区征地效率进行测算,利用Malmquis... 详细信息

水库移民安置后,政府需要采取一系列的后期扶持措施确保移民生活恢复,经济状况的改善是衡量移民生活恢复情况的关键指标。基于2012—2018年河南省水库移民后期扶持投入产出数据,采用超效率DEA模型对各地区征地效率进行测算,利用Malmquist指数计算各地全要素生产率指数,针对计算结果进行分析并提出结论和建议。研究结论表明,8个地区移民经济状况改善效率整体稳定,但各年份和地域差距显著;从动态分析结果看,后期扶持经验积累不足是移民经济状况改善效率增长缓慢的主要原因。因此,建议合理调控投入产出比例,因地制宜,制定多项优惠政策,鼓励移民自主创业、自主就业,减少对政策扶助的依赖性,提高经济改善效率。

关键词：超效率DEA模型 Malmquist指数水库移民移民经济状况

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谈工程招投标中存在的问题及管理措施

煤炭经济研究 1999年第12期19卷 27-28页

作者：刘培年南金吴书鹏河北沙蔚铁路有限责任公司国家开发银行华北信贷局

1998年以来,国内发生了多起严重的工程质量事故,给国家和人民造成了重大损失,原因是多方面的.有项目管理不到位、工程监理把关不严等方面的,也有未严格按招投标程序择优选取施工单位,出现层层转包和违法分包等,对工程造成重大隐患.本文... 详细信息

1998年以来,国内发生了多起严重的工程质量事故,给国家和人民造成了重大损失,原因是多方面的.有项目管理不到位、工程监理把关不严等方面的,也有未严格按招投标程序择优选取施工单位,出现层层转包和违法分包等,对工程造成重大隐患.本文就当前招投标工作中存在问题及解决方法进行分析和探讨.

关键词：工程招标管理措施制度选择

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华北地区汛期降水特征与铁路防洪对策研究

铁道建筑 2015年第5期55卷 170-173页

作者：申文军王冀北京铁路局工务处北京100860 北京市气象局北京100089

利用华北地区6省市1961—2012年212个气象台站资料,采用趋势系数、滤波分析等气候统计方法,从时间、空间多维度分析了华北地区汛期降水的主要特征。结合1961—2014年铁路水害数据和防洪实际,研究降雨类型与水害类型的关系,提出防范策略。

关键词：华北地区降水年际变化趋势分析科学防洪

分布式孔径综合成像系统旋转和放大率误差的校正

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激光与光电子学进展 2018年第1期55卷 297-302页

作者：陈波孙天齐刘爱新杨旭华北理工大学电气工程学院河北唐山063210 北京铁路局机务处北京100086

针对基于数字全息术的分布式孔径综合成像系统,分析子孔径间探测器旋转和光瞳放大率误差对孔径综合成像的影响,提出基于子孔径目标图像配准的误差校正方法。首先采用尺度不变特征变换算法、欧氏距离最邻近法和M估计抽样一致算法进行子... 详细信息

针对基于数字全息术的分布式孔径综合成像系统,分析子孔径间探测器旋转和光瞳放大率误差对孔径综合成像的影响,提出基于子孔径目标图像配准的误差校正方法。首先采用尺度不变特征变换算法、欧氏距离最邻近法和M估计抽样一致算法进行子孔径目标图像配准,由此计算出子孔径间探测器旋转和光瞳放大率误差。其次对子孔径上的目标光复振幅进行处理,实现旋转和放大率误差的校正。实验结果表明,由子孔径目标图像配准计算出的旋转角度和放大率的相对误差小于0.01,校正后综合孔径成像锐度显著提高。

关键词：成像系统分布式孔径数字全息旋转误差放大率误差校正