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基于广义高效层聚合网络和共享卷积的卡通角色面部检测

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计算机系统应用 2025年第2期34卷 154-164页

作者：闫博文刘永泽夏海东宋晓强石家庄铁道大学信息科学与技术学院石家庄050043

卡通角色面部检测是一项比人脸检测更具挑战性的任务,它涉及许多困难的场景.针对卡通角色面部间存在巨大差异的特点,本文提出了一种卡通角色面部检测算法,命名为YOLO-DEL.首先,基于GELAN融合BDD设计了DBBNCSPELAN模块,旨在减小模型体积... 详细信息

卡通角色面部检测是一项比人脸检测更具挑战性的任务,它涉及许多困难的场景.针对卡通角色面部间存在巨大差异的特点,本文提出了一种卡通角色面部检测算法,命名为YOLO-DEL.首先,基于GELAN融合BDD设计了DBBNCSPELAN模块,旨在减小模型体积的同时增强检测性能.接下来,引入一种称为ELA的多尺度注意机制,用于改善SPPF结构,增强主干模型的特征提取能力.最后,设计了新的共享卷积检测头,使网络更轻便.同时也用Shape-IoU代替原CIoU损失函数,提升模型的收敛效率.在iCartoonFace数据集上进行实验,通过消融实验验证得到的模型,并将其与YOLOv3-tiny、YOLOv5n和YOLOv6等模型进行比较.改进模型YOLO-DEL的mAP达到90.3%,比YOLOv8提高了1.2%,参数量为1.69M,与YOLOv8相比参数量降低47%,GFLOPs降低44%.实验表明,本文方法能有效提高卡通角色面部的检测精度,同时缩小网络模型的大小,验证本文方法的有效性.

关键词：目标检测卡通面部 GELAN 注意力机制 YOLOv8 共享卷积

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KAN-YOLOv8:一种带钢表面缺陷检测方法

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控制工程 2025年

作者：赵志宏赵世哲石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄铁道大学信息科学与技术学院

带钢表面缺陷是影响钢材质量的重要因素，由于缺陷图像往往比较模糊、有噪点导致缺陷检测存在识别效率低、误检率高的问题。提出一种KAN-YOLOv8的带钢表面缺陷检测方法，将KAN神经网络中可学习的激活函数引入到C2f模块中得到新模块KAN＿... 详细信息

带钢表面缺陷是影响钢材质量的重要因素，由于缺陷图像往往比较模糊、有噪点导致缺陷检测存在识别效率低、误检率高的问题。提出一种KAN-YOLOv8的带钢表面缺陷检测方法，将KAN神经网络中可学习的激活函数引入到C2f模块中得到新模块KAN＿C2f，去除图像中噪声提升网络对缺陷特征的提取能力。其次对SPPF模块引入全局平均池化和全局最大池化得到SPPF＿GMA模块，提取表面缺陷的全局特征信息。最后在Backbone网络中增加MCASAM注意力模块，使模型更加关注于缺陷的细节特征。在NEU-DET数据集上进行的实验结果显示，与基准模型YOLOv8n相比精确率提升2.8%，mAP50提高2.1%，具有一定的工程应用价值。

关键词：缺陷检测 KAN神经网络 YOLO 注意力机制带钢表面

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混凝土全寿命周期固碳技术研究进展

材料导报 2025年第2期39卷 75-82页

作者：杨海涛练鑫晟柳苗孙国文王伟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 石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043 石家庄铁道大学土木工程学院石家庄050043

混凝土制备产生的碳排放占建筑业碳排放的28%,固碳技术成为实现“双碳”目标的关键。混凝土固碳技术是指利用CO_(2)与混凝土孔溶液中碱金属离子(如Ca^(2+)和Mg^(2+))或水化产物的碳化反应生成稳定的碳酸盐来实现CO_(2)的封存。碳化反应... 详细信息

混凝土制备产生的碳排放占建筑业碳排放的28%,固碳技术成为实现“双碳”目标的关键。混凝土固碳技术是指利用CO_(2)与混凝土孔溶液中碱金属离子(如Ca^(2+)和Mg^(2+))或水化产物的碳化反应生成稳定的碳酸盐来实现CO_(2)的封存。碳化反应会影响孔溶液、孔结构和水化产物的特性,进而影响混凝土的力学和耐久性能。本文围绕混凝土全寿命周期(拌合、养护、服役、二次利用),对混凝土固碳技术进行总结,对不同固碳技术的碳化机理、技术特点和固碳潜力进行了论述。拌合阶段注入CO_(2)可促使混凝土主动碳化,但会消耗能量并产生新的碳排放。碳化养护可提高混凝土早期强度,但致密的碳化产物限制了碳化的进一步发展。服役阶段的碳化无需人为干预,固碳潜力大,但其碳化速率较低。二次利用阶段的碳化不仅可实现CO_(2)封存,还可改善再生骨料的品质。对现有技术进行优化、引入新材料和新结构形式有助于提升全寿命周期混凝土的CO_(2)封存效率。

关键词：混凝土全寿命周期固碳碳化机理碳化养护 “双碳”

竖向荷载作用下加筋埋地管道力学与变形行为细观分析

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西南交通大学学报 2025年第1期60卷 119-127页

作者：王志杰成彪杨广庆高古顺王贺石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室河北石家庄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河北石家庄050043 石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043

为深入研究竖向荷载作用下土工格栅加筋埋地管道的防护效果,基于室内模型试验,建立离散元仿真分析模型,从细观层面探究竖向荷载作用下土工格栅加筋埋地管道与周围土体系统的力学响应与变形行为,揭示不同管道埋深与不同筋材埋深条件下,... 详细信息

为深入研究竖向荷载作用下土工格栅加筋埋地管道的防护效果,基于室内模型试验,建立离散元仿真分析模型,从细观层面探究竖向荷载作用下土工格栅加筋埋地管道与周围土体系统的力学响应与变形行为,揭示不同管道埋深与不同筋材埋深条件下,加载板荷载-沉降关系曲线、模型内部颗粒间接触力、颗粒位移与管道垂直径向变形等发展演化规律.研究结果表明:当管道埋深H较浅时(H=1.5D,D为管道模型外径),其极限承载力小于管道埋深较大的工况,虽然相同荷载作用下加载板沉降较小,但管道垂直径向变形较大;对管道上方进行土工格栅加筋后,模型系统承载力显著提高,管道垂直径向变形减小;土工格栅埋深越浅,加筋效果越显著,当土工格栅埋深从0.75B减小至0.25B时,极限承载力提高约57.2%,管道径向变形减小约27.9%.本研究从细观层面揭示了管道、土体与土工格栅之间的相互作用机理,实现土工格栅加筋防护埋地管道力学与变形行为的可视化.

关键词：埋地管道土工格栅力学行为变形特征离散元细观研究

基于多尺度CNN与双阶段注意力机制的轴承工况域泛化故障诊断

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振动与冲击 2025年第2期44卷 267-278页

作者：乔卉卉赵二贤郝如江刘婕刘帅王勇超石家庄铁道大学机械工程学院石家庄050043 河北省特种设备监督检验研究院石家庄050021

变工况条件下,基于深度学习的列车轮对轴承故障诊断模型的训练集与测试集通常来自不同的工况,不同工况振动信号数据分布差异引起的领域漂移问题导致模型准确率降低。基于域适应的变工况轴承故障诊断方法需要获取目标工况域的样本数据参... 详细信息

变工况条件下,基于深度学习的列车轮对轴承故障诊断模型的训练集与测试集通常来自不同的工况,不同工况振动信号数据分布差异引起的领域漂移问题导致模型准确率降低。基于域适应的变工况轴承故障诊断方法需要获取目标工况域的样本数据参与训练,这在工程实际中难以实现,因此无法实现未知工况的轴承故障诊断。针对以上问题,提出了一种基于多尺度卷积神经网络与双阶段注意力机制网络(two-stage attention multiscale convolutional network model, TSAMCNN)模型的轴承工况域泛化故障诊断方法,其中多尺度特征提取模块从多个尺度上提取时域振动信号中更丰富的故障信息;然后,双阶段注意力模块从通道和空间两个维度自适应地增强故障敏感特征并抑制工况敏感特征和无用特征;最终,提取工况域不变故障特征,从而实现工况域泛化轴承故障诊断。通过变转速和变负载列车轮对轴承故障诊断试验,证明了TSAMCNN模型可提高变工况条件下轴承故障诊断的准确率、抗噪性能和工况域泛化能力。此外,对双阶段注意力机制的权重向量和模型各模块提取的特征进行可视化分析,提高了模型可解释性。

关键词：列车轮对轴承工况域泛化故障诊断卷积神经网络(CNN) 多尺度特征提取注意力机制

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基坑施工对运营地铁隧道变形影响及分区研究

现代隧道技术 2025年第1期62卷 66-73,82页

作者：胡指南毛洪涛刘志春刘占良孟祥飞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 石家庄铁路职业技术学院石家庄050041 新疆铁道勘察设计院有限公司乌鲁木齐830011

依托北京轨道交通某新增换乘通道工程,采用模型试验和数值模拟相结合的方法,研究既有隧道结构由于基坑开挖而产生的竖向位移的变化规律。根据不同近接距离B与覆土埋深h情况下的差异沉降分析既有结构的变形模式,提出了近接系数,并根据其... 详细信息

依托北京轨道交通某新增换乘通道工程,采用模型试验和数值模拟相结合的方法,研究既有隧道结构由于基坑开挖而产生的竖向位移的变化规律。根据不同近接距离B与覆土埋深h情况下的差异沉降分析既有结构的变形模式,提出了近接系数,并根据其与差异沉降的关系划分了基坑施工的影响分区,确定了4种典型地层下基坑开挖的危险程度。研究结果表明:随着基坑的开挖,隧道结构产生的沉降表现出“缓慢—快速—缓慢”的增长趋势;既有隧道结构由于基坑施工产生的差异沉降随近接距离的增大逐渐减小,随埋深的增大先增加后减小,并逐渐趋近于0;当近接距离与覆土埋深的比值(B/h)一定时,基坑施工引起的既有隧道结构差异沉降也为一个定值;根据近接系数k与差异沉降的关系,认为在依托工程的地层情况下,0.1≤k冲洪积地层>黄土地层>硬岩地层。

关键词：近接基坑既有隧道力学特征差异沉降影响分区

分段供热策略提高氨分解率和能量利用效率的研究

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储能科学与技术 2025年第1期14卷 175-182页

作者：刘斌康宗耀王欣刘伟庄竣博陈文俊折晓会石家庄铁道大学机械工程学院河北石家庄050043 河北省科学院能源研究所河北石家庄050081

氨分解制氢在氨氢储能系统中占据关键地位,电加热制氢在催化剂作用下展现出高效灵活性,已成为应用最广泛的方式。为了提高分解器的氨分解率以及能量利用效率,本文提出了一种新的加热策略,即对氨分解器进行分段供热,并基于Temkin-Phyzev... 详细信息

氨分解制氢在氨氢储能系统中占据关键地位,电加热制氢在催化剂作用下展现出高效灵活性,已成为应用最广泛的方式。为了提高分解器的氨分解率以及能量利用效率,本文提出了一种新的加热策略,即对氨分解器进行分段供热,并基于Temkin-Phyzev反应动力学模型和塞流式反应器模型对氨分解器进行了仿真分析。首先,分析了均匀加热方式下分解器参数,确定反应器内温度及各组分的摩尔分数分布,明晰了影响能量利用效率的因素。其次,对比五种加热覆盖率下氨分解率和能源利用效率,优化最佳配置参数并验证分段供热原理,并分析能源利用效率以验证分段供热的合理性。结果表明,氨分解反应在分解器入口段分解速率较快、所需能量较高。总能量供应不变时,分段供热使氨分解率和能源利用效率显著提高。随着能量供应向前端集中,氨分解效率提高,出口处分解气温度降低。在加热覆盖率小于20%时,氨分解率基本保持不变。本研究对于提高氨分解率和能量利用效率具有重要意义,为氨氢储能技术的发展提供了有价值的见解。

关键词：氨分解制氢分段式供热能量利用效率氨(氢)储能

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优化辛几何模态分解及改进ResNeXt神经网络的齿轮箱故障诊断方法

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科学技术与工程 2025年第07期 2792-2799页

作者：郑心成郝如江姚勃羽王天池尚腾龙冯鹏帆石家庄铁道大学机械工程学院

故障诊断领域中常将信号处理与深度学习相结合以实现更好的诊断效果。基于此，对辛几何模态分解与ResNeXt神经网络分别进行了改进与优化，提出了一种基于优化辛几何模态分解与改进ResNeXt神经网络相结合的齿轮箱故障诊断模型。首先将采... 详细信息

故障诊断领域中常将信号处理与深度学习相结合以实现更好的诊断效果。基于此，对辛几何模态分解与ResNeXt神经网络分别进行了改进与优化，提出了一种基于优化辛几何模态分解与改进ResNeXt神经网络相结合的齿轮箱故障诊断模型。首先将采集到的振动信号经优化辛几何模态分解进行筛选重构，得到有效分量，之后送入改进ResNeXt神经网络进行故障的识别分类。通过使用渥太华大学滚动轴承变工况数据，验证了模型的可行性；通过使用动力传动故障诊断综合实验台(drivetrain dynamics simula, DDS)齿轮箱数据进行对比实验与抗噪性实验，验证了改动的有效性与模型的泛化性。

关键词：辛几何模态分解信号处理 ResNeXt 故障诊断

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基于相变蓄冷的风冷蒸发器供冷性能研究

储能科学与技术 2025年第02期 505-514页

作者：刘艺炫任晓芬童山虎石志国折晓会河北工程大学石家庄铁道大学机械工程学院中车石家庄车辆有限公司

为改善冷链运输过程中内外温差大导致制冷机频繁启闭所产生的耗能问题，利用相变材料的潜热特性进行冷能储存是一种可靠有效的解决方案。本工作构建了半数盘管内为蓄冷相变材料的新型蒸发器，该蒸发器在制冷机组主动供冷的同时相变材料... 详细信息

为改善冷链运输过程中内外温差大导致制冷机频繁启闭所产生的耗能问题，利用相变材料的潜热特性进行冷能储存是一种可靠有效的解决方案。本工作构建了半数盘管内为蓄冷相变材料的新型蒸发器，该蒸发器在制冷机组主动供冷的同时相变材料储存部分冷量，待停机后继续将这部分冷量释放。通过改变蓄冷盘管位置，对内置式和外置式新型蒸发器的释冷时间、换热量变化和耗散进行了研究。结果表明，两种相变盘管均可储存冷量为285 kJ，内置式和外置式蓄冷蒸发器相较无蓄冷蒸发器延长释冷时间分别为6.2 min和7.3 min。根据实际运输时间及运输货物需求，在长途运行10 h及冷藏温度范围为10～15℃内，常规蒸发器需经历12个启停周期，内置式和外置式新型蒸发器分别为9.79和9.87个启停周期，减少约2.2个启停周期，有效减少系统启停次数，内置式蓄冷形式下总能耗可以节省约0.25 kWh，占比1.6%。外置式蒸发器耗散增加较大，相对于无蓄冷情况下增加400 J·K以上，内置式蒸发器相比于无蓄冷情况下耗散增加损耗约100 J·K，内置式蓄冷蒸发器拥有更好的节能换热效果。

关键词：蒸发器相变换热器冷链运输相变储冷耗散

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