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数字孪生系统及其在药玻检测设备运维中的应用

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电子设计工程 2025年第1期33卷 80-85页

作者：武存宇程煜任亚恒康尧星吴立龙代明张云佐石家庄铁道大学信息科学与技术学院河北石家庄050043 河北省科学院应用数学研究所河北石家庄050081

针对药用玻璃生产设备维保困难大、成本高、周期长等问题,该文文引入数字孪生技术,构建了用于药玻检测设备故障诊断的数字孪生运维系统,以实现对药玻生产线运行过程中的虚拟监控、关键部件的状态预测及联动决策。根据药玻设备的特点构... 详细信息

针对药用玻璃生产设备维保困难大、成本高、周期长等问题,该文文引入数字孪生技术,构建了用于药玻检测设备故障诊断的数字孪生运维系统,以实现对药玻生产线运行过程中的虚拟监控、关键部件的状态预测及联动决策。根据药玻设备的特点构建药玻检测线设备的数字孪生模型。针对实体物理设备因模块协议不统一导致的数据感知异常,基于OPC UA构建了一套针对药玻检测设备的标准化通信协议。采用虚实数据融合的架构模式,结合虚实相似度映射融合规则对多元异构数据进行融合处理,并对融合后的数据进行后期数据分析和处理。将特征输入HSMM预测模型,并结合模糊专家系统对药玻设备故障进行识别分析,给出最终的设备维护建议。仿真实验表明,所设计的系统可真实反映物理设备的运行状态,并通过大量数据样本对设备状态进行评估。

关键词：数字孪生故障诊断 OPC UA 数据融合专家系统

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考虑衬砌与围岩劣化的隧道仰拱动力响应分析

铁道工程学报 2023年第7期40卷 51-56页

作者：王景春常子红王大鹏石家庄铁道大学石家庄050043

研究目的:为研究考虑劣化效应时,列车荷载作用下隧道仰拱结构的振动响应问题,本文以贵南某高速铁路隧道为工程背景,建立带仰拱结构的高速铁路隧道动力响应模型,分析隧道衬砌经时劣化与围岩经时劣化对仰拱结构动力响应的影响。研究结论:... 详细信息

研究目的:为研究考虑劣化效应时,列车荷载作用下隧道仰拱结构的振动响应问题,本文以贵南某高速铁路隧道为工程背景,建立带仰拱结构的高速铁路隧道动力响应模型,分析隧道衬砌经时劣化与围岩经时劣化对仰拱结构动力响应的影响。研究结论:(1)衬砌经年劣化时,仰拱竖向变形几乎不变,服役后期测点加速度有一定程度的变化,测点最大主应力和最小主应力随劣化时间增加而减小,减小幅度较小;(2)围岩经年劣化时,仰拱竖向变形增幅明显,服役时间0~100 a仰拱中心测点竖向变形增幅为75%,加速度变化规律与衬砌劣化时相似,服役后期有一定的变化,仰拱动应力随围岩劣化呈两阶段变化,服役前期(0~75 a)动应力随劣化时间增加而增大,且增幅明显,服役后期(75~100 a)动应力随劣化时间增大而减小;(3)与衬砌劣化相比,围岩劣化对仰拱结构变形及受力影响更为显著,服役后期(75~100 a)仰拱结构受力发生改变,需加强隧道服役后期仰拱结构及周围岩体的检查及加固;(4)本研究结果可为服役期间隧道结构维护及风险评价提供一定的理论参考。

关键词：仰拱结构衬砌劣化围岩劣化振动响应

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弯曲Cu纳米线相干X射线衍射图的计算

物理学报 2015年第13期64卷 400-405页

作者：高凤菊石家庄铁道大学数理系石家庄050043 石家庄铁道大学应用物理研究所石家庄050043

本文提出了一种计算弯曲纳米线的相干X射线衍射图的方法,即倒空间旋转法.我们利用该方法计算了弯曲Cu纳米线的相干X射线衍射图,并与常规方法的计算结果进行了比较.发现利用倒空间旋转法计算所需的时间约为常规方法的1/(2N+1)(N为镜像盒... 详细信息

本文提出了一种计算弯曲纳米线的相干X射线衍射图的方法,即倒空间旋转法.我们利用该方法计算了弯曲Cu纳米线的相干X射线衍射图,并与常规方法的计算结果进行了比较.发现利用倒空间旋转法计算所需的时间约为常规方法的1/(2N+1)(N为镜像盒子的个数).另外,倒空间旋转法可以拓展到其他纳米线的变形情况,如拉伸(压缩)和扭转,本文也对其作了相应的讨论.

关键词：纳米线分子动力学相干X射线衍射周期性边界条件

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连续振动压实中跳振分析及影响研究

铁道工程学报 2023年第11期40卷 17-22页

作者：冯怀平杨洋王智满石家庄铁道大学石家庄050043

研究目的:跳振是路基振动压实过程中的一种常见现象,跳振发生时智能压实体系中谐波类测试指标如CCV、CMV的离散性显著增大,进而影响路基压实质量的判断精度。为分析跳振对谐波类连续压实检测指标的影响规律,基于“轮-土”动力学系统,采... 详细信息

研究目的:跳振是路基振动压实过程中的一种常见现象,跳振发生时智能压实体系中谐波类测试指标如CCV、CMV的离散性显著增大,进而影响路基压实质量的判断精度。为分析跳振对谐波类连续压实检测指标的影响规律,基于“轮-土”动力学系统,采用Universal Mechanism进行建模,分别研究了振动压路机的激振频率、激振力与振动轮重量的比值、路基刚度、路基阻尼等因素对跳振产生的影响规律,在揭示跳振产生机理分析的基础上,研究其对智能压实指标的影响。研究结论:(1)路基刚度系数及激振力与振动轮重量的比值与跳振发生存在显著正相关;(2)相同路基刚度下,随振动频率以及路基阻尼的增大,跳振发生概率降低;(3)跳振现象对谐波类连续压实指标存在影响,其中CMV受跳振影响十分显著,采用CMV用于判断压实度会存在较大误差;而CCV由于考虑多次谐波分量,受跳振影响相对较小;(4)提出了一种基于激振力与轮重比以及路面刚度的跳振发生判定方法,本文通过揭示路基动力特性、振动参数与跳振间互作用关系,可为控制压路机的操控行为实现高质量智能压实提供参考。

关键词：振动压实加速度跳振 “轮-土”动力学系统压实控制指标

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地铁车站突发火灾应急联动影响因素分析

铁道工程学报 2023年第7期40卷 93-99页

作者：刘维庆王晨洞李怡凡杨佳豪石家庄铁道大学石家庄050043

研究目的:地铁车站突发火灾应急联动影响因素具有较强的复杂性、耦合性和不确定性,各应急部门难以采取精确、高效的应急联动处置。为分析应急联动的影响因素及其因果关系,本文基于等级全息模型建立地铁车站突发火灾应急联动影响因素指... 详细信息

研究目的:地铁车站突发火灾应急联动影响因素具有较强的复杂性、耦合性和不确定性,各应急部门难以采取精确、高效的应急联动处置。为分析应急联动的影响因素及其因果关系,本文基于等级全息模型建立地铁车站突发火灾应急联动影响因素指标体系,借助贝叶斯网络模型分析各个指标的因果关系,并进行不同火灾发展阶段的节点因果推理。研究结论:(1)从可控及不可控两个层面,结合不同火灾发展阶段从火情控制能力、环境影响、二次事故及应急救援四方面构建了应急联动影响因素指标体系,包括二级指标13个,三级指标30个;(2)结合贝叶斯网络建立应急联动影响因素网络模型,全面准确地描述各影响因素间因果关系及状态概率;(3)以不同火灾发展阶段特征为依据进行节点状态设定,推理得出人员密度是影响应急联动的关键因素,应急救援是火灾应急联动的根本决定因素;(4)本研究成果可为地铁车站突发火灾应急联动决策提供理论参考。

关键词：地铁车站火灾应急联动贝叶斯网络影响因素

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新建石衡沧港城际铁路引入衡水北站方案研究

铁道工程学报 2023年第9期40卷 92-97页

作者：王希良汤雨静孙旭苑家祺王佳辰扁旭阳石家庄铁道大学石家庄050043

研究目的:石衡沧港城际铁路是京津冀城市群“四纵四横一环”城际铁路网中的重要组成部分,其中石家庄至衡水利用石家庄—济南铁路客运专线,衡水至渤海新区为新建线路,衡水作为重要的节点,线路引入衡水铁路枢纽方式将对城际铁路运输组织... 详细信息

研究目的:石衡沧港城际铁路是京津冀城市群“四纵四横一环”城际铁路网中的重要组成部分,其中石家庄至衡水利用石家庄—济南铁路客运专线,衡水至渤海新区为新建线路,衡水作为重要的节点,线路引入衡水铁路枢纽方式将对城际铁路运输组织及枢纽客运系统产生重要影响,因此进行石衡沧港城际铁路引入衡水枢纽方案研究具有理论和实践意义。研究结论:(1)分析了衡水铁路枢纽现状及规划特点,进行了石衡沧港城际铁路客流量预测,设计了旅客列车开行方案,探究了新建城际铁路引入既有高铁站影响因素,在此基础上,提出了石衡沧港城际铁路引入衡水铁路枢纽接轨两个方案;(2)基于AHP方法,选取运输组织、工程技术、经济投资和远期规划4个一级指标,进一步选取9个二级指标,构建判断矩阵并进行优先级向量计算,对方案Ⅰ(站内接轨)、方案Ⅱ(区间接轨)进行SWOT分析,方案Ⅱ(区间接轨)优于方案Ⅰ(站内接轨);(3)在层次分析的基础上,建立模糊评价判断矩阵,经计算,方案Ⅱ的模糊综合评价得分明显高于方案Ⅰ;(4)通过定性分析和定量计算,选择方案Ⅱ(区间接轨)作为新建石衡沧港城际铁路引入衡水北站方案;(5)本研究成果可为新建城际铁路引入铁路枢纽或既有站方案选择提供参考。

关键词：石衡沧港城际铁路衡水北站城际铁路引入方案 AHP-模糊综合评价

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复杂艰险地区铁路隧道建设安全韧性优化研究

铁道工程学报 2024年第9期41卷 99-105页

作者：王辉刘亚楠孟阳石家庄铁道大学石家庄050043

研究目的:针对西部复杂艰险地区铁路隧道工程施工安全管理难度高、安全事故发生风险大的问题,本文探讨以安全屏障模型作为阻隔风险源、阻断安全事故发生的有效手段,将提高建设安全管理系统自身的韧性作为确保隧道建设系统安全可靠性能... 详细信息

研究目的:针对西部复杂艰险地区铁路隧道工程施工安全管理难度高、安全事故发生风险大的问题,本文探讨以安全屏障模型作为阻隔风险源、阻断安全事故发生的有效手段,将提高建设安全管理系统自身的韧性作为确保隧道建设系统安全可靠性能的重要目标。研究结论:(1)基于“4M”事故致因理论建立了铁路隧道工程的安全屏障模型,运用ISM的方法搭建了防御要素结构图;(2)采用距离熵的方法量化数据并计算动态权重,结合静态IIM和动态IIM度量安全屏障模型的韧性水平;(3)建立了安全屏障动态优化系统,划分安全屏障预警等级,确保了系统安全性能;(4)在K2号隧道进行应用,实现安全风险预警和安全隐患排查整改,提升安全韧性水平,实现安全风险控制目标。

关键词：安全屏障安全韧性 ISM IIM 距离熵

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含水率影响下路基压实多场耦合数值模拟

铁道工程学报 2024年第9期41卷 15-21页

作者：常建梅邓晓琳赵辉冯怀平石家庄铁道大学石家庄050043

研究目的:智能压实作为新兴技术已开始应用于路基工程中,并为施工建设带来了巨大便利。但研究和实践表明,未考虑土体含水率的制约因素已成为影响智能压实测试结果精度的主要原因之一。利用电阻率测试方法实现土体含水率的实时检测,本文... 详细信息

研究目的:智能压实作为新兴技术已开始应用于路基工程中,并为施工建设带来了巨大便利。但研究和实践表明,未考虑土体含水率的制约因素已成为影响智能压实测试结果精度的主要原因之一。利用电阻率测试方法实现土体含水率的实时检测,本文模拟在振动压路机振动轮上安装测试电极,建立路基土体的流-固-电耦合分析模型,对不同含水率、激振力条件下的路基变形及电场分布规律开展研究。研究结论:(1)推导得出了路基智能压实过程中,土体应力场、水分场、电场多场耦合方程,利用COMSOL软件建立了数值分析模型,为路基智能压实分析研究提供了一种有效方法;(2)路基的压实变形受土体含水率影响明显,随含水率增加,路基沉降量增加,较大激振力可增加路基的压缩变形量;(3)当增加激振力大小,土体最终含水率数值减小,低于最佳含水率的土体受激振力影响最小,高于最佳含水率的土体受激振力影响最大;(4)路基电阻率随含水率增加而减小,相同土体含水率情况下,较大激振力下的土体电阻率及影响范围小于较小激振力情况;最佳含水率时,激振力大小对电阻率的影响最小;(5)本研究结论可为路基智能压实的发展和推广提供理论和技术支持。

关键词：路基智能压实含水率电阻率数值模拟

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斜拉索风雨振气动抑振措施的参数优化

振动与冲击 2015年第8期34卷 31-35,54页

作者：刘庆宽郑云飞白雨润邵奇刘小兵马文勇石家庄铁道大学石家庄050043

通过风洞试验，研究了斜拉索空间位置、降雨量、风速等对斜拉索风雨振的影响，选定了振动最大时的参数，研究了作为气动抑振措施的螺旋线直径和缠绕间距两个参数对抑振效果的影响，并研究了附加不同参数螺旋线时斜拉索的气动阻力系数随... 详细信息

通过风洞试验，研究了斜拉索空间位置、降雨量、风速等对斜拉索风雨振的影响，选定了振动最大时的参数，研究了作为气动抑振措施的螺旋线直径和缠绕间距两个参数对抑振效果的影响，并研究了附加不同参数螺旋线时斜拉索的气动阻力系数随雷诺数的变化规律，发现针对该研究选定的直径155 mm的斜拉索，斜拉索的水平角35°、竖向角25°、较小的降雨强度（10 mm／h）、特定的风速范围（无量纲风速60-100）下发生的振动最为激烈；在选定螺旋线间距的情况下，随着螺旋线直径的增大，其抑振效果趋于显著；在选定螺旋线直径的情况下，随着螺旋线间距的减小，其抑振效果趋于显著；附加螺旋线斜拉索的气动阻力系数随螺旋线直径的增大或螺旋线缠绕间距的减小而增大。在超临界雷诺数区域，附加螺旋线时的阻力系数均大于无螺旋线时的阻力系数。提出了优化的螺旋线设计原则。

关键词：斜拉索风雨振气动措施螺旋线气动力