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基于关系特征的可微图神经架构搜索

北京航空航天大学学报 2025年

作者：杨军蔺颖婕周鹏兰州交通大学电子与信息工程学院兰州交通大学测绘与地理信息学院

针对现有图神经网络的设计严重依赖于专家知识、图节点之间隐藏的潜在高阶特征容易被忽略的问题，提出了一种基于关系特征的可微图神经架构搜索方法(differentiable graph neural architecture search based on relation feature， DGNA... 详细信息

针对现有图神经网络的设计严重依赖于专家知识、图节点之间隐藏的潜在高阶特征容易被忽略的问题，提出了一种基于关系特征的可微图神经架构搜索方法(differentiable graph neural architecture search based on relation feature， DGNAS-RF)。首先，为提高图搜索空间的表征能力，设计了关系特征提取操作，以引导图节点特征的学习。其次，为缓解各候选操作竞争过程中的不稳定因素，利用架构熵正则化策略交替优化可微图搜索空间中的架构参数与网络参数。所提方法在ZINC数据集的图分类任务中达到0.149的平均绝对误差，在CLUSTER数据集的节点分类任务中达到77.0%的平均分类精度，在TSP数据集的边分类任务中达到0.853的F1分数，且在ModelNet10与ModelNet40三维点云数据集上分别达到95.0%与92.8%的总分类精度。实验结果表明，DGNAS-RF方法搜索到的图神经网络明显优于人工设计的网络架构以及GNAS-MP、SGAS和ARGNP等自动搜索方法。

关键词：图神经网络神经架构搜索可微分方法关系特征点云分类

具有阻尼和无穷时滞的随机弹性系统解的指数稳定性

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中山大学学报(自然科学版)(中英文) 2025年

作者：张小云范虹霞兰州交通大学数理学院

研究在Hilbert空间中具有阻尼和无穷时滞的随机弹性系统mild解的存在唯一性和指数稳定性，利用算子半群理论、公理化相空间的性质及随机分析，获得了所研究问题mild解的存在唯一性和均方指数稳定性，丰富和发展了阻尼弹性系统已有的结果.

关键词：随机弹性系统 mild解指数稳定性阻尼算子半群

乌玛高速沙漠段风沙环境特征及格状沙丘移动规律

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水土保持研究 2025年第1期32卷 160-171页

作者：李良英王振强王旭辛国伟李琦吕乐乐兰州交通大学土木工程学院

[目的]沙丘移动与风沙环境特征和沙丘形态具有直接关系，探究多种因素作用下的格状沙丘移动规律，能为沙区公路风沙防治提供科学依据。[方法]以乌玛高速沙漠段格状沙丘为研究对象，基于当地气象数据、Google Earth卫星影像，研究了2019... 详细信息

[目的]沙丘移动与风沙环境特征和沙丘形态具有直接关系，探究多种因素作用下的格状沙丘移动规律，能为沙区公路风沙防治提供科学依据。[方法]以乌玛高速沙漠段格状沙丘为研究对象，基于当地气象数据、Google Earth卫星影像，研究了2019—2021年乌玛高速沙漠段K167+300,K172+300,K177+300里程处风沙环境及格状沙丘的形态演变和移动规律。[结果](1)研究区年平均起沙风速介于6.07～6.84 m/s,春夏为主要输沙季节，主风向为西北风，次风向为东南风；年输沙势介于31.77～38.89 VU,方向变率指数(RDP/DP)介于0.73～0.78,属于低风能环境、中变率风况。(2)研究区自东北向西南方向，格状沙丘主梁向东偏移，副梁向南偏移，主副梁走向几乎保持垂直，沙丘形态整体上变化较小；格状沙丘的主副梁长度、主副梁间距、沙丘高度均呈现出增加的趋势，主副梁长度增长率、主副梁偏移率呈减小趋势。(3)沙丘移动方向介于140.43°～152.64°,与年RDD变化基本一致，即向东南偏移；沙丘平均高度介于5.24～8.31 m,沙丘移动速率介于2.31～2.86 m/a,两者表现为负相关关系。(4)输沙势、年均温度与沙丘移动速率为正相关关系，相较而言，年均温度对沙丘移动速率的影响更为显著；年均降水量、植被覆盖度与沙丘移动速率为负相关关系，其中年均降水量对移动速率的影响尤为重要。[结论]格状沙丘的移动与当地风况、降水量、温度、植被覆盖度及沙丘自身形态息息相关，其中输沙势及温度增加会加速沙丘前移，不利于对风沙的防治，而提高降水量及植被覆盖度，对防治沙丘移动引起的公路风沙灾害具有积极作用。

关键词：格状沙丘输沙势空间插值沙丘移动形态演变

底部导流板结构对高速列车气动减阻特性影响研究

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北京交通大学学报 2025年

作者：武振锋周洋安乐刘万露兰州交通大学机电工程学院

为降低高速列车运行时的气动阻力，进而实现节能降耗的目的，本文提出了3种不同结构的列车底部导流板设计方案。采用基于SST ■模型的IDDES方法，对安装不同结构导流板的高速列车气动减阻效果进行了对比研究，并分析了导流板对列车底部... 详细信息

为降低高速列车运行时的气动阻力，进而实现节能降耗的目的，本文提出了3种不同结构的列车底部导流板设计方案。采用基于SST ■模型的IDDES方法，对安装不同结构导流板的高速列车气动减阻效果进行了对比研究，并分析了导流板对列车底部转向架区域流场和尾涡的影响。研究结果表明：安装导流板后，虽然列车车体总阻力增大，但转向架自身气动阻力已大幅降低。因导流板的引流作用，列车底部空气流速变缓，转向架突出部件受气流冲击程度减弱。转向架区域的正压面积大幅减小，前后压力差变小是转向架自身气动阻力降低的主要原因。当列车以350 km/h速度运行时，与原型车相比，模型Ⅰ、模型Ⅱ和模型Ⅲ的整车减阻率分别为8.1%，9.8%和12.1%。此外，受导流板的影响，3种列车模型尾部三维涡旋结构均出现明显变化，尾车鼻尖附近的湍动能强度也呈现出依次降低的趋势，说明尾涡对列车的拖拽效果减弱，进而降低了高速列车的气动阻力。论文研究内容可为高速列车局部气动外形优化提供参考依据。

关键词：高速列车底部导流板气动阻力流场结构数值模拟

基于1D-CNN和Transformer模型的道岔健康状态预测

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北京交通大学学报 2025年

作者：陈俊竹陈光武石建强邢东峰兰州交通大学自动化与电气工程学院

道岔作为铁路信号系统中的关键组件，其健康状态的准确预测对确保列车安全运行至关重要。针对铁路道岔故障诊断和寿命预测的人工智能模型虽然提升了准确性，但在泛化能力和对数据质量的高需求方面仍面临挑战。如在使用长短期记忆网络（L... 详细信息

道岔作为铁路信号系统中的关键组件，其健康状态的准确预测对确保列车安全运行至关重要。针对铁路道岔故障诊断和寿命预测的人工智能模型虽然提升了准确性，但在泛化能力和对数据质量的高需求方面仍面临挑战。如在使用长短期记忆网络（LSTM）进行寿命预测时，仍需面对梯度消失或梯度爆炸的技术难题。近年来，Transformer模型因其处理序列数据的强大能力而受到关注，并被应用于铁路道岔健康状态预测中。该文为量化道岔设备的退化状态，提出一种基于一维卷积神经网络(1D-CNN)和Transformer模型结合的道岔健康状态预测方法。1D-CNN对时序数据有很好的特征自提取能力，而Transformer 模型通过自注意力机制实现了全局的并行计算，可以同时处理输入序列中的所有位置。以S700K转辙机的功率曲线为例，由1D-CNN对原始数据进行特征提取，经过t-SNE可视化选取最优卷积层、池化层层数为3，通过多尺度卷积选取每层最优卷积核大小，由此训练得到10组特征。然后经过特征选择得到最能反映道岔健康状态的5组特征，再将其与道岔功率曲线的健康标签值共同进行Transformer模型训练，得到预测的健康指数。仿真实验表明：1D-CNN 和Transformer 模型的结合具有较为突出的预测效果与泛化能力，Transformer 模型较GRU、LSTM、ELM、SVM几种模型在处理长时间序列数据时具有更好的表现，并且更容易并行化，适用于更复杂任务的处理。采用该模型能得到更为准确的道岔健康状态预测结果。最后采用Fisher最优分割算法进行道岔转辙设备健康阶段划分，得到最优健康阶数为3，针对不同健康阶段的维护工作给出了指导性意见。

关键词：铁路道岔一维卷积神经网络 Transformer模型健康状态预测 Fisher最优分割

改进SABO-BP接触网复合绝缘子污闪电压预测模型

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哈尔滨工业大学学报 2025年

作者：王思华马圣易兰州交通大学自动化与电气工程学院

为快速、准确预测接触网复合绝缘子临界污闪电压，减少人工污秽试验工作量，提出了一种复合绝缘子污秽闪络电压预测模型。首先，利用黄金正弦（golden sine algorithm，GSA）与分段线性混沌映射（piecewise linear chaotic map，PWLCM... 详细信息

为快速、准确预测接触网复合绝缘子临界污闪电压，减少人工污秽试验工作量，提出了一种复合绝缘子污秽闪络电压预测模型。首先，利用黄金正弦（golden sine algorithm，GSA）与分段线性混沌映射（piecewise linear chaotic map，PWLCM）改进的减法平均优化器（subtraction average based optimizer，SABO）算法增强反向传播神经网络（back propagation，BP）的性能。其次，利用人工污秽试验获取10种不同复合绝缘子的闪络电压，收集相关试验参数。再次，依据Obenaus模型对复合绝缘子污秽闪络表现进行分析，利用斯皮尔曼（Spearman）相关系数法筛选了与复合绝缘子临界污闪电压密切相关的4个参数作为预测模型输入特征量，以预测复合绝缘子临界污闪电压。最后，利用五折交叉验证法对预测模型进行综合评估，并与常用智能优化算法预测模型的预测结果进行比较。结果表明： GSABO-BP模型预测复合绝缘子污闪电压平均绝对误差为1.244 kV，平均绝对百分比误差2.25%，模型可决系数稳定在 0.98 以上；与改进前的SABO-BP模型相比，预测值平均误差下降67.80%。GSABO-BP模型在复合绝缘子污闪电压预测上具有较高的预测精准度，对电气化铁路供电系统的防污保护工作具有重要意义。

关键词：接触网复合绝缘子相关系数法污秽试验闪络电压预测

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基于SAC算法的虚拟编组列车协同制动控制

西南交通大学学报 2025年

作者：林俊亭邱晓辉李茂林兰州交通大学自动化与电气工程学院

城市轨道交通列车在实际运行中，存在因临时故障等外界因素而不得不在危险点前方紧急制动停车的情况。传统的列车运行控制系统在紧急制动时通常采用最大制动控制策略，但虚拟编组若采用统一的最大紧急制动可能会导致列车单元内部发生碰... 详细信息

城市轨道交通列车在实际运行中，存在因临时故障等外界因素而不得不在危险点前方紧急制动停车的情况。传统的列车运行控制系统在紧急制动时通常采用最大制动控制策略，但虚拟编组若采用统一的最大紧急制动可能会导致列车单元内部发生碰撞。考虑到虚拟编组列车单元的异质性，不同列车单元的制动率不同，列车安全间距也不同，设计并分析了基于软演员-评论家算法紧急制动场景下虚拟编组列车的协同制动控制方法。首先，构建相对坐标下的列车安全制动模型。该模型基于虚拟编组内部前方列车运行速度、相邻列车间距和列车自身制动性能得出本车的安全限制速度。其次，根据列车安全制动模型搭建运行环境，基于多列车软演员-评论家算法设计制动控制模型，确定各列车单元的状态空间和动作空间，以相对坐标系的安全制动模型生成的安全限制速度作为约束设计奖励函数。最后，以北京首都机场线线路和车辆为例，对多列车软演员-评论家算法进行验证并对比了最大制动控制策略和最小制动控制策略。研究结果表明：相较于其他两种传统的控制策略，该协同制动模型不仅可以在危险点之前安全停车，还保证了制动过程中间距的安全性，从而提升了城市轨道交通系统的运行安全性和效率。

关键词：虚拟编组多车协同制动控制强化学习软演员-评论家算法

基于ASP-SERes2Net的说话人识别算法

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北京工业大学学报 2025年第1期51卷 42-50页

作者：令晓明陈鸿雁张小玉张真兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室兰州730070 兰州交通大学国家绿色镀膜技术与装备工程技术研究中心兰州730070

为提升说话人识别的特征提取能力,解决在噪声环境下识别率低的问题,提出一种基于残差网络的说话人识别算法——ASP-SERes2Net。首先,采用梅尔语谱图作为神经网络的输入;其次,改进Res2Net网络的残差块,并且在每个残差块后引入压缩激活(sq... 详细信息

为提升说话人识别的特征提取能力,解决在噪声环境下识别率低的问题,提出一种基于残差网络的说话人识别算法——ASP-SERes2Net。首先,采用梅尔语谱图作为神经网络的输入;其次,改进Res2Net网络的残差块,并且在每个残差块后引入压缩激活(squeeze-and-excitation,SE)注意力模块;然后,用注意力统计池化(attention statistics pooling,ASP)代替原来的平均池化;最后,采用附加角裕度的Softmax(additive angular margin Softmax,AAM-Softmax)对说话人身份进行分类。通过实验,将ASP-SERes2Net算法与时延神经网络(time delay neural network,TDNN)、ResNet34和Res2Net进行对比,ASP-SERes2Net算法的最小检测代价函数(minimum detection cost function,MinDCF)值为0.0401,等误率(equal error rate,EER)为0.52%,明显优于其他3个模型。结果表明,ASP-SERes2Net算法性能更优,适合应用于噪声环境下的说话人识别。

关键词：说话人识别梅尔语谱图 Res2Net 压缩激活(squeeze-and-excitation,SE)注意力模块注意力统计池化(attention statistics pooling,ASP) 附加角裕度的Softmax(additive angular margin Softmax,AAM-Softmax)

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非饱和黄土的水蒸气吸附特性

土木与环境工程学报（中英文） 2025年第1期47卷 80-88页

作者：符文媛刘德仁王旭李建东马玥兰州交通大学土木工程学院兰州730070 兰州交通大学道桥工程灾害防治技术国家地方联合工程实验室兰州730070

为研究非饱和黄土对水蒸气的吸附特性,采用蒸汽平衡法开展不同湿度环境下的等温吸附试验,分析水蒸气在非饱和黄土表面的吸附行为,并探讨温度、矿物成分及含量、干密度对土体吸附性能的影响。结果表明:非饱和黄土水蒸气吸附量随相对湿度... 详细信息

为研究非饱和黄土对水蒸气的吸附特性,采用蒸汽平衡法开展不同湿度环境下的等温吸附试验,分析水蒸气在非饱和黄土表面的吸附行为,并探讨温度、矿物成分及含量、干密度对土体吸附性能的影响。结果表明:非饱和黄土水蒸气吸附量随相对湿度的增加而增加,整个过程包含了单层吸附、多层吸附和毛细凝聚3个阶段,且GAB模型可以用来描述非饱和黄土的水蒸气吸附过程;水蒸气吸附量与温度之间存在明显的负相关关系,相对湿度恒定,水蒸气吸附量随温度的升高而降低;非饱和黄土的水蒸气吸附与矿物组成密切相关,黏土矿物含量直接影响其水蒸气吸附能力;此外,干密度对水蒸气吸附量的影响可分为两个阶段,在相对湿度RH<80%时,水蒸气吸附量随干密度的增大而增大,直到进入毛细凝聚阶段,随着干密度的增大,水蒸气吸附量不再增大反而有所降低。

关键词：非饱和黄土水蒸气吸附蒸汽平衡法等温吸附曲线吸附特性

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