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期刊信息/Journal information
科学技术与工程
科学技术与工程

明廷华

旬刊

1671-1815

ste@periodicals.net.cn

010-62103284

100081

北京市海淀区学院南路86号

科学技术与工程/Journal Science Technology and Engineering北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊向社会介绍科技界、工程界进展情况和为科学家、工程技术专家开展学术交流服务的一份学术性、知识性和动态性杂志。主要内容包括科学技术发展前景和重大建设工程进展情况，科学技术与工程方面的新成果、新知识、科技界和工程界的热点问题等。适合科技工作者、工程技术专家、领导同志、管理干部和图书资料馆（室）订阅。
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    天山深埋隧道复杂地质条件影响下地应力分布数值模拟分析对比

    池建军滕杰尚彦军邵鹏...
    10936-10945页
    查看更多>>摘要：埋深、岩性和地质构造影响地应力空间分布特征.在复杂地质条件下,地应力并不总是随深度呈线性增加而表现出受构造影响的复杂变化.以最大埋深达2 268 m的天山隧道为例,在现场调查和实测数据分析基础上,对隧道工程及两侧约460 km2广大范围采用有限差分软件FLAC3D开展三维数值模拟,对地质构造影响下地应力变化有较清楚显示.断层两侧地应力突变和褶皱影响地应力起伏变化有5～10 MPa差异,尤其是临近断层上盘地应力会有局部集中现象,如硬岩区段施工中发生了中等以上岩爆.与邻近位置的实测地应力结果相比发现,数值计算结果偏大20～30 MPa,较好地量化了地质构造发育部位对地应力数值异常变化的较大影响,而这些部位正是现场地应力实测点都极力避开的位置.这说明数值模拟结果可弥补实际测点数量的有限性,进一步同实测结果结合对比可填补大量无实测数据的空白区.研究结果可为本区类似工程提供参考.

    天山隧道地质构造数值模拟

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    基于博弈论组合赋权-灰关联投影法的山岭隧道突涌水风险评价

    吴波李雅婷徐世祥韦煜...
    10946-10955页
    查看更多>>摘要：为有效减少隧道突涌水灾害带来的后果损失,提出一种基于序关系分析法(order relationanalysis method,G1)-指标相关性权重确定方法(criteria importance through intercriteria correlation,CRITIC)和灰关联矢量投影原理的隧道突涌水灾害的风险评价方法.在调研相关文献和工程实例的基础上,考虑了地层岩性、水文地质、不良地质和施工设计4个方面,构建出一个可量化的隧道突涌水风险评估指标体系;其次,为更好地避免人为因素带来的偏差,采用G1-CRITIC进行主客观赋权,通过引入博弈论得到主客观赋权的组合权重,实现对各评价指标权重的科学合理分配;最后,结合灰关联矢量投影法对隧道涌水风险等级进行定量评价.将该风险评价方法应用于文笔山1#隧道3个洞段样本,对其进行隧道突涌水风险评估,实例结果表明,隧道样本3突涌水风险等级为Ⅳ级,另两个隧道洞段样本为Ⅱ级涌水风险,得出的风险评价等级与实际开挖情况吻合,此模型可对多因素影响下的工程地质灾害进行准确评价,与其他模型结果对比更加验证了该评价模型的可行性与准确性.

    山岭隧道突涌水灰关联投影博弈论组合赋权风险评价

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    基于改进HRNetV2的高寒区隧道衬砌冻害检测方法

    郭强车博文包卫星潘振华...
    10956-10963页
    查看更多>>摘要：针对修建在高寒区的隧道衬砌存在的所处环境恶劣、冻害频发、衬砌图像干扰因素多、冻害目标尺度不一致及传统人工目视检测方法效率低下且成本昂贵等问题,提出了基于HRNetV2的高寒区隧道衬砌冻害检测方法.首先以HRNetV2为基础模型,提出改进模型,在主干特征提取网络结合迁移学习的知识,在结构中引入注意力机制以加强模型对于冻害特征的学习能力,并使用Focalloss作为损失函数以解决类别不平衡问题.为验证改进后模型的性能,使用高清摄像头采集高寒区隧道衬砌冻害图像,经过裁剪及数据增强等手段,建立一个包含2 800张图像的冻害数据集.实验结果表明,改进后的模型在冻害数据集上的平均交并比(mean intersection over union,mloU)可达到89.05％,相比原始模型提升了 5.41％,在面对复杂形态冻害时展现出较好的鲁棒性,可直接应用于高分辨率原图;且在综合性能上优于DeeplabV3+、U-Net、PSPNet三种模型.所提方法可准确、安全地实现衬砌冻害智能检测,可为高寒区隧道智能化运维提供一定技术支持.

    公路隧道衬砌冻害检测理论分析语义分割注意力机制

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    基于模糊认知图的智能汽车驾驶权交互决策建模方法

    陈怿淳靳慧斌刘希
    10964-10973页
    查看更多>>摘要：针对人机共驾中的由自动驾驶接管到驾驶人接管切换的动态问题,提出一种基于模糊认知图(fuzzy cognitive map,FCM)的驾驶权交互决策模型.首先分别分析影响驾驶风险的车辆和人的动态风险因素,并选取车距、加速度、方向盘转向熵、驾驶员眼动信息、心脑电波信息等相关影响指标构建基于FCM的车辆动态风险模型与人的动态风险模型,再结合环境因素,车辆状况以及驾驶员水平构建基于FCM的驾驶员交互决策模型.为降低对专家知识的依赖,运用基于实数编码的遗传算法(real coded genetic algorithm,RCGA)对模型进行优化,进一步提高模型决策的准确性.仿真结果表明,经RCGA优化后模型适应度值达到0.979,可见该模型能够较好地应对动态、复杂的驾驶环境.

    交通运输工程模糊认知图驾驶权交互直觉模糊集实数编码遗传算法

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    基于K最近邻的高速公路偷逃费事件识别

    段钢许慧玲黄诗音林述韬...
    10974-10982页
    查看更多>>摘要：为解决现有高速公路收费稽查的低效率和高成本等问题,提出一种基于K最近邻算法(k-nearest neighbor,KNN)的偷逃费事件识别模型.首先分析高速公路大车小标逃费行为特性,设计并建立识别与校核算法,从原始收费数据中提取出逃费样本.其次,对原始逃费数据进行预处理后,采用主成分分析法进行特征降维.最后针对逃费数据集不同类别样本数分布的极端不平衡特点,使用过采样方法中的改进的合成少数类过采样算法(borderline2 synthetic minority over-sampling technique,BorderlineSMOTE2)对数据做平衡处理,再通过KNN算法建立逃费行为分类识别模型.最终验证结果表明,所建立的逃费行为识别模型识别精确率为0.75,召回率为0.84,f1系数为0.79,表明该算法针对逃费行为样本分类识别精度较高,模型性能较好.基于KNN的高速公路车辆偷逃费事件识别模型针对逃费数据的高维不平衡特点建立了相应的处理规则与算法,提高了识别精度,识别结果可助力高速公路收费稽核有效筛查逃费行为,降低通行费损失成本.

    偷逃费行为特征降维数据平衡KNN算法

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    基于改进纯跟踪的低速智能汽车路径跟踪控制

    刘卫东张超江会华关龙新...
    10983-10992页
    查看更多>>摘要：传统纯跟踪控制器在面向实际应用时往往难以较好地处理传感器信号延时、执行器响应滞后等因素带来的控制滞后问题以及欠缺内外部扰动干预下的自主抗干扰能力;同时在跟踪临近终点的目标点时,因前视距离作为控制律的分母且逐渐减小,导致输入转角值发生突变且伴随方向盘出现不稳定地晃动现象,影响行驶稳定性及人员乘坐体验感.针对此,提出了 一种基于改进纯跟踪的路径跟踪控制器.首先,构建了纯跟踪控制器的基础模型并为改善纯跟踪控制的滞后影响,建立了一种结合规划路径和规划速度信息的道路预瞄模型.然后考虑系统因内部及外部环境影响产生的未知干扰并设计非线性扩张状态观测器(nonlinear expanded state observer,NESO)进行扰动估计及实时补偿,以提升纯跟踪控制器的抗干扰能力.并进一步通过转向稳定调节模型以改善纯跟踪控制器临近终点时的转角突变问题.最终,基于软件在环动力学仿真平台以不同初始航向及存在初始偏差工况下测试所提控制器的有效性,并进一步在实车平台进行闭环测试验证,实验结果表明改进的纯跟踪算法具有良好的跟踪精度和转向平顺性.

    智能汽车路径跟踪改进纯跟踪道路预瞄非线性扩张状态观测器抗干扰

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    基于Energy-Metrics的训练飞行数据异常识别方法

    曾琛
    10993-11001页
    查看更多>>摘要：训练飞行的首要前提就是保证人机安全,通过分析飞行数据来监控和评估飞行质量成为提高安全性和训练质量的手段之一.基于Energy-Metrics(能量度量)的异常飞行数据分析方法可为分析训练飞行安全分析提供帮助.提出了一种在训练飞行进近着陆阶段基于能量度量的异常飞行数据识别方法,首先,通过基于能量度量指标方法为飞行数据生成特征向量,然后,借助具有噪声的基于密度的聚类方法(density-based spatial clustering of applications with noise,DBSCAN)聚类和单类支持向量机(support vector machine,SVM)方法,对能量度量的指标数据特征向量进行飞行异常检测和识别.通过将模拟异常飞行数据隐藏在实际飞行数据中进行飞行数据的检测和识别,证明该方法的异常数据检测成功率为95％以上,且使用不同能量度量指标识别出的异常飞行数据具有高达98％的一致性,证明了该方法在识别异常飞行数据上具有较强的有效性和鲁棒性,为训练飞行回顾性安全分析提供有力的帮助.

    能量指标训练飞行安全分析数据挖掘

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    基于响应面法的固定翼无人机V形尾翼轻量化设计

    朱贺杨利明
    11002-11010页
    查看更多>>摘要：V形尾翼由于其出色的气动性能和相对较轻的质量,在大展弦比、长航时的察打一体式无人机上有广泛的应用.轻量化设计是提升无人机续航时间的主要途径,基于响应面法,对设计得到的V形尾翼的翼展长度、翼肋数量以及蒙皮厚度进行了优化,得到了一种新型V形尾翼构型,通过强度校核、模态分析及外流场仿真分析对比,结果表明新得到的V形尾翼在满足强度和结构动态特性要求的同时,能够保持气动性能的相对稳定,结构质量相比优化前降低22.88％.最后采用熔融沉积建模(fused deposion modeling,FDM)增材制造技术对得到的轻量化V形尾翼进行试制,对比优化前后V形尾翼的质量,变化幅度与仿真基本一致,证明该设计方法可行.

    V形尾翼响应面优化外流场仿真轻量化设计有限元分析优化

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    高效展开飞网构型动力学仿真

    李光强庞兆君竺伟梁
    11011-11018页
    查看更多>>摘要：在空间飞网防护的展开阶段,网面中部质量大导致飞网出现快速回弹现象,严重影响着飞网展开性能.为提升质量非均匀分布的飞网展开率,基于四边形平面飞网,采用弹簧质点法建立飞网展开动力学模型,在不改变飞网总体质量的前提下,通过优化网目结构使飞网质量趋向于均匀化,既不影响展开位移和展开时间,又能够提升飞网展开率.数值仿真对比两种常见不同结构飞网在优化前后的展开性能,结果表明,对于质量非均匀分布的飞网,通过优化拓扑结构和网目结构对其展开率有明显的提升.

    空间飞网网目结构弹簧质点飞网防护优化

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    从能耗双控到碳双控:多视角下的政策对比

    唐浪汪鹏任松彦
    11019-11029页
    查看更多>>摘要：为探究能耗双控与碳排放双控政策差异,通过构建全国动态一般均衡(computable general equilibrium,CGE)模型,创新性地利用模型中碳约束能间接影响能耗变化这一特性,在同时满足总量与强度目标前提下,模拟了能耗双控政策与碳排放双控政策并进行多视角对比分析.结果表明:只加大碳限制力度对经济发展不利,严格碳限制情景相对基准情景国内生产总值(gross domestic product,GDP)损失超过0.15％;限制对象为高耗能行业相对全行业促进能源转型更明显,2030年限制高耗能行业情景一次能源结构中电力占比相较限制全行业情景多0.10％～0.15％,另外限制全行业对促进就业明显,"十四五""十五五""十六五"相对基准情景就业分别增加10.5万、29万、62.3万人;双控政策对比来看碳双控更优,因为在相同碳排放量约束下碳排放双控情景比能耗双控情景能源消费需求多0.3亿t标煤,能更好符合能源消费量弹性控制.通过模型模拟的结论,得出政策启示:需要在完善能耗双控的基础上过渡到以碳排放总量和强度为主的指标考核体系;应当优先针对高耗能行业开展碳排放总量控制考核;积极稳健地扩大碳市场覆盖范围并加强政府有效监管.

    能耗双控碳双控碳交易CGE

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