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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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    浙江省传统村落与非物质文化遗产分布空间错位及其分异成因

    张运兴路晨晨高洁张柏恩...
    15619-15629页
    查看更多>>摘要：为明确浙江省传统村落与非物质文化遗产(简称"非遗")空间分布的现实关系及形成机理,以浙江省701个中国传统村落和257项国家级非遗代表性项目为研究对象,利用地理信息系统(geographic information system,GIS)空间分析法、空间错位指数、地理探测器等方法,定量分析了浙江省传统村落与非遗的空间错位特征及其分异成因.结果表明:浙江省传统村落与非遗分别呈"西南密、东北疏""小集聚、大分散"的空间分布特征;浙江省传统村落与非遗分布正向错位区主要集中在浙东北经济较发达、文化事业发展较好的地区,负向错位区主要集中在浙西南经济较落后、地理空间相对独立的地区;博物馆和文化馆数量是浙江省传统村落与非遗空间错位格局形成的关键影响因素,平均坡度、平均高程等自然地理环境是二者空间错位的重要影响因素,常住人口、GDP、第三产业占比、城镇化率、公路里程、人均公共财政支出等社会经济发展环境是二者空间错位的间接影响因素.

    传统村落非物质文化遗产空间错位浙江省

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    城市彩钢板建筑群景观扩张模式及其影响因素:以乌鲁木齐市为例

    雒亚文杨树文李玉清贺鹏程...
    15630-15638页
    查看更多>>摘要：彩钢板建筑在西北部分重点城市中大规模聚集,既表征了城市演变的过程,又在一定程度上影响了城市发展.研究城市彩钢板建筑群时空演化过程为城市景观格局分析提供新的视角和数据,有助于深入探讨城市景观格局的微观演变过程.以乌鲁木齐市为例,首先综合利用景观指数和多阶邻接度指数,分析彩钢板建筑群景观格局变化与景观扩张模式,进而结合地理探测器模型,探究2005-2020年乌鲁木齐市彩钢板建筑群景观格局变化规律的影响因素.结果表明:乌鲁木齐市彩钢板建筑群扩张主要以大型彩钢板建筑为主,并大量聚集在工业园以及工业用地集中的地带,米东区和头屯河区是彩钢板建筑扩张速度最快的地区.彩钢板建筑群扩张以蔓延式扩张为主,其扩张趋势逐年减弱.整体分布方式由离散分布逐渐向紧凑转变,城市用地效率也在不断提高.交通因素是制约彩钢板建筑群扩张的重要因素.各因子之间均为双因子增强,其中交通条件与其他因子交互作用最为显著.

    彩钢板建筑群景观格局多阶邻接度指数地理探测器建筑群扩张

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    基于NSGA-Ⅲ和TOPSIS的水轮机调速器PID参数整定方法

    王子伟张志高蔡卫江张伟...
    15639-15645页
    查看更多>>摘要：大量新能源并入电网,对水电的运行提出了更高的要求.为了提高水电的调节特性,提出一种考虑综合调节特性的水轮机调速器比例积分微分(proportional integral derivative,PID)控制参数整定方法.首先,基于特征线法和水轮机特性曲线建立了水轮机调节系统模型.其次,基于第三代非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm Ⅲ,NSGA-Ⅲ),以转速的时间乘绝对误差积分准则(integrated time and absolute error,ITAE)和超调量为目标,以比例调节系数,积分调节系数和微分调节系数为决策变量,得到帕雷托(Pareto)解集.最后,基于优劣解距离法(technique for order preference by similarity to ideal solution,TOPSIS),以增减负荷工况下的功率反调,超调量,稳定时间,机组水头极值,转速ITAE和超调量为指标,最终得到综合调节特性最好的PID参数.结果表明:该PID参数整定方法可以有效提升水轮机的综合调节特性,为实际工程中PID参数的选取提供理论依据.

    水轮机调节系统非支配排序遗传算法(NSGA)优劣解距离法(TOPSIS)比例积分微分(PID)参数优化水轮机

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    基于仿真优化的不确定性条件下集装箱多式联运路径优化

    王天旻魏代梅王为汉唐国磊...
    15646-15654页
    查看更多>>摘要：考虑运输服务时间和中转服务时间的不确定性,探究集装箱多式联运路径优化问题.首先,分析多式联运运输过程中服务时间在不同起运时刻及同一起运时刻的不确定性特征;其次,以中转节点集货时间窗和运到期限时间窗为约束,将起运时刻和运输路径作为决策变量,建立最小化运输成本、中转成本、堆存成本、滞留成本、延迟成本和碳排放成本的多式联运路径优化模型;最后,利用AnyLogic仿真软件建立多式联运运输仿真模型,并联合OptQuest优化求解器求解优化模型.以山东省小清河复航工程为背景,建立山东省与日韩贸易的集装箱多式联运网络及优化模型.通过比较服务时间确定性和不确定性下的多式联运的最优运输路径和起运时刻,认为考虑时间的不确定性是稳定可靠的运输方案,也说明基于仿真优化求解不确定性条件下多式联运路径优化问题的可行性.

    多式联运集装箱路径优化时间窗约束不确定性

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    新型三维格栅修补坑槽的界面力学特性数值研究

    侯景煜肖成志丁鲁强王清洲...
    15655-15664页
    查看更多>>摘要：针对传统路面坑槽修补界面存在易脱落和耐久性差的问题,提出采用新型三维格栅用于坑槽修补界面增强,并借助有限元数值方法,综合对比研究修补填料弹性模量、修补深度和荷载位置对有、无三维格栅增强层时的界面力学响应影响.结果表明:坑槽修补界面采用三维格栅增强层可改善界面受力,并显著降低坑槽修补界面处剪应力和拉应力,且填料弹性模量越大,减小效果越明显;增强坑槽修补深度导致底面剪应力和拉应力逐渐减小;坑槽顶面荷载最不利位置为坑槽侧面界面处,而三维格栅界面增强层能显著降低各应力峰值.

    坑槽界面力学特性模量比三维格栅数值分析

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    地铁隧道下穿桥梁桩基托换变形与力学特性

    程家军刘远明郑滔王文杰...
    15665-15675页
    查看更多>>摘要：地铁建设的快速发展不可避免地会造成地铁线路与既有桥梁桩基的交叉工程冲突,为保证高架桥的安全和同步完成地铁隧道的施工,需对高架桥进行桩基托换.以贵阳市轨道交通3号线花果园西站—花果园东站区间隧道下穿贵黄路高架桥为研究对象,利用有限元软件对桩基托换全过程和隧道施工穿越过程进行了数值模拟,并与现场监测数据相对比分析,验证数值模拟结果的准确性,并研究托换过程中桥梁变形与桩基受力变化规律.结果表明:采用被动托换技术和托换承台作为承载结构对桥梁进行桩基托换,桥梁上部结构荷载在既有桩截断后能有效传递给托换体系,桥墩呈先隆起后沉降再趋于稳定的规律,桥梁与桩基变形与托换体系受力均在安全范围内,托换桩受力与沉降并不均匀;隧道施工穿越并未对新建托换体系造成太大影响,该桩基托换方案是安全可行的.

    桩基托换数值模拟地铁隧道监测数据

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    土岩复合地层盾构掘进速度预测模型

    吴帆李文杰贾永刚华福才...
    15676-15685页
    查看更多>>摘要：为了解决土岩复合地层盾构掘进速度难以预测的难题,结合滚刀破岩过程和刀盘受力特征,分析复合地层滚刀破岩机理和复合地层对盾构掘进性能的影响;而后,基于深圳地铁12号线,收集掘进参数、地层参数、渣土等信息,确定土岩复合地层掌子面信息,建立包含9个土岩复合地层区间段的数据库;最后,通过多元非线性回归分析,提出以掌子面土体占比和岩层掘进速度均值为主要影响参数的土岩复合地层掘进速度预测模型.预测模型的掘进速度预测值与实测值之间的相关性系数为0.85,预测结果可靠.通过模型参数分析,掌子面土体占比超过临界值0.8后,盾构掘进速度变化异常敏感,低于临界值时,掘进速度缓慢降低,并趋于岩层掘进速度均值.研究成果可为土岩复合地层盾构施工参数优化和施工规划提供参考.

    盾构施工预测模型复合地层掘进速度掌子面土体占比

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    水平旋喷拱棚缺陷对其预支护效果影响探析

    朱江伟温维斌阳军生陈昭阳...
    15686-15693页
    查看更多>>摘要：为探究水平旋喷拱棚缺陷对其预支护效果的影响,依托实际工程,设计缩尺模型试验,探究旋喷桩在不同桩芯咬合距下,拱棚变形以及地层沉降变化规律.运用PLAXIS 3D有限元软件模拟隧道开挖,探究桩体存在缺陷对拱棚变形趋势以及加固效果的影响.模型试验结果表明:拱棚桩芯咬合距越大,对应地表沉降和挠度越大,当咬合距增大50％时,地表沉降和挠度分别增大22％和33％;数值分析结果表明:拱棚咬合面积降低和地层渗透系数增大均会使得掌子面挤出变形加剧,咬合面积下降至25％时,变形增大了 78.77％,地下水会带动周遭土体从缺陷处渗入掌子面,此时拱棚在缺陷边缘处出现应力集中现象,最大压应力增大了 110％,缺陷处最大主应力由压应力变为拉应力,预支护效果会大幅下降,因此在工程中成桩时需严格把控桩芯咬合质量.

    预支护数值计算模型试验缺陷变形应力集中

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    基于随机森林的高速公路变路径偷逃费行为识别

    邹杰曹宏禄李平安黄诗音...
    15694-15700页
    查看更多>>摘要：为提高高速公路变路径偷逃费行为识别效率,针对改变路径偷逃费行为进行研究,建立一种基于随机森林的高速公路变路径偷逃费行为识别模型,能够有效识别该类偷逃费行为,协助高速公路相关管理部门追缴偷逃费用.首先,分析原始收费数据,筛选出与本次研究相关的字段,经过运算得到12个模型可输入的初始特征;然后,通过计算各个特征的方差膨胀因子(variance inflation factor,VIF)和容忍度(tolerance,TOL)值来剔除存在共线性的特征,并利用Boruta算法筛选高重要性特征("行驶方向是否一致""入出站是否一致""通行时间"和"最小费额里程");其次,使用SMOTETomek综合采样技术来平衡数据集;再其次,利用网格搜索法对随机森林进行超参数调优;最后,利用所建立模型进行训练和识别,并与基准模型的识别效果进行对比.结果表明:所建立模型能够更好地对高速公路变路径偷逃费行为进行识别,Macro-F1分数达到了 0.966,优于极限梯度提升(extreme gradient boost,XGBoost)(0.943 1)、决策树(decision tree,DT)(0.956 3)和梯度提升决策树(gradient boosting decision trees,GBDT)(0.938 2),能够为运营管理部门稽查该类偷逃费车辆提供参考.

    随机森林(RF)改变路径偷逃费Boruta算法数据不平衡处理

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    新手起飞阶段爬升高度异常的关键预测参数

    孙守众张宜静吴桐
    15701-15707页
    查看更多>>摘要：起飞阶段是飞行任务成败的关键,而恰当的爬升高度则能确保起飞成功.为了预测和评估爬升高度异常现象,探究导致爬升高度异常的关键预测参数.研究基于虚拟现实(virtual reality,VR)飞行模拟器,聚焦塞斯纳(Cessna152)机型的起飞阶段,招募31名参试者参加模拟飞行任务实验,采集180个新手飞行的有效数据样本.以模拟器的快速存取记录器(quick access recorder,QAR)数据为基础,通过聚类和相关性分析得到影响爬升高度异常的关键QAR参数,进而采用回归分析探寻这些关键参数与爬升高度异常的关系.结果表明:平均飞行速度和最大仰角是影响飞行高度的主要QAR参数,且两者共同解释了爬升导致高度异常的70.2％.

    爬升高度异常飞行训练快速存取记录器(QAR)数据虚拟现实(VR)

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