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吉林大学学报(工学版)
ISSN 1671-5497
CN 22-1341/T
主 任:张祥合
编 辑:曹 敏 程仲基
    赵莹莹 赵浩宇
电 话:0431-85095297
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1. 道路交通基础设施韧性研究现状及展望
黄晓明,赵润民
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (6): 1529-1549.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221350
摘要823)   HTML35)    PDF(pc) (1907KB)(601)    收藏

自韧性概念被引入交通运输领域以来,韧性交通已经受到交通领域研究者的广泛关注。具有良好韧性的道路交通基础设施结构,能够有效应对自然、人为等各种灾害,进一步满足交通强国建设的高效交通和安全交通需求。为了明确国内外道路交通基础设施韧性的研究现状,本文从道路交通基础设施韧性的定义、度量方式、韧性提升技术等方面出发,综述了道路交通基础设施韧性研究成果,论述了未来道路交通基础设施韧性研究,尤其是韧性提升技术的发展方向和研究重点。分析表明,针对道路交通基础设施韧性的研究,主要集中在路网整体的交通网络组织规划层面,对于基础设施结构本体的韧性研究相对较为分散,缺乏统一全面的定义和度量标准。此外,在针对结构韧性的灾变破坏机理研究中,缺乏对全要素、结构系统间耦合等更为全面的研究认识,难以揭示灾变衍化的链式过程和突变特性。因此,对未来道路交通基础设施韧性的研究,应进一步揭示不同类型设施结构的灾变分析理论和方法,针对道路交通基础设施结构韧性建立全面统一的定义和度量标准,同时从预警监测、结构安全和韧性提升、柔性运行和灾后恢复等角度出发,形成并推广道路交通基础设施韧性提升的相关技术。

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2. 沥青-集料黏附和剥落研究进展
赵胜前,丛卓红,游庆龙,李源
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (9): 2437-2464.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221433
摘要391)   HTML21)    PDF(pc) (2397KB)(384)    收藏

针对沥青-集料之间的黏附性能,对国内外黏附和剥落机理、评价体系、影响因素和改善措施4个方面的研究成果进行了综述。黏附的形成和失效是涉及物理、化学、热力学及微观力学的复杂过程,界面特征受材料特性、混合料空隙、沥青膜厚及外界环境等因素影响,不同试验体系致力于开发既能模拟损伤发生过程又能评估混合料适用性的方法,进而保证路面使用寿命。最后,结合已有研究内容,对未来研究方向进行了展望。

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3. 减振镗杆振动控制研究进展
刘强,高大湧,刘献礼,贾儒鸿,周强,白峥言
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (8): 2165-2184.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211099
摘要363)   HTML23)    PDF(pc) (3956KB)(612)    收藏

针对深孔镗削过程中由于镗杆的长径比较大而易产生振动,从而影响加工质量与效率的问题,根据镗杆减振方式的不同,梳理了被动控制、半主动控制和主动控制3种振动控制方式的具体结构、减振机理、特点、不足及发展趋势,综合分析表明减振镗杆的结构、材料、控制方法是目前的研究重点。随着结构设计、材料科学、减振机理、控制理论、大数据、人工智能等技术的不断发展,减振镗杆研究逐渐趋向多元化、集成化、智能化。同时,智能化是减振镗杆新的发展方向。

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4. 车用智能材料发展现状综述
沈传亮,马骁远,于婧,叶瑞章,岳玉冰,高振海
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (7): 1873-1891.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221342
摘要344)   HTML32)    PDF(pc) (2472KB)(430)    收藏

作为新一代车用材料,智能材料为实现汽车轻量化、智能化等设计目标提供了新的研究方向和设计思路。为进一步推动车用智能材料的研究进程,本文针对压电材料、磁流变材料以及形状记忆合金3种智能材料分别展开综述,阐述了各类材料的特殊性质,系统总结了在汽车能量回收、结构振动抑制、传感器、执行器、安全防护等重要研究领域的国内外研究成果。最后,分析了目前车用智能材料商用化存在的挑战,并指出了未来研究的方向。

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5. 桥梁抗震结构体系发展述评:从延性到韧性
江辉,李新,白晓宇
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (6): 1550-1565.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221496
摘要326)   HTML10)    PDF(pc) (2285KB)(259)    收藏

为加快桥梁震后修复、减轻震灾损失,对韧性结构体系在桥梁中的应用研究进行了系统梳理、总结和展望。首先,回顾了韧性结构体系的发展历程。其次,从抗震机理和工程应用的角度,阐述了韧性结构体系和延性结构体系的异同,着重介绍了实现桥梁抗震韧性的重要途径——摇摆结构体系,论述了当前4种典型摇摆结构体系的工作机理、滞回曲线和工程应用。再次,从摇摆结构体系、自复位耗能装置和抗震设计方法等方面对桥梁韧性结构体系的国内外前沿进展进行了梳理、总结。最后,对桥梁韧性结构体系的现存问题和发展趋势进行了归纳和展望。

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6. 基于AMESim的恒流量控制阀流量特性分析
王佳怡,刘昕晖,王展,陈晋市,韩亚方,王禹琪
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (9): 2499-2507.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211265
摘要266)   HTML6)    PDF(pc) (1704KB)(260)    收藏

为研究恒流量控制阀的流量恒定机理,依据某型号阀的实际结构对影响恒流量控制阀特性的阀口过流面积及梯度因素进行分析。首先,建立其数学模型、控制理论模型和动态系统传函框图,定性分析了这些因素对恒流量控制阀特性的影响;然后,建立其AMESim仿真模型,分析了这些因素对该阀稳态特性和动态特性的影响机理,并通过实验验证了仿真模型的可靠性。结果表明:恒流量控制阀结构存在级间负反馈,补偿节流孔两侧压差可降低流量调节偏差;调节压力补偿器阀口过流面积有助于改善恒流量控制阀的稳态特性;调整压力补偿器阀口过流面积梯度可显著改善恒流量控制阀的静、动态特性。

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7. 基于光纤传感技术的路面结冰智能监测研究进展
赵晓康,胡哲,张久鹏,裴建中,石宁
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (6): 1566-1579.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230037
摘要251)   HTML7)    PDF(pc) (1461KB)(339)    收藏

为了促进道路安全性智能感知技术应用,对国内外有关光纤传感路面结冰状态智能监测的研究进展进行了综述。首先,揭示了光纤式路面结冰检测原理;随后,经过分析不同光纤性能指标、常用探头分布模式以及多种弱信号检测方法,构建了光纤式路面结冰检测系统;然后,探讨了常见的结冰检测数据预处理及其厚度分析方法,并概括主要环境影响因素和提升检测效果的措施,分析了适用于光纤式路面结冰检测传感器的埋设工艺;最后,归纳并总结了当前结冰路面监测及预警研究现状,论述了现有研究存在的问题并尝试对路面结冰状态智能感知的发展方向进行展望。

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8. 基于一种深度学习模型的土壤湿度预测
耿庆田,刘植,李清亮,于繁华,李晓宁
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (8): 2430-2436.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220125
摘要227)   HTML11)    PDF(pc) (992KB)(246)    收藏

针对传统基于深度学习的水文预测模型在反映土壤水分时空特异性有一定局限性的问题,提出了一种具有channel-agnostic和spatial-specific结构的时空预测深度学习模型。该模型通过spatial-specific性质在不同空间位置自适应分配网络权值提取不同区域土壤湿度的空间特征;通过channel-agnostic性质用一维卷积提取单个grid点通道中土壤湿度和predict的时间特征,准确捕获单点的土壤湿度和其预测因子的变换关系,将lagged和预测因子作为模型输入在单个网格点进行预测。实验结果表明:本文模型的预测能力相较于传统DL模型有很大提升,在中国北方区域,模型决定系数(R2)相较于卷积神经网络(CNN)提高了80%。

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9. 基于深度学习与图像处理的蔬菜苗期杂草识别方法
金小俊,孙艳霞,于佳琳,陈勇
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (8): 2421-2429.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211070
摘要223)   HTML11)    PDF(pc) (1967KB)(223)    收藏

对苗期青菜及其伴生杂草进行识别试验,提出了一种基于识别蔬菜进而间接识别杂草的独特方法,该方法结合深度学习和图像处理技术,可以有效降低杂草识别的复杂度,同时提高识别的精度和鲁棒性。首先,采用神经网络模型对青菜进行识别,并标记边框;然后,将青菜边框之外的绿色目标视为杂草,利用颜色特征将其分割,并通过面积滤波得到滤除噪点后的杂草区域;为探究不同深度学习模型对青菜识别的效果,选取SSD模型、RetinaNet模型和FCOS模型,以F1值、平均精度和检测速度3个评价指标进行对比分析。结果表明,SSD模型为青菜识别最优模型,拥有最高的检测速度和较优的识别率,其在测试集的F1值、平均精度和检测速度分别为95.4%、98.1%和31.0 f/s;改进后的MExG因子能有效识别杂草,分割后的杂草形态完整且轮廓清晰。本文提出的蔬菜田杂草识别方法具有高度的可行性和极佳的应用效果,可为相似作物田杂草识别提供技术参考。

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10. 基于用户画像的电动汽车充电负荷预测方法
黄学劲,钟锦星,路京雨,赵霁,肖伟,袁新枚
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (8): 2193-2200.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211130
摘要222)   HTML19)    PDF(pc) (1137KB)(348)    收藏

为合理评估各种因素对充电负荷的影响,引入用户画像这一概念,通过对车辆充电行为数据的特征构建,提取生成能够描述用户充电行为的典型用户画像,发现通过调整不同类型用户的比例能够调整负荷曲线形状,并通过实际算例分析了用户行为特征和属性特征对充电负荷形态、峰谷时间、负荷率等关键电网指标的影响,从而为合理地引导用户有序充电、考虑电动汽车充电负荷的电网规划扩容等工作提供了依据。

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11. 包括面内动态特性的UniTire轮胎模型
郭孔辉,黄世庆,吴海东,卢荡
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (12): 3305-3313.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220093
摘要202)   HTML20)    PDF(pc) (1769KB)(218)    收藏

将轮胎低频操稳模型与高频耐久模型进行统一,提出了包括面内动态特性的UniTire 轮胎模型。稳态UniTire是轮胎动态系统的零频输出,当轮胎运动输入信号频率无限大时,轮心力的输出为零,以此为边界条件,建立了轮胎动态系统的传递特性。考虑到整车虚拟试验场仿真中轮心的载荷历程主要受轮胎刚性环模态影响,即平面内频率小于100 Hz,平面外小于60 Hz,更高的频率成分对轮心的载荷分析贡献不大,故建立了满足边界条件的二阶传递模型。本文模型不追求特定输入下轮胎输出的精确数值,模型参数少、容易辨识,满足频域边界条件,体现了主要频带信号的传递特性。最后,利用典型轮胎动态试验数据进行轮胎模型参数辨识和试验验证。结果表明,本文模型能够准确地表达轮胎面内动态特性。

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12. 基于姿态估计的物体3D运动参数测量方法
王连明,吴鑫
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (7): 2099-2108.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210981
摘要197)   HTML5)    PDF(pc) (1987KB)(227)    收藏

针对传统的物体3D运动参数测量方法存在测量成本高昂、数据融合复杂、提取特征少等问题,提出了一种基于姿态估计的物体3D运动参数非接触式测量方法。首先,使用高帧率同步采集设备从不同视角捕获物体运动视频,弥补了单视角捕获目标容易出现盲区的缺点。其次,使用基于深度迁移学习的2D姿态估计框架DeepLabCut训练目标的2D姿态估计模型,利用模型估计物体不同视角的2D姿态,弥补了传统视觉方法提取特征少的缺点。再次,基于三角测量原理融合不同方向物体的2D姿态估计为3D姿态估计。最后,根据测量需要,利用3D姿态估计的结果可以计算物体指定关键点的位移、速度、姿态角、频率等3D运动参数。以行星摆和人手的运动测量为例,测量了二者的3D运动参数并分析了误差来源以及本研究的优缺点。实验结果表明,系统测量准确,可视化结果正确反映了实验对象的运动情况。该方法为非接触式测量物体3D运动参数提供了新的思路。

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13. 基于高分辨率网络的视杯和视盘的联合分割
郭晓新,李佳慧,张宝亮
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (8): 2350-2357.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211082
摘要197)   HTML7)    PDF(pc) (1026KB)(216)    收藏

针对在使用视盘(OD)和视杯(OC)的分割测量杯盘比(CDR)来诊断青光眼的过程中,与视盘分割相比视杯分割仍存在分割精度上的困难,提出了一种深度学习体系结构MS-HRNET,用于视杯和视盘的联合分割。它是一种基于HRNET的改进架构。通过在HRNET中添加多尺度输入,可以弥补特征提取过程中的信息丢失。结合多尺度空间和通道注意机制,提取图像深层信息。通过添加侧输出层,指导网络的早期训练。实验表明:该算法在Drishti-GS1和REFUGE数据集上的分割效果优于现有的视杯和视盘分割方法。

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14. 基于混合动力汽车正时齿形链系统的振动噪声特性
程亚兵,杨泽宇,李岩,安立持,徐泽辉,曹鹏宇,陈璐翔
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (9): 2465-2473.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211234
摘要196)   HTML13)    PDF(pc) (2170KB)(259)    收藏

基于混合动力乘用车的特殊工况要求,在对发动机正时齿形链系统进行结构设计的基础上,进行了正时齿形链系统的振动噪声特性研究。通过建立正时齿形链系统的动力学模型,分析了其动力学特性,并获得了振动分析所需边界条件;基于有限元分析方法,通过模态分析和频率响应分析了正时齿形链系统的振动特性,同时,以正时齿形链系统的振动特性为输入条件进行齿形链系统的声学边界元仿真分析,并对声压-频率响应曲线以及噪声的分布情况进行了研究。结果表明,该正时齿形链系统具有优异的振动噪声特性,本文方法可为混合动力汽车的减振降噪工作提供参考。

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15. 旋转角度优化下的五轴数控机床后置处理算法
蔡安江,刘晨阳,王沛彭
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (9): 2493-2498.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220472
摘要193)   HTML2)    PDF(pc) (830KB)(191)    收藏

针对五轴数控机床(CNC)在运行过程中旋转轴角度偏移较大会影响刀具路径控制的问题,提出了旋转角度优化下的五轴数控机床后置处理算法。该算法首先对机床基本结构展开具体分析,使用Hausdoff距离获取机床实际加工曲面与差值曲面之间的匹配误差,并通过误差补偿方法对获取的误差实施补偿处理,依据处理结果完成机床旋转轴角度优化;然后,基于优化结果建立机床坐标系统,通过坐标的变换结果开发机床后置处理器并集成至相关软件中,实现机床的后置处理。实验结果表明,使用本文算法进行机床后置处理时效果较好。

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16. 基于Fibonacci变换和改进Logistic-Tent混沌映射的图像加密方案
郭现峰,李浩华,魏金玉
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (7): 2115-2120.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220799
摘要193)   HTML6)    PDF(pc) (889KB)(276)    收藏

利用混沌映射构造的密码算法具有密钥空间大、安全性高、性能优越等特点,适合加密数据量大、关联性强的多媒体数据。为了进一步提高此类算法的安全特性,很多学者采用复杂的多维混沌迭代加密数据,但同时也增加了计算复杂度。为了降低计算复杂度、提高加解密过程的计算性能,本文利用Fibonacci变换和Logistic-Tent复合混沌映射的优点增强加密过程中的置乱-扩散效果,构造了一个新的图像加密算法。安全性分析和仿真实验证明,本文算法不仅加解密速度快,还能有效抵御暴力破解、信息熵攻击、差分攻击和统计类图像攻击,应用和推广价值较强。

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17. 车辆侧倾驱动机构设计与试验
刘平义,李晓婷,高偌霖,李海涛,魏文军,王亚
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (8): 2185-2192.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211137
摘要189)   HTML11)    PDF(pc) (1617KB)(208)    收藏

为提高重心较高的车辆弯道行驶稳定性,根据车辆侧倾产生的重力矩与离心力矩平衡避免车辆转弯侧翻的技术方案,设计了一种车辆侧倾驱动机构,采用矢量多边形法建立侧倾驱动机构运动学模型,并分析侧倾驱动与侧倾执行参数之间的关系。研制了应用侧倾驱动机构的主动侧倾倒三轮样车并进行S形轨迹转弯侧倾试验研究,以理论侧倾执行参数为目标参数,求解电机工作的理论值并作为输入条件,对比分析了电机与车辆侧倾参数的理论与试验数据,试验结果表明:试验数据与理论分析数据具有一致性,侧倾角均方根误差为0.89°,能防止车辆转弯侧翻,验证了侧倾驱动机构设计方案可行、运动学分析计算正确及车辆侧倾驱动控制可靠。

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18. 赛车俯仰运动下的气动特性
张喆,宋世达,王国华,张英朝
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (8): 2201-2211.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211091
摘要186)   HTML7)    PDF(pc) (2695KB)(203)    收藏

确定了俯仰姿态的仿真工况并对赛车进行各工况下的整车外流场仿真分析。探究了各俯仰工况下的气动特性及各气动部件之间的相互影响,通过分析车身周围的流场变化得到了各工况之间气动数据差别的原因。通过分析仿真结果可知,所有工况下赛车的气动负升力主要由车身、前翼和尾翼提供,而前、后车轮主要提供气动升力。赛车的气动阻力主要由车身和尾翼产生,两者之和占比超总阻力75%,前、后车轮的气动阻力之和所占比例仅为10%左右。当赛车身姿态发生俯仰变化时,前翼、尾翼、离地间隙的变化和各气动部件间的交互作用导致整车气动特性发生改变。结果表明:在俯仰角度为-1.0°工况下,整车气动升阻比最大,在各俯仰工况中赛车气动效率最高,总气动负升力的绝对值最大,总气动阻力相对较小,气动俯仰力矩最小,此工况下赛车的综合性能较好。

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19. 螺栓预紧连接可靠性灵敏度分析
黄贤振,孙楷铂,栾晓刚,胡兵
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (8): 2219-2226.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211164
摘要183)   HTML6)    PDF(pc) (1085KB)(247)    收藏

针对传统的螺栓预紧失效分析方法认为螺栓参数是确定的,而在实际螺栓连接中,各种结构参数的随机性将造成较大的分析误差的问题,考虑随机因素的影响,建立了一个螺栓预紧失效行为的有限元分析模型,以螺纹处的应力值是否超过屈服强度为判别条件进行可靠性分析,计算各参数对连接结构失效现象的灵敏度。研究结果表明:螺栓大径的变化对螺栓静强度失效的现象影响最大,材料的泊松比对其影响次之;螺栓连接的可靠度会随螺栓牙型角、螺距和材料泊松比的增大而增加,随螺栓大径以及材料的密度、弹性模量的增大而减小。

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20. 基于多尺度特征和注意力机制的轻量级虹膜分割模型
霍光,林大为,刘元宁,朱晓冬,袁梦,盖迪
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (9): 2591-2600.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220044
摘要182)   HTML5)    PDF(pc) (1803KB)(262)    收藏

针对基于深度学习的虹膜分割模型存在参数量大、计算量大、占用空间大的问题,提出了一种轻量级的虹膜分割模型。首先,将Linknet中特征提取网络替换为改进的轻量级网络MobileNetv3。这种设计在保持准确性的同时显著地提高了模型效率。其次,为了减少虹膜特征信息丢失,设计了一个多尺度特征提取模块。再次,引入了通道注意力机制,抑制无关噪声,加大虹膜区域的权重。最后,在3个虹膜数据库上将本文模型与其他虹膜分割模型进行比较,结果表明,本文模型在虹膜分割准确率和效率之间取得了更好的平衡。

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21. 基于深度强化学习的自动驾驶车辆专用道汇入引导
张健,李青扬,李丹,姜夏,雷艳红,季亚平
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (9): 2508-2518.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220106
摘要179)   HTML12)    PDF(pc) (2508KB)(260)    收藏

为满足自动驾驶车辆(CAV)与人工驾驶车辆混行过程中安全和效率的需求,自动驾驶车辆专用道应运而生。当高速公路内侧车道设为自动驾驶车辆专用道时,引导自动驾驶车辆从普通车道汇入至专用道的策略研究具有重要的理论意义和实际价值。首先,设计专用道入口并提出车辆控制规则;其次,以使更多自动驾驶车辆换道至专用道为目标,基于深度强化学习,选择换道信号动作引导车辆换道;最后,通过Python语言编译进行数值仿真验证。结果表明:在自动驾驶车辆渗透率、到达专用道自动驾驶车辆比例等不同因素构建的9种场景下,本文算法能够快速收敛;能够有效引导自动驾驶车辆汇入专用道,保证通行效率;相较无信号控制情况,渗透率为20%~40%时,第2车道交通拥堵显著减少;在两段式专用道入口场景下,CAV换道至专用道的比例比单入口场景明显提高。所提出的策略具有较好的适用性,能为工程建设提供参考借鉴。

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22. 基于深度神经网络的物联网安全态势自动辨识算法设计
刘鹏举
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (7): 2121-2126.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220370
摘要178)   HTML7)    PDF(pc) (925KB)(173)    收藏

针对网络未知的攻击威胁对物联网安全态势带来的影响,为了提升辨识效果,提出一种基于深度神经网络的物联网安全态势自动辨识算法。通过网络木马及DDos攻击分析物联网的安全威胁,获取物联网安全态势要素,通过建立病毒入侵的物联网安全状态分布模型,提取物联网安全态势特征,将深度神经网络与深度堆栈编辑器相结合,对提取的安全态势特征进行训练,利用最终训练结果判定物联网安全态势性能,完成物联网安全态势自动辨识,实现物联网安全态势自动辨识算法设计。实验结果表明,通过对该算法进行识别效果对比测试、召回率测试、F1值测试和识别运行时间测试,验证了该算法的精准度高、实用性强。

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23. 基于时间序列模型的文本数据压缩存储算法
翁渊瀚,李南
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (7): 2109-2114.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220348
摘要178)   HTML4)    PDF(pc) (865KB)(330)    收藏

为了降低文本数据历史数据量,提升文本数据压缩存储效率,提出一种基于时间序列模型的文本数据压缩存储算法。采用小波阈值去噪方法估计并消除文本数据的误差和噪声;从文本数据特征角度,通过细节描述特征,设定特征类型之间的组合和继承关系,组建时间序列模型。将经过预处理的文本数据采用时间序列模型转换为结构近似的二进制编码字节,通过异或操作对结果中的冗余部分进行压缩处理,同时将压缩的数据存储到对应的数据库中,最终完成文本数据压缩存储。仿真实验结果表明,本文算法可以有效提升压缩性能,获取更优的文本数据压缩存储结果。

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24. 考虑能耗的进出站驾驶风格分类及识别模型
张雅丽,付锐,袁伟,郭应时
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (7): 2029-2042.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211000
摘要176)   HTML4)    PDF(pc) (2003KB)(237)    收藏

为实现对进出站驾驶风格的分类与识别,基于纯电动公交车自然驾驶过程中的进出站片段数据,选取14个驾驶行为表征指标,利用主成分分析法对指标降维,建立K-means聚类模型将进出站片段聚为3类;以经济性、动力性和舒适性为语义解释的3个维度,对3类群集语义解释为耗能激进型、一般型和节能舒适型;建立三层BP神经网络模型,实现进出站驾驶风格的在线识别。模型验证发现,识别模型各评价指标值均处于0附近,且模型平均识别率为93.52%,可以较好地实现对任意进出站片段的驾驶风格识别。

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25. 基于BPR函数的城市道路间断流动态路阻模型
王殿海,胡佑薇,蔡正义,曾佳棋,姚文彬
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (7): 1951-1961.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211061
摘要173)   HTML3)    PDF(pc) (2956KB)(153)    收藏

针对BPR函数在过饱和情况下难以应用、不符合城市间断流特性的局限性进行了改进,重新定义交通需求,提出考虑上下游信号配时影响的城市道路间断流动态路阻函数形式。基于VISSIM路段仿真数据,采用SMOTE过采样算法平衡仿真数据集,标定改进路阻函数。研究表明,在BPR函数中加入绿波宽度占比ω、下游研究相位绿信比gs、转向因子变量sl,能够同时反映信号配时、交通需求对于行程时间的影响。路段自由流行驶时间并非固定值,而是与ω有关,随着ω的增大,可协调程度增加,路段自由流行驶时间减小。

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26. 基于多源数据和响应面优化的公交客流预测深度学习方法
巫威眺,曾坤,周伟,李鹏,靳文舟
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (7): 2001-2015.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210935
摘要173)   HTML1)    PDF(pc) (3101KB)(198)    收藏

提出一种可扩展的深度学习框架实现多源数据预测公交客流。首先,在4个外部因素的基础上,引入3个内部因素作为公交线路客流的解释变量;其次,利用方差缩减法验证了内外部因素之间的耦合关系以及捕获多源数据耦合关系的必要性;然后,利用卷积神经网络中卷积运算处理二维数据的优势,将客流影响因素图像化,构建出小时客流细分矩阵适应其卷积运算,捕获多源数据之间的耦合性。为进一步提高预测性能,将矩阵结构优化问题转化为旅行商问题,运用响应面优化方法对客流细分矩阵结构进行高效优化。最后,以广州市281路公交线路实际数据为例进行验证,结果表明:通过优化小时客流细分矩阵结构,可以有效提高公交客流预测精度,实现数据资源的最优化利用;内部因素的独立效应不显著,而外部因素和内部因素的联合效应却作用显著;在预测精度上,与仅考虑外部因素的结果和其他深度学习模型相比存在一定优势。

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27. 数据驱动的公路桥梁网络全寿命抗震韧性评估
刘振亮,赵存宝,吴云鹏,马迷娜,马龙双
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (6): 1695-1701.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221352
摘要165)   HTML1)    PDF(pc) (1650KB)(272)    收藏

首先,提出了综合考虑各种因素(网络拓扑结构、桥梁性能退化、地震动等)和不确定性的公路桥梁网络抗震韧性评估框架。然后,分析了网络拓扑结构、桥梁抗震性能和路段功能特点,建立了震后公路桥梁网络时变功能模拟方法。接着,提出了基于人工神经网络的公路桥梁地震易损性快速分析方法。最后,以美国旧金山地区公路桥梁网络为例,采用本文方法分析了地震发生前、后公路桥梁网络的功能变化,据此揭示了全寿命服役期内抗震韧性的演化规律。结果表明,本文建立的数据驱动易损性模型拟合优度可达0.73,可以代替需要大量动力时程分析的易损性分析方法,且公路桥梁网络抗震韧性评估结果准确可靠,可以为防灾减灾提供决策依据。

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28. 生物医学命名实体识别的两阶段学习算法
车翔玖,徐欢,潘明阳,刘全乐
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (8): 2380-2387.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211156
摘要162)   HTML3)    PDF(pc) (1161KB)(303)    收藏

针对在生物医学领域中命名实体数据标注成本高、难以获取大量有标签数据的问题,提出了一个两阶段学习框架实现低资源下的中文生物医学命名实体识别。在第一阶段,利用Word2Vec和BERT为基础模型预训练并进行微调,获得特定领域的词向量表示;在第二阶段,将生成的词向量输入到由BiLSTM和条件随机场(Conditional random field,CRF)组成的神经网络中用于最终任务的训练。本文在Yidu-S4k数据集进行实验,结果表明本文算法在少量标签的情况下取得80.94%的准确率,具有较优性能。

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29. 基于联邦学习和自注意力的工业物联网入侵检测
王军,王华琳,黄博文,付强,刘俊
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (11): 3229-3237.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221027
摘要162)   HTML17)    PDF(pc) (1221KB)(241)    收藏

为解决工业物联网网络拓扑结构相对固定、特征低维、数据分布不均衡且相关性低,导致工业分布式环境下入侵检测模型训练效果差的问题,提出了一种基于联邦深度学习算法的工业物联网入侵检测模型——Fedformer。首先,引入并改进Transformer网络模型的编码器结构并嵌合卷积神经网络和门控循环单元,利用注意力机制为工业物联网构建了入侵检测模型;其次,将检测模型融合联邦学习框架,允许多个工业物联网共同构建一个全面的入侵检测模型。在保护本地数据隐私的前提下,提高对工业物联网网络攻击的检测准确率并降低误报率。实验结果表明:在工业网络环境下Fedformer的检测准确率达到98.09%,误报率降低到8.31%。

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30. 高温水浸对T800/环氧树脂基复合材料性能的影响
许良,边钰博,周松,肖景厚
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (7): 1943-1950.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211021
摘要161)   HTML10)    PDF(pc) (1578KB)(93)    收藏

分析了不同温度水浸环境下T800碳纤维/环氧树脂基复合材料的吸湿特性及性能。首先对其进行水浸吸湿试验,再分析其质量变化、吸湿率变化、红外光谱、水浸前后的表面形貌、玻璃化转变温度、压缩强度及层间剪切强度。结果表明,水浸环境温度越高,吸湿速率越快,玻璃化转变温度Tg下降程度越大;经水浸后,试样表面产生裂纹,纤维与树脂基体界面发生破坏,试样的层间剪切强度与压缩强度下降明显。

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31. 考虑偏转的斜齿轮啮合刚度及其振动分析
陈国辉,徐业银,焦映厚
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (7): 1902-1910.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210957
摘要160)   HTML4)    PDF(pc) (1891KB)(176)    收藏

结合啮合接触线长度变化规律,根据斜齿轮啮合存在轴向偏转角时载荷沿轴向分布变化引起的啮合力矩的变化规律,推导了包含时变刚度和偏转刚度的斜齿轮啮合刚度解析表达式,并通过算例与现有实验数据对比验证。研究了不同齿宽和传递扭矩下,新啮合刚度模型的振动响应规律;进一步提出了考虑齿隙的斜齿轮啮合动力学方程,并研究了扭矩和齿隙大小的影响规律。结果显示,给出的斜齿轮啮合刚度解析公式能够较快速、准确地获取啮合刚度波动变化规律,能够很好地反映斜齿轮啮合振动;时变刚度和偏转刚度对斜齿轮传动系统的影响主要表现在具有工程意义的中低转速,随着齿宽增大其影响更明显,随着扭矩增大啮合刚度的时变引起的参数激振响应也随之增大;考虑齿隙的齿轮啮合振动,随着激励增大会经历稳定周期运动、概周期运动再回到稳定周期运动的过程。

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32. 白车身B柱焊接变形模拟及预变形控制方法
周晓,梁燚杰,奚中轩,王宇涛
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (8): 2212-2218.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211086
摘要152)   HTML2)    PDF(pc) (1467KB)(172)    收藏

为解决白车身B柱焊接变形带来的整车匹配及功能性问题,基于有限元方法对车身B柱区域焊接过程进行全工序模拟,预测B柱焊接变形量,结合试验及测量的手段对预测精度进行评估,结果表明:基于有限元方法的B柱焊接变形模拟具有良好的预测精度。提出了带补偿的等截面预弯和变截面预弯两种焊接预变形控制方式,通过多目标优化模型计算预变形量,并结合有限元模拟对两种预变形控制方式进行验证,结果表明:采用两种预变形方式进行尺寸控制的零件经过焊接后均可实现精度符合设计要求的车身尺寸,且采用变截面预弯的控制精度优于带补偿的等截面预弯的控制精度。

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33. 基于点云直方图的回环检测算法和车辆定位方法
李寿涛,李嘉霖,孟庆瑜,郭洪艳
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (8): 2395-2403.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211090
摘要151)   HTML1)    PDF(pc) (1420KB)(96)    收藏

针对智能车辆在城市复杂路段由于全球定位系统GPS信号丢失导致的定位失准问题,建立因子图优化模型对激光雷达和惯性测量单元进行数据融合,提出一种紧耦合框架下的激光-惯性里程计(LIO)车辆定位方法,实时估计车辆状态信息;并提出基于点云直方图的回环检测算法,通过计算车辆当前位置与历史时刻位置间点云的相似度判断车辆是否到达同一位置,进而结合上一次经过该位置时的信息校正车辆当前状态,减少定位误差的积累。KITTI数据集上的测试结果表明:回环检测模块可有效降低LIO的误差积累,带有回环检测模块的LIO具备良好的定位精度。

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34. 基于跨语言预训练模型的朝汉翻译质量评估
赵亚慧,李飞雨,崔荣一,金国哲,张振国,李德,金小峰
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (8): 2371-2379.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220005
摘要150)   HTML10)    PDF(pc) (1204KB)(252)    收藏

针对主流翻译质量评估框架在低资源语料上表现较差,句子嵌入策略单一的问题,提出了一个基于跨语言预训练模型的朝汉翻译质量评估模型。首先,借鉴注意力思想提出一种融合跨层信息和词项位置的句子嵌入方法;其次,将跨语言预训练模型引入翻译质量评估任务中,缓解朝鲜语低资源环境带来的数据稀疏问题;最后,对句向量进行回归,实现机器翻译质量评估任务。实验结果表明:该模型能有效提升朝汉翻译质量评估任务性能,与质量评估任务领域主流模型QuEst++、Bilingual Expert、TransQuest相比,皮尔逊相关系数分别提升了0.226、0.156、0.034,斯皮尔曼相关系数分别提升了0.123、0.038、0.026。

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35. 利用振动提高熔丝成型制品结合颈的机理分析
姜世杰,陈丕峰,胡科,黄绪震,战明
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (7): 1920-1928.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211055
摘要147)   HTML1)    PDF(pc) (1550KB)(88)    收藏

提出利用正弦波振动改善熔丝成型挤出材料丝间的结合颈的新熔丝成型方法,即采用压电陶瓷对熔丝成型热熔喷头施加纵向(沿着熔体流动方向)正弦振动场以增大结合颈尺寸,实现制品成型质量的提升。完成熔丝成型设备的振动改装,基于改装后的设备制备实验样件,并在电子显微镜下对样件结合颈的尺寸进行了测量;建立了结合颈尺寸的理论计算模型,并与实测结果进行了比较。结果表明,辅以振动的新熔丝成型可有效增大结合颈,且结合颈随着振动频率或幅值的增大而进一步增大,横、纵向结合颈最大增幅分别为21.4%和22.3%;结合颈尺寸的理论计算与测量结果比较误差为2%~12%,正确、可靠,能够准确地预测结合颈。

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36. 搅拌摩擦加工参数对镁合金表面改性层的影响
朱先勇,谢良稳,樊跃香,姜城,孙炜佳,王鹏,肖雄
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (8): 2263-2271.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20201097
摘要146)   HTML3)    PDF(pc) (2380KB)(213)    收藏

为改善镁合金表面的微观组织和力学性能,利用搅拌摩擦加工技术对Mg-3.4Al-0.8Zn-0.4Sn镁合金进行了表面改性。采用无针搅拌头,分别设置不同行进速度和旋转速度,通过分析热循环过程、观察表面改性层宏观形貌、进行微观组织表征以及显微硬度测量,研究了工艺参数对表面改性层的影响规律。研究结果表明:表面改性区可分为搅拌层、旋转流动层、过渡层以及热机械影响层;随着行进速度增加,热循环时间缩短且峰值温度降低,表面改性层的厚度减小,平均晶粒尺寸减小,显微硬度增大;随着旋转速度的增加,加工区域峰值温度升高,表面改性层的厚度增大,平均晶粒尺寸增大,显微硬度减小;各工艺参数下获得的改性层相比于母材晶粒明显细化,硬度有所增大。

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37. 快速热压烧结制备立方相Li7La3Zr2O12固态电解质
杨悦,马天惠,赵培雷,贾剑明
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (8): 2272-2276.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211048
摘要145)   HTML3)    PDF(pc) (844KB)(173)    收藏

应用电场辅助下的快速热压烧结工艺在低温850 ℃的条件下制备了立方相锂离子传导Li7La3Zr2O12固态电解质。讨论了在820~900 ℃的范围内烧结温度对烧结产物相组成、微观形貌、致密度以及锂离子电导率的影响。研究结果表明:当烧结工艺条件为温度850 ℃、恒压25 MPa、保温15 min,可以获得纯立方相结构Li7La3Zr2O12,晶粒排列紧密,且最佳性能对应相对密度为93%,总离子电导率达1.14×10-4 S?cm-1

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38. 果树株间避障除草机设计与试验
王永烁,康建明,彭强吉,陈英凯,方会敏,牛萌萌,王少伟
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (8): 2410-2420.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211121
摘要145)   HTML1)    PDF(pc) (1696KB)(180)    收藏

针对果树株间除草作业复杂、杂草除净率低的问题,基于机构往复式伸缩运动思想,设计了一种用于清理果树株间杂草的自动避障除草机。通过对除草机各部件进行理论分析,确定了工作幅宽调节机构、信号采集机构、自动避障机构和除草刀等关键部件的结构及参数。利用弧形触杆和液压系统的协同作用,构建了自动避障控制系统,可根据触杆的不同位置状态,动态控制除草刀避开果树植株。在ADAMS中建立了虚拟样机模型,并进行了单因素仿真试验,确定了影响株间避障除草的关键因素。以避障液压缸速度、机器前进速度和复位弹簧弹性系数作为主要影响因素,杂草除净比为评价指标,利用Box-Benhnken试验设计原理,采用三因素三水平响应面分析方法,设计了二次回归组合试验,建立了杂草除净比的回归模型,得到最优参数分别为:避障液压缸速度126 mm/s,机器前进速度1.57 km/h,弹性系数21。以最优参数进行了田间验证试验,结果表明,所设计的除草机平均杂草除净比为92.65%,达到了果园除草农艺要求。研究结果为果园及其他作物株间除草机的进一步优化提供了参考。

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39. 考虑非线性刚度的间隙球铰碰撞动力学建模与仿真
张树培,夏明悦,张玮,陈钊,陈义祥
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (8): 2227-2235.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211166
摘要145)   HTML3)    PDF(pc) (2085KB)(91)    收藏

为提高间隙球铰建模分析的准确性,考虑接触体间的非线性接触刚度在碰撞中与机构的耦合特性,建模研究了不同恢复系数与碰撞初速度条件下球铰的接触碰撞特性。结果表明:接触刚度与迟滞阻尼系数避免了在真实接触过程中保持恒定的情况;改进的碰撞力模型更加精确地描述了球铰关节碰撞特性;恢复系数越大,接触力以及变形量的峰值越大,达到峰值时间越长,完成一次碰撞的时间越短;接触碰撞力和变形量随碰撞初速度的增加而迅速增大,完成碰撞的时间减小,更加准确地获得了球铰关节的碰撞特性,为汽车操纵稳定性的精确控制提供了力学基础。

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40. 自走式藜麦联合收割机设计及试验
史瑞杰,戴飞,赵武云,杨发荣,张锋伟,赵一鸣,曲浩,王天福,郭军海
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (9): 2686-2694.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211199
摘要144)   HTML2)    PDF(pc) (1691KB)(235)    收藏

为提高藜麦机械化收获水平,解决普通谷物联合收割机收获时损失大、含杂高、喂入不畅等问题,针对收获期藜麦植株特性设计了一种大型自走式藜麦联合收割机。该机采用扩口式小行距链齿喂入割台、组合式纵轴流脱粒滚筒、专用编织筛凹板、双层往复式异向振动筛等装置,配合宽体过桥、脱粒滚筒无级变速和大脱分空间等设计实现了藜麦的顺畅喂入和高效脱粒分离,对关键部件进行了设计分析,并进行了田间试验。田间试验结果表明:当藜麦籽粒含水率为14.42%时,脱净率为96.83%、含杂率为4.41%、破损率为0.2%、割台损失率为1.14%、夹带损失率为1.73%,清选损失率为1.09%、飞溅损失率为0.16%、总损失率为4.13%;作业期间机具运行平稳,满足藜麦机械化收获要求。本文研究成果可为藜麦联合收割机设计及试验提供一定参考。

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41. 制动工况桃腔偶合器三维涡特征分析及仿真评价
柴博森,闫东,王广义,左文杰
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (11): 3045-3055.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211131
摘要144)   HTML7)    PDF(pc) (3324KB)(312)    收藏

基于大涡模拟采用不同亚格子湍流模型仿真桃腔液力偶合器制动工况下流场,采用Q准则涡识别方法提取涡轮三维多尺度涡结构特征。通过粒子图像测速流场可视化试验验证及评价仿真结果的准确性和可靠性。从三维涡与二维流场提取两方面综合来看:WMLES S-Ω模型对叶片近壁面三维多尺度涡仿真信息丰富,小尺度涡捕获准确;WALE模型对叶片与外环交汇角隅区小尺度涡识别准确;WMLES S-Ω模型对主流区二维流场仿真结果真实,能呈现角隅区二次流现象;WMLES模型对叶片近壁面二维流场仿真数值分布与试验值吻合。研究结果可为液力偶合器流场仿真提供一定的理论与技术指导。

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42. 基于单亲遗传算法的无人驾驶汽车主动避撞方法
田国红,代鹏杰
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (8): 2404-2409.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220377
摘要143)   HTML4)    PDF(pc) (778KB)(229)    收藏

为有效提升无人驾驶汽车的主动安全性,提出基于单亲遗传算法的无人驾驶汽车主动避撞方法。利用归一化处理方位角评估函数构建无人驾驶汽车动力学模型。根据行为轨迹预测结果提前采取预制动,并以初始点至终点路径最短为目标,引入单点基因复制策略实施遗传操作,获取无人驾驶汽车主动避撞最优解。仿真结果表明:该方法可在紧急工况下规划出可靠的转向避撞路径,车辆状态参数平稳,路径偏差小,对不同车速及转向路径均具备较强鲁棒性。

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43. 电子节气门的连续非奇异终端滑模控制
王艳敏,张伟琦,段广鑫,葛杨
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (7): 2127-2135.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210988
摘要143)   HTML1)    PDF(pc) (1489KB)(122)    收藏

针对电子节气门的转角开度控制,为克服传统滑模控制存在的抖振问题及信号微分难以直接求取问题,提出一种新型的连续非奇异终端滑模控制方法。建立电子节气门系统的数学模型,从滑模面和控制律两方面改进节气门的控制性能,即在滑模面设计过程中,有目的地引入系统状态的幂指数项,以保证系统的全局有限时间收敛,并去除传统终端滑模对控制器参数选取的约束条件。在控制律设计过程中,引入低通滤波环节,在保证系统稳定性条件下,推导出其连续控制律,并解决了状态变量微分求取的问题。通过与传统一阶和二阶滑模的理论和仿真性能对比,证明本文方法在抖振抑制、响应速度、控制精度方面的优越性。

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44. 考虑空间自相关的建成环境对通勤方式选择的影响
尹超英,陆颖,邵春福,马健霄,许得杰
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (7): 1994-2000.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210958
摘要142)   HTML5)    PDF(pc) (593KB)(187)    收藏

为探究城市空间结构对居民通勤行为的影响,考虑居民通勤出行行为在相邻交通小区间具有相似性这一特性,建立能够捕捉通勤行为空间自相关的层次Bayesian模型,分析交通小区尺度建成环境影响下居民个体通勤方式选择行为决策过程。研究结果表明:居民通勤方式选择行为在交通小区间的空间自相关是显著存在的;采用质点空间距离矩阵的模型拟合效果最优;除个体尺度社会经济特征外,交通小区尺度建成环境特征依然是影响居民通勤方式选择的重要因素;其中,土地利用混合度、公共交通站点密度及交叉口密度均与居民小汽车通勤方式选择有显著的负相关关系,表明通过适当增加居民居住交通小区内的公共交通站点数量、提高交通小区土地利用混合度和优化街区路网设计可有效降低居民使用小汽车通勤的概率。

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45. 基于改进遗传算法的挤扩支盘群桩优化方法
惠迎新,陈嘉伟
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (7): 2089-2098.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210983
摘要142)   HTML3)    PDF(pc) (1828KB)(83)    收藏

采用改进遗传算法对高层建筑的挤扩支盘群桩进行优化设计,将计算得到的群桩桩顶轴力根据大小进行分组,以各组基桩中所含承力盘数量作为遗传算法中的设计变量,建立了以群桩承力盘数量最少为目标函数,将群桩竖向承载力、最大沉降值、沉降差作为约束条件的挤扩支盘群桩优化模型。借助Python语言对ABAQUS进行二次开发,建立挤扩支盘群桩自动优化平台求解上述优化模型,获得最优群桩布置方法。结合算例表明,优化后的挤扩支盘群桩基础在承力盘数目减少的同时能降低差异沉降,使得筏板变形和桩顶受力更为均匀,有利于结构的安全和正常使用。

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46. 基于惯性基准多传感器耦合的路面谱测量方法
陈辉,邵亚军
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (8): 2254-2262.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211110
摘要142)   HTML1)    PDF(pc) (2127KB)(74)    收藏

基于惯性坐标基准,结合多传感器耦合的路面谱测量方法,将测量系统平台搭载在移动设备(如车辆)上获取道路谱。采用车辆行驶过程中道路谱测量系统获取到的来自车辆瞬时加速度、俯仰角、实时位移与地理信息等数据来计算被测路面不平度;路面不平度以外激励方式引起车辆俯仰与侧倾运动,致使道路参数采集产生误差与错误。本文基于惯性坐标基准,采用多传感器与执行器耦合方法,利用PID控制算法,结合陀螺仪、加速度传感器、角度传感器数据对步进电机进行闭环控制,实时修正测量系统平台因车辆俯仰、侧倾和垂向运动对激光位移传感器姿态的影响,获取准确的道路谱数据。由测量平台获取的不同类型道路位移功率谱密度图像可知,本文方法具有一定的正确性与优越性。

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47. 尺寸和形状效应对多孔结构风阻系数的影响
王峰,刘双瑞,王佳盈,宋佳玲,王俊,张久鹏,黄晓明
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (6): 1677-1685.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221343
摘要141)   HTML0)    PDF(pc) (2750KB)(69)    收藏

为研究孔径、孔间距、孔隙形状和透风率等因素对风障这类多孔结构应用性能的影响,进行了多个参数的多孔板测力风洞试验,对比了各个参数对多孔板风阻系数的影响效应,通过数值模拟对不同参数下多孔板的流场特性及压力降变化规律进行分析,讨论了相同透风率下,孔径大小和孔间距对边界层厚度、有效透风率的影响,并与风洞试验结果进行对比。结果表明:孔隙形状对多孔板风阻系数影响较小,而长宽比、孔径和孔间距对多孔板风阻系数影响较大,可作为影响多孔结构风阻系数的关键性参数。

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48. 设置自动驾驶小客车专用车道的六车道高速公路交通流特性
杨柳,王创业,王梦言,程阳
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (7): 2043-2052.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211007
摘要138)   HTML2)    PDF(pc) (2052KB)(75)    收藏

为解决未来高速公路上自动驾驶小客车(AC)、人类驾驶小客车和人类驾驶大货车混行所带来的安全和效率问题,研究了在六车道高速公路上设置AC专用车道的方法及其对交通流的影响。提出了内侧式AC专用车道的隔离方式和出入口布设方法。基于VISSIM建立了包含入口和出口匝道的高速公路模型、车辆模型和驾驶行为模型,高速公路设计速度取120 km/h,货车混入率取0.2。通过模拟实验,研究了设置内侧式AC专用车道后AC渗透率和AC安全车头时距对交通流特性的影响,探讨了AC专用车道对各车型和各车道运行的影响。结果表明:AC渗透率对交通流特性的影响是显著的和非线性的,存在一个最优AC渗透率,使设置了AC专用车道的高速公路具有最大的通行能力、临界密度和平均速度;AC安全车头时距对交通流特性的影响是非线性的,AC安全车头时距越小,对高速公路通行能力的改善效果越显著;AC渗透率对各车型和各车道的流量和平均速度都有显著影响,对AC流量和内侧车道流量的影响最大。

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49. 基于深度学习的室内导航机器人避障规划算法
刘春晖,王思长,郑策,陈秀连,郝春蕾
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (12): 3558-3564.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221013
摘要138)   HTML13)    PDF(pc) (1048KB)(189)    收藏

为降低机器人与障碍物的碰撞几率,提高机器人工作效率,提出了一种基于深度学习的室内导航机器人避障规划算法。首先,通过室内导航机器人导航系统,结合深度学习提高机器人对所处环境中移动障碍物与非移动障碍物的检测和识别能力,进而获取与实际场景更加吻合的反应式避障导航实用信息。然后,利用该信息构建仿真地图,通过在仿真地图内筛选出一条最优任务执行路线,解决了由于障碍物杂乱无规则导致的避障规划难度大的问题,实现了室内导航机器人避障规划。实验结果表明,本文方法避障路径更加可靠、避障规划时间不超过1.2 s,有效提升了室内导航机器人的避障精度及工作效率。

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50. 基于危险度分析的信号交叉口专用相位设置条件
程国柱,盛林,赵浩,冯天军
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (7): 1962-1969.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210969
摘要137)   HTML3)    PDF(pc) (1086KB)(168)    收藏

为研究信号交叉口专用相位的设置条件,选择哈尔滨市典型交叉口作为研究对象,采用视频调查法获取交通流参数数据,利用VISSIM和SSAM软件模拟仿真,获取机动车与行人的运动轨迹;考虑到同类型交通冲突不同个体之间的差异性,引入交通冲突指标TTC改进原有模型;构建了基于危险度分析的信号交叉口安全评价模型,由此提出了信号交叉口专用相位的设置条件。运用基于交叉口危险度的专用相位设置条件判别所选交叉口是否需要设置专用相位,并比较不同控制方案下交叉口综合危险度,验证专用相位设置的合理性。本文提出的基于危险度分析的信号交叉口安全评价模型可以判别信号交叉口的危险度,从安全角度为信号交叉口是否设置专用相位提供参考。

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51. 面向用户的个性化产品服务系统协同过滤推介方法
吕锋,李念,冯壮壮,张杨航
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (7): 1935-1942.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210964
摘要137)   HTML2)    PDF(pc) (756KB)(218)    收藏

为快速准确地为用户推介新产品服务系统,提出了改进的协同过滤推介模型。首先,确定目标用户邻居集,针对传统协同过滤算法中数据冷启动问题,提出了用户属性相似度和用户体验相似度相结合的方法,并引入Jaccard系数、平均评分修正系数、热门系数,提高用户体验相似度的准确性。其次,确定新产品服务系统相似集,针对传统基于项目的协同过滤算法忽略项目属性对相似性制约的问题,提出了基于产品服务系统属性的改进皮尔逊余弦相似度算法,应用BP神经网络获得不同产品服务系统下各属性的客观权重,提高了属性重要度的可靠性。最后,构建了新产品服务系统的推介准则。以拖拉机产品服务系统推介为例,验证了所提模型的可行性和有效性。

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52. 柴油机颗粒捕集器孔道流场及其高原环境下噪声特性分析
陈贵升,罗国焱,李靓雪,黄震,李一
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (7): 1892-1901.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211038
摘要136)   HTML4)    PDF(pc) (2656KB)(243)    收藏

基于CFD软件搭建柴油机颗粒捕集器(DPF)三维模型,研究了碳烟及灰分分布形式对非对称结构DPF孔道气流运动的影响;通过建立一维热力学整机模型研究高原环境下DPF载体尺寸、壁厚、进/出口孔径比对其噪声特性的影响。结果表明:DPF进气孔道流速沿始端轴向先增大后减小,从中心线始端沿壁面径向位置降低。高原环境下,载体直径比载体长度对噪声的影响更为显著;载体直径190 mm比直径170 mm对噪声衰减效果更好,达3 dB以上;进/出口孔径比为1.1时,DPF排气端噪声最低,且噪声衰减幅度随碳载量(0~8 g/L)增加而变大,降幅约3 dB。

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53. 超高性能玻璃砂混凝土-高强钢筋粘结滑移特性及其声发射参数表征
毛亚娜,刘世忠,杏剑,杨华,焦峪波
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (6): 1686-1694.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230085
摘要135)   HTML3)    PDF(pc) (2345KB)(203)    收藏

为研究超高性能玻璃砂混凝土(UHPGC)与HRB600高强钢筋的粘结性能,分析了水胶比(0.17、0.19、0.21)、钢纤维体积掺量(1%、2%、3%)和玻璃砂替换率(0%、50%、100%)对UHPGC工作及力学性能的影响规律。通过中心拉拔试验并结合声发射实时监测明确了UHPGC-HRB600高强钢筋粘结性能变化规律。结果表明:掺入玻璃砂能提高UHPGC的抗压强度,其最佳替换度为50%;粘结强度与水胶比和钢纤维掺量呈正相关关系,且随着玻璃砂替换度的增大呈先增长后减小的规律;UHPGC和HRB600粘结滑移破坏形式主要分为劈裂破坏和劈拉破坏两种;声发射参数呈现良好的粘结滑移表征能力。

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54. 检测车轨迹偏移对沥青路面磨耗计算误差的影响
惠冰,杨心怡,张乐扬,李扬
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (6): 1756-1764.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230067
摘要135)   HTML1)    PDF(pc) (2534KB)(98)    收藏

为研究检测车轨迹偏移对沥青路面磨耗程度计算结果的影响,根据实测三维激光高程点云数据重构了3段磨耗等级分别为轻度、中度和重度的路表模型,绘制其全车道平均断面构造深度(MPD)热力分布图。采用三线法计算路面磨耗率XWR,分别模拟检测车向左、右偏移100和200 mm后的测线轨迹,以偏移前、后磨耗率XWR的绝对误差和相对误差为评价指标,分析轨迹偏移对磨耗率计算误差的影响规律。结果表明:检测车轨迹偏移距离越大,路面磨耗率计算的绝对误差和相对误差越大,轻度、中度和重度3个不同严重程度磨耗路段的磨耗率最大绝对误差分别为5.95%、10.71%和12.39%;路面磨耗程度越严重,磨耗率计算误差越大,较大的误差可能产生路面磨耗等级的低估,进而导致路况评价和养护决策的误判;增加测线数量、减小测线间距是降低偏移误差和提升磨耗检测准确性的有效措施。

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55. 简化U形峡谷风速分布及其对悬索桥抖振响应的影响
王俊,李加武,王峰,张久鹏,黄晓明
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (6): 1658-1668.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221197
摘要133)   HTML1)    PDF(pc) (2520KB)(230)    收藏

使用理论推导和地形试验的方法研究了简化U形峡谷的风速规律,并分析了峡谷中大跨径悬索桥的抖振响应。研究表明:简化U形峡谷中的风速是在顺压力梯度、峡谷宽深比等因素综合作用下的结果;风速加速效应随着宽深比的增大而增加;风速的横向分布符合抛物线模式,地形模型风洞试验也验证了抛物线分布的合理性;相比较抛物线分布模式,规范推荐的均匀分布风速模式会高估大跨径悬索桥主梁位置的抖振位移响应和关键位置的抖振内力响应。本文研究结果可为峡谷地区桥梁抗风设计提供参考。

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56. 拆装式桁梁新型钢枕桥面竖向荷载分配机制
孙志星,陈士通,赵曼,许宏伟,陈哲心
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (6): 1669-1676.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230075
摘要133)   HTML0)    PDF(pc) (1334KB)(178)    收藏

为解决拆装式桁梁既有桥面木枕储备量严重不足、制约其应急使用的问题,研发了一种新型钢枕桥面。为探明新型钢枕桥面用于拆装式桁梁时的竖向荷载分配机制,开展了4 m节段足尺试验及有限元仿真分析研究,在仿真和试验对比研究的基础上,基于实桥有限元模型探讨了加载位置、钢轨刚度、弦杆刚度、钢枕刚度、桁梁竖向刚度等因素对竖向荷载分配的影响规律。结果表明:竖向荷载在钢枕上的实际分布范围较理论计算值大;位于弦杆节点位置的钢枕较位于节间位置的钢枕所承受的荷载比例要大,且支撑刚度越大,所分担的荷载比例越大;单枕荷载极值占比随钢轨刚度的增大而减小,随钢枕刚度的增大而增大,而与桥跨结构竖向刚度关系很小;桁架梁弦杆刚度增大会减弱加载位置对单枕荷载极值占比的影响。新型钢枕可适用于拆装式桁梁对我国铁路常用钢轨线路中16~32 m跨桥梁进行抢通等应急使用的桥面,为拆装式桁梁的抢修抢险提供基础设施保障,并可提高抢通速度。

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57. 多约束条件下双边U型装配线平衡与协同优化
焦玉玲,邓雪,李琳,刘文佳,张天泽,曹楠
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (7): 2053-2060.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211050
摘要133)   HTML4)    PDF(pc) (756KB)(124)    收藏

针对流水装配线效率提升和布局优化的问题,结合双边线和U型线各自的优点建立双边U型装配线平衡协同优化模型。定义了一种新型双边U型装配线P?l分区布局,简化了双边U型装配线平衡问题的平衡系统。考虑任务方位和交叉工作站内作业时间协同排序,以最小化位置数量为主要目标,最小化工作站数量为次要目标,建立多约束条件下的双边U型装配线平衡数学模型,提出基于多级优先规则的启发式算法求解模型。计算了20个经典算例,将启发式算法计算结果与改进粒子群算法、双目标整数规划方法结果进行对比,最优结果数量占比95%,验证了协同优化模型算法的有效性,为双边U型装配线平衡建模与求解提供有益参考。

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58. 基于随机森林算法的大数据异常检测模型设计
宋世军,樊敏
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (9): 2659-2665.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220598
摘要133)   HTML4)    PDF(pc) (765KB)(143)    收藏

针对大数据异常检测过程易受边缘数据的干扰,导致大数据异常检测准确率较差的问题,提出了一种基于随机森林算法的大数据异常检测模型。首先,利用改进k-means算法对大数据实行聚类处理,采用主成分分析法提取大数据特征;然后,构建基于随机森林分类器的大数据异常检测模型,将提取的特征输入到模型中,构建决策树,并通过动态更新决策树的权重值提高分类器的分类精度;最后,输出分类结果,完成大数据的异常检测。实验结果表明,本文模型的检测时间约为25 s,大数据异常检测准确率平均值为91%,误报率为4.5%。

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59. 基于动态图卷积的图像情感分布预测
苏育挺,王骥,赵玮,井佩光
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (9): 2601-2610.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211169
摘要132)   HTML3)    PDF(pc) (1132KB)(102)    收藏

针对图像情感分布学习中,视觉特征与高阶情感语义之间存在语义鸿沟以及情感标签具有主观性和模糊性的问题,提出了一种情感语义动态图卷积网络模型。该模型通过情感激活模块自动定位情感语义区域,从而有效挖掘契合情感语义的内容表征;通过动态图卷积模块自适应地捕获图像情感标签之间的语义关联性;最终构建并行结构输出联合局部语义和标签相关性的情感预测分布。在3个公开情感数据集上的实验结果证明了本文算法在图像情感分布预测任务中的有效性。

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60. 仿生扑翼微型飞行器动态避障策略
郑皓,余立均,智鹏鹏,汪忠来
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (9): 2732-2740.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211187
摘要132)   HTML3)    PDF(pc) (1934KB)(205)    收藏

针对仿生扑翼微型飞行器飞行过程中的动态避障问题,提出了一种全局静态路径规划与局部动态路径规划相结合的避障路径规划策略。首先,综合考虑仿生扑翼微型飞行器的性能及其飞行环境,定义了路径规划的约束条件和代价函数,构建了全局静态避障的综合代价模型;其次,在此基础上考虑了动态障碍对其飞行性能的影响,提出基于时间窗口的碰撞约束,建立了融合局部动态避障规划的综合代价模型;最后,提出了改进蚁群算法,对综合全局静态路径规划与局部动态路径规划的避障路径规划进行优化求解。结果表明:本文综合动态避障路径规划策略可以有效地解决仿生扑翼微型飞行器在先验地图下的动态避障问题,一定程度上改进了动态障碍物下的避障路径寻优的不足;本文改进蚁群算法提升了动态路径寻优效率,保证了仿生扑翼微型飞行器避障控制的实时性要求。

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61. 非平稳极端风作用下大跨桥梁瞬态风致效应分析
冯宇,郝键铭,王峰,张久鹏,黄晓明
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (6): 1638-1649.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221511
摘要132)   HTML1)    PDF(pc) (2471KB)(141)    收藏

为了研究非平稳风场瞬态效应对风致桥梁响应的影响,基于Hilbert谱进行全桥非平稳风场模拟,采用Cholesky分解嵌入风场空间相性,并引入2-D阶跃响应函数建立了考虑瞬态效应的非平稳风致桥梁抖振响应分析方法。通过下击暴流和台风实测数据提取Hilbert谱,从而高精度地重现真实下击暴流/台风风场。依托某大跨度悬索桥进行非平稳抖振响应分析,探究了非平稳风场瞬态效应对桥梁气动力和抖振响应的影响。研究结果表明:下击暴流风场表现出显著的非平稳特征,时变平均风致瞬态效应明显改变了风-桥耦合系统的气动特征,使阶跃响应函数呈现出显著的时变性,进而影响大跨度桥梁的抖振响应;而在台风风场中,时变平均风致瞬态效应并不显著,对气动力和桥梁抖振响应的影响几乎可以忽略。

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62. 基于高斯曲率和加权图总变分正则化的遥感图像盲去模糊算法
蔡志丹,方明,李喆,许佳路
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (9): 2649-2658.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230140
摘要131)   HTML3)    PDF(pc) (2130KB)(182)    收藏

针对遥感图像在采集过程中出现的运动模糊现象,本文从图像曲面的几何性质和图像像素的代数性质出发,设计了一种基于高斯曲率和加权图总变分正则化的遥感图像盲去模糊算法。首先,将加权图总变分先验与高斯曲率先验相结合以获得骨架图像,骨架图像保留图像的梯度以及锐利边缘信息,并去除中间潜在图像中的有害结构;然后,利用骨架图像估计模糊核,进而利用非盲去模糊算法获得清晰图像;最后,在8张不同场景下的模糊遥感图像上进行仿真验证。结果表明,相比于其他先进的图像盲去模糊算法,本文提出的去模糊算法复原效果的峰值信噪比平均值分别高于对比算法2.76、1.84、3.11、2.79、3.35、2.76 dB,结构相似性平均值分别高于对比算法0.0792、0.0604、0.0873、0.0801、0.0997、0.0906。本文算法复原的遥感图像具有清晰的边缘轮廓和局部细节,提升了遥感图像的清晰度。

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63. 基于蒲公英算法的多目标信号配时优化方法
陈秀锋,郭玉彤,吴阅晨,曲大义,高梦圆
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (11): 3122-3129.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211420
摘要130)   HTML4)    PDF(pc) (1359KB)(60)    收藏

为解决进口道交通负荷不均衡导致交叉口信号控制效率不高的问题,基于蒲公英算法提出一种交叉口多目标信号配时优化方法。采用泰尔指数量化交叉口延误不均衡度,以信号周期车辆总延误和延误不均衡度为目标函数,构建多目标信号配时优化模型,并提出蒲公英算法对模型求解。选取实际交叉口数据对方法进行仿真分析,对比分析Webster和NSGA-Ⅱ方案的交通运行效率。结果表明:本文方法使车均延误和排队长度均得到降低,可有效提升交叉口运行效率。

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64. 基于多状态时间序列预测学习的超精密机床主轴故障诊断仿真
张朝刚,侍中楼,李敏
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (11): 3056-3061.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220768
摘要129)   HTML2)    PDF(pc) (876KB)(132)    收藏

提出基于多状态时间序列预测学习的超精密机床主轴故障诊断方法,并对该方法进行了仿真测试。通过构建DAFDC-RNN模型(Dual-stage attention and full dimension convolution based recurrent neural network,时间序列预测模型),引入注意力、全维度卷积和时间注意力机制,生成运行状态过程中主轴间的相关性,模型输出即主轴运行故障预测值,同时去除预测数据内噪声,利用EMD-AR分析方法(Empirical mode decomposition-auto regressive,检验模态分解和谱分析结合法)分解时域信号中一阶分,并排除生成全新的信号,直至不再分解为止结束,在预测值范围内以及L-D算法帮助下对分解后信号计算求解,得出故障诊断结果。实验结果表明:本文方法的故障预测精度可达0.95~1.0,耗时可控制在10 ms以内,研究方法下主轴运行信号分解得到的正常信号分解幅值波动情况与实际结果基本吻合。

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65. 级配碎石基层结构动力响应模型测试及数值分析
李崛,张安顺,张军辉,钱俊峰
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (6): 1782-1789.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220355
摘要129)   HTML2)    PDF(pc) (1594KB)(178)    收藏

为了理解级配碎石的真实响应,开展了级配碎石基层的室内模型测试和数值分析。根据横观各向同性理论,建立了级配碎石模量的力学-经验模型;通过室内模型试验,分析了级配碎石不同位置的应力和变形规律,并提出了级配碎石的有限元计算方法。测试及数值分析结果表明:级配碎石内部的应力变化具有显著的横观各向同性特征;不同车速下荷载作用时间和层顶位移峰值不同;有限元计算结果与室内模型测试规律基本一致,但在设计时偏于保守。

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66. 车辆转向非线性平衡状态求解及其稳定性确定
李杰,贾长旺,赵旗
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (12): 3326-3334.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220061
摘要129)   HTML9)    PDF(pc) (1069KB)(105)    收藏

针对车辆转向非线性平衡状态及其稳定性确定问题,提出了求解车辆转向非线性二自由度模型平衡状态的一种新方法及其稳定性判据。首先,建立了车辆转向非线性二自由度模型,采用简化魔术公式轮胎模型描述了轮胎非线性侧向力。然后,提出了求解相应模型转向非线性平衡状态的粒子群算法,通过理论分析得到平衡状态稳定性判据。最后,设计了前轮转角、路面附着系数和车速分别变化的3种行驶条件,应用粒子群算法和拟牛顿法对3种行驶条件下的转向非线性平衡状态进行了求解和稳定性判断。结果表明,本文方法可以准确求解车辆转向非线性二自由度模型平衡状态,求解效果优于拟牛顿法,稳定性判据适用于确定平衡状态的稳定性。

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67. 多孔喷油器闪急沸腾喷雾坍塌影响因素的仿真分析
解方喜,赵士杰,王梓森,刘爽,李小平,张程
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (12): 3314-3325.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221346
摘要128)   HTML6)    PDF(pc) (2500KB)(254)    收藏

使用Converge仿真软件对喷雾坍塌现象进行了研究并分析其原因,通过改变喷孔数目、环境压力、温度、油束喷射方向以及相邻喷孔径向间距等条件研究了喷雾坍塌程度的影响因素。结果表明:随着燃料温度的升高,发生闪沸现象的程度更加猛烈,喷雾锥角和喷雾宽度逐渐增大,喷雾中心难以与外部气体进行交换,使得喷雾中心的低压状况难以改善,油束在压力差作用下向中间聚拢,最终演变成喷雾坍塌现象。通过改变环境压力和温度可以发现:在适当提高环境压力后,喷雾坍塌现象会变得剧烈,而提高环境温度对喷雾坍塌程度并没有明显影响;通过改变喷孔数目、油束方向以及喷孔径向间距等手段改变油束间距对喷雾坍塌程度有较为明显的影响。

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68. 基于线性规划的城市轨道交通运行调度优化算法
王清永,曲伟强
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (12): 3446-3451.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221275
摘要127)   HTML6)    PDF(pc) (661KB)(111)    收藏

为了提高城市轨道交通整体出行效率,提出了基于线性规划的城市轨道交通运行调度优化算法。通过提取轨道交通路况特征和客流特征建立了贴合实际情况的调度优化模型;利用线性规划将调度优化模型转化为无限维度离散化概率显著下降的城市轨道交通一体化调度优化模型。实验结果表明,本文方法优化后的平均延误时间减少了17 min,乘客行程时间减少了25 min,且轨道站点与客流需求点重合率较高,说明该方法的调度效果较好。

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69. 面向自动驾驶虚拟测试的变道切入场景库构建方法
郭柏苍,雒国凤,金立生,谢宪毅,孙栋先
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (11): 3130-3140.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220029
摘要127)   HTML4)    PDF(pc) (1826KB)(142)    收藏

基于智能汽车虚拟测试技术对驾驶场景的构建需求,采用阈值法和人工验证法获得了59例变道切入行为数据;分析了差异化场景类型元素和连续场景元素对风险感知系数的影响,降维后得到与变道切入场景危险程度显著相关的4类场景要素:主车纵向速度、相对纵向速度、纵向距离和前车切入持续时间;采用层次聚类优化K-means算法聚类得到了4类城市道路变道切入场景,借助PreScan软件构建了基于自然驾驶数据的自动驾驶虚拟测试场景库。

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70. 考虑路径耗时的城市汽车分布式充电桩选点规划
李建华,王泽鼎
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (8): 2298-2303.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220475
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针对充电桩选点规划存在单一因素局部求解局限的问题,提出一种考虑路径耗时的城市汽车分布式规划算法。从空间和时间两个维度上分析汽车对充电负荷要求,求得充电高峰时间作为规划参照条件之一。通过GIS技术采集城市道路电动汽车充电的排队数据,建立路径耗时最短的目标函数,计算在一天中不同时间段内排队等待概率值和当下电力峰值,推导得出电力稳态方程,求解得到负荷目标函数、电力峰值最低和排队最小概率的阈值,以此作为规划目标。对路面线路和地下电力线路实施电力路径和行驶路径演算,不断迭代查找最优解,直至符合目标值结束演算。实验证明,本文算法达到目标函数所需的迭代次数为275次。经该方法规划充电桩选点后,可以保证各节点的电力分配均匀,规划方案符合实际运行情况,适应能力强且算法所需运算量小。

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71. 基于临界采样多相滤波器组的宽带信号信道化
张海龙,张萌,张亚州,王杰,冶鑫晨,王万琼,李嘉,杜旭,张婷
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (8): 2388-2394.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220274
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针对通信及射电天文领域宽带信号子带划分过程中遇到的频谱泄漏及子带混叠等问题,仿真分析了Hanning窗、Hamming窗和Kaiser窗等不同窗函数对有限冲激响应(FIR)数字滤波器性能的影响。基于Hamming窗FIR数字滤波器设计实现了临界采样多相滤波器组,研究了临界采样多相滤波器组的频谱特性。利用天文观测基带数据实现了宽带信号的子带划分,分析了临界采样多相滤波器组与传统FIR数字滤波器组的滤波性能特征。利用临界采样多相滤波器组实现了宽带基带数据的多通道输出,并对子信道内频谱信息进行了分析和修正,得到了与原始信号相对应的子通道频谱。

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72. 桥梁时变可靠性的多过程贝叶斯动态混合预测
樊学平,周衡,刘月飞
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (8): 2332-2338.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220334
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基于在役桥梁健康监测信息对结构可靠性进行预测分析。首先,采用时间序列分析方法、移动平均法以及五点三次平滑法将采集的健康监测信息(极值应力信号)进行降噪处理;其次考虑到时间序列用单一的动态线性模型预测不够完善,需要用多个动态线性模型的组合进行预测,引入多过程模型,建立多过程贝叶斯动态线性模型(BDLM),进行监测极值应力的预测和分析;最后,结合多过程贝叶斯动态线性模型(BDLM)和一次二阶矩(FOSM)可靠度方法进行桥梁构件的时变可靠性分析。研究成果为结构可靠性预测提供了理论基础。

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73. 基于高精地图的超高速公路虚拟轨道系统
何永明,陈世升,冯佳,万亚楠
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (7): 2016-2028.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210974
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为提高车辆在超高速公路上行驶的安全性,建立了基于高精地图的超高速公路虚拟轨道系统模型,并对模型进行了分析验证。虚拟轨道系统由高精地图子系统、定位子系统、云端服务器子系统和轨道保持子系统组成。自动驾驶车辆在虚拟轨道上行驶时,车辆定位信息回传的频率影响车辆反应速度,以车辆不偏离虚拟轨道和换道安全为约束,计算得出最小定位回传频率。若车身中心线和轨道切线的夹角与前轮偏转角之和或横向偏移距离超过阈值,车辆可能偏离轨道,会触发轨道偏离预警系统,车辆则会以前轮最大安全偏转角度为参考修正的行驶轨迹。研究结果表明,车速分别为100、120、140、160、180 km/h时,系统定位回传频率保持在49、58、68、78、87 Hz以上就能够保证车辆在虚拟轨道内行驶。

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74. 基于大数据技术的火灾风险智能感知预警方法
张伟利,杨喆,孙晓海,刘铭,韩成浩
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (11): 3253-3259.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211399
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为提升火灾风险预警效果,在大数据技术支持下提出一种火灾风险智能感知预警方法。先构建大数据分析平台和火灾风险智能感知预警平台,将两个平台相结合,建立火灾风险预警指标体系与预警模型。然后采用模糊数学方法将单值样本向火灾风险点进行扩散,输出警度信号向量,取得火灾风险预警信号,实现对火灾风险的智能感知预警。实验结果表明:该方法的漏报率较低,误报率始终低于6%,实际火灾发生次数与预警次数较为一致,验证了其预警效果。

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75. 基于TrAdaBoost算法为内核的行人航迹推算技术
王玫,宋志远
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (8): 2364-2370.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220568
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行人航迹推算(PDR)由于误差发散速度快,导致PDR定位可信时间短、累计误差大,因此,提出了基于TrAdaBoost算法为内核的行人航迹推算技术。该方法通过全球定位系统(GPS)离线收集行人室外运动信息,利用迁移学习中的TrAdaBoost算法筛选出最合适的行人运动特征,将其迁移到室内PDR定位中,纠正行人步长,实现行人航迹推算。实验结果表明:行人步长大致分布在65~75 cm内,而且经过纠正后的定位轨迹与真实定位轨迹吻合度高,不会因为惯性传感器的积累误差而出现严重偏离,平均水平误差与纯PDR定位算法相比大幅度下降,位置精度在2 m以内的概率达到了80%。因此,该方法降低了PDR发散的速度,延长了PDR定位的可信时间,提高了短距离内的定位结果的可信度。

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76. 公路交叉口照明和限速对视觉搜索能力的影响
李洪涛,王琳虹,李俊达
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (8): 2287-2297.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211145
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为解决夜间车辆在村镇无信号公路交叉口易与自行车或行人碰撞的问题,基于注意分配理论将驾驶人视野图片亮度、凝视点分布面积、注视点一次马尔可夫平稳分布和累计注视时间作为评价指标,结合Logistics回归构建视觉搜索能力量化模型。设计模拟驾驶试验,采集6种车速和4种照明下的数据验证模型,结果表明模型的正确分类百分比为93.45%。不同照明限速方案的对比结果表明,夜间村镇附近公路交叉口段限速应设为50 km/h,路面平均照度应不低于10 lx。

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77. 基于卫星遥感的路域地质灾害监测方法
朱俊清,赵学儒,马涛,黄晓明,朱洪洲
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (6): 1861-1872.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221395
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以公路为研究主体,界定了公路沿线研究区范围,构建了路域地质灾害预警监测方法体系。结合公路路域特性,选取地面高程、地形坡度、地表形变速率、降水、土地使用类型、工程地址岩组、断层分布、水系分布8种致灾因子,通过卫星遥感技术对致灾因子进行信息提取,输入至证据权重法和逻辑回归耦合模型,以获取路域范围内的地质灾害易发性计算结果,并对结果进行区域划分,确定预警监测的靶向区域。以四川省雅安至康定高速公路为实例对本文方法进行验证,结果表明,本文方法对以公路为主体的路域研究区特性有良好的数据表征作用;路域地质灾害预警监测精度较高,AUC值为0.906;该方法对公路交通基础设施防灾、抗灾工作具备一定的参考和指导意义。

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78. 基于NSST域像素相关分析的医学图像融合
肖明尧,李雄飞,朱芮
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (9): 2640-2648.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20200365
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针对像素级多模态医学图像融合信息丢失的问题,提出了一种基于非下采样剪切波变换(NSST)的像素相关性分析(PCAS)的图像融合方法。首先,对源图像进行NSST分解,获得高低频子带。然后,利用提出的中心像素方差计算邻域像素与中心像素的强度相关因子,构建邻域像素相关系数矩阵,并提出将相关性拉普拉斯能量和作为高频方向子带的融合规则。再次,计算低频子带中心像素能量以及邻域像素能量梯度信息,得到低频融合决策图。最后,通过逆变换得到融合结果图像。磁共振图像(MRI)和计算机断层扫描(CT)、单光子发射计算机断层成像(PET)、正电子发射断层成像(SPECT)的脑部图像融合实验结果表明,本文融合方法可以很好地保留源图像的显著信息和纹理细节。

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79. 考虑温度效应的冻结膨胀土统计损伤模型
李新宇,凌贤长,曲娜
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (8): 2339-2349.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211151
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为研究高寒深季节冻土区膨胀土的低温力学特性,开展考虑试验温度、含水率和冻融循环次数影响的低围压固结不排水剪切试验。结果表明:温度和含水率的降低均会使冻结膨胀土的偏应力-轴应变曲线类型由硬化型逐渐向软化型改变;冻融循环作用会加剧软化效应,同时促进围压对试样的敏感度;试验温度在已冻结区温度范围内时冻结膨胀土剪切过程可依次分为4个阶段:弹性阶段、塑性剪缩阶段、塑性剪胀阶段和破坏阶段;冻结膨胀土的弹性模量随试验温度的降低而线性增大。建立了考虑温度影响的低温冻结膨胀土统计损伤模型,揭示了冻结膨胀土宏观力学特性劣化规律。

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80. 基于灰色关联分析的树脂与弹性体高黏沥青高温性能评价
周正峰,于晓涛,陶雅乐,郑茂,颜川奇
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (7): 2078-2088.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210991
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通过透射电子显微镜扫描(TEM)、流变试验,以及常规性能测试,分析树脂高黏沥青与弹性体高黏沥青的路用性能及改性机理。采用流变仪分别进行不同掺量(3%、5%、8%)下两种高黏沥青的多重应力蠕变恢复试验(MSCR)、温度扫描试验和动态频率扫描试验,并采用Cross模型和Carreau模型对动态频率扫描结果进行拟合,得到沥青60 ℃零剪切黏度(ZSV)。进一步对高黏沥青胶结料试验指标与车辙动稳定度进行灰色关联分析。结果表明:树脂类高黏改性沥青主要由内部形成的结晶体起到增黏效果,弹性体改性沥青由改性剂与基质沥青形成的三维弹性结构起到增黏效果;树脂类高黏改性沥青在线性弹性区间有很好的改性效果,但在非线性弹性区间由于结晶体熔化,改性效果不如弹性体高黏沥青;Cross模型得到的ZSV拟合值大于Carreau模型;高黏沥青软化点和蠕变恢复率与沥青混合料车辙动稳定度有显著相关性,可以很好地评价高温路用性能,而不可恢复蠕变柔量和相位角的相关性较差。

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81. 基于多模式运营网络平衡的出租车票价结构优化模型
贾洪飞,叶飞,杨丽丽
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (7): 1970-1980.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211030
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为优化出租车的出行费用,以巡游车模式和网约车模式票价结构为研究对象,通过对巡游行为的分析确定了不同模式下出租车巡游方向选择和巡游匹配结果的概率表达,以供需平衡和服务时间平衡为基础,建立了多模式运营网络平衡条件,使用调整阈值将平衡条件转化为不等式条件并作为约束,构建了不定需求下多目标票价结构优化模型;采用了非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ),将平衡条件在内的约束条件转化为外罚函数的同时设置平衡调整阈值随迭代状态减小的自适应机制。通过对A市进行案例分析发现,相对于现有票价结构,优化后巡游车模式和网约车模式单均票价分别上涨了18.15%和9.75%,相应运输量均下降了约3%~4%,空驶率均下降了约6%~7%,同时乘客平均等待时间分别减少了4.73%和6.41%,构建的出租车司机劳动价值综合指标分别提升10.86%和4.15%,模型的有效性得到验证。与此同时,案例分析结果也表明,在当前票价结构中,巡游车基本费率(包括起步价、起步里程和里程价)和返空费部分存在较大的优化空间,网约车票价结构整体优化空间相对较小。

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82. 温度和车辆作用下梁式桥梁结构固有频率分析方法
袁野
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (6): 1702-1710.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230263
摘要121)   HTML1)    PDF(pc) (1313KB)(93)    收藏

针对桥梁结构损伤识别和状态评估过程中测得的固有频率受到温度和车辆作用的显著影响,导致频率测试结果出现误差的问题,引入频率变异系数,基于温度理论分析模型和车辆参数规律对桥梁频率理论公式进行简化并提炼出关键影响因素,形成剔除温度与车辆作用的桥梁频率变异系数的经验公式。通过简支梁桥和门式刚构桥算例验证了剔除方法的准确性,结果表明,利用经验公式计算的频率与理论计算结果相差较小,能够很好地表征纯净的梁式桥频率,提高利用频率变化评估桥梁安全性的精确度。

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83. 基于均匀ORB特征的回环检测算法
陈绵书,于录录,李晓妮,郑宏宇
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (9): 2666-2675.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211293
摘要121)   HTML2)    PDF(pc) (1916KB)(127)    收藏

针对传统视觉即时定位与地图构建(SLAM)中ORB特征存在的聚集问题,基于网格划分和关键点分层确定思想,设计了均匀FAST角点提取方法,进而设计了基于均匀分布的ORB特征结合暴力匹配的回环检测方法。与基于词袋(BoW)模型的回环检测算法对比实验表明,本文算法能显著提高回环检测的准确率。基于机器人操作系统(ROS)平台,将均匀ORB特征回环检测模块与直接稀疏里程计(DSO)相结合,设计了一种松耦合式的半直接法SLAM系统。实验结果表明,本文系统具有较高的地图构建性能。

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84. 基于Lyapunov理论的卫星大挠性太阳能帆板分布式自适应振动抑制控制方法
张刘,曾庆铭,赵寰宇,范国伟
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (9): 2676-2685.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211295
摘要119)   HTML2)    PDF(pc) (2009KB)(174)    收藏

提出了一种分布式自适应振动抑制控制方法,有效抑制了卫星大挠性帆板在轨振动问题。考虑作动器和传感器的安装位置对控制效果的影响,通过分析邻接子模块之间振动和输出力的耦合影响,基于Lyapunov理论设计了完整的分布式自适应控制器。仿真结果表明,在外界持续干扰等情况下,本文设计的分布式控制系统与基于线性二次型调节器(LQR)的分布式控制方法相比抑振时间缩短了40%,与集中式控制方法相比抑振时间缩短了50%,得到了更良好的在轨抑振效果,对于卫星的稳定运行具有重要意义。

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85. 滚筒式机收膜杂除土装置设计及试验
周鹏飞,陈学庚,蒙贺伟,梁荣庆,张炳成,坎杂
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (9): 2718-2731.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211267
摘要119)   HTML2)    PDF(pc) (1806KB)(140)    收藏

为解决机收膜杂含土率高的问题,设计了一种滚筒式机收膜杂除土装置,对装置内物料进行动力学分析,确定了该装置的基本参数。在此基础上,以滚筛转速、喂料速度、滚筛倾角和叶片螺距为试验因素,以除土率、漏膜率和工作效率为评价指标进行了四因素五水平的响应面试验,分析了各因素对膜土分离作业性能的影响规律,获得了最佳组合参数如下:滚筛转速为24.90 r/min、喂料速度为11.52 kg/min、滚筛倾角为-2°、叶片螺距为699.99 mm。在该条件下验证试验结果如下:除土率为92.48%、漏膜率为1.90‰、工作效率为7.61 kg/min,试验响应指标预测值与验证试验指标间误差分别为2.15%、5.79%、2.63%,表明所构建模型具有较好的预测可靠性,相关研究可为机收膜杂除土技术提供一定参考和理论支撑。

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86. 基于现场监测技术的装配式箱涵温度场及冻胀分析
宫亚峰,吴树正,毕海鹏,谭国金
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (8): 2321-2331.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211083
摘要118)   HTML1)    PDF(pc) (2167KB)(57)    收藏

以实际工程为依托,通过获取装配式箱涵周围土体温度及微应变的现场监测技术,在涵周埋设不同数量的温度传感器和振弦应变计,并借助有限元软件分析,探究箱涵周围土体的温度场分布规律及冻胀特性。首先,对箱涵周围土体的温度及微应变进行为期12个月的监控测量;其次,基于焓场求解的非稳态传热理论,通过有限元软件建立相应的数值模型并对比分析监测数据,对装配式箱涵周围土体变化规律进行剖析。研究结果表明:受热辐射和空气对流的共同影响,涵周土体温度呈现出季节性的变化规律;短暂升温形成的棉被效应,导致温度随土体深度呈现先下降后上升的趋势;受冻胀力影响,箱涵应力最大位置在铰接处,隆起位移最大位置在涵顶处。

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87. 基于车辙图像的CE-4月球车挂钩牵引力判别
胡震宇,申彦,王卫军,罗小桃,邹猛
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (9): 2474-2482.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211193
摘要118)   HTML7)    PDF(pc) (1699KB)(175)    收藏

为评估玉兔2号月球车月面行驶状态,提出了一种基于滑转率信息的月球车挂钩牵引力评价方法。该方法以玉兔2号月球车车轮与其地面原型车为试验对象,通过整车试验和土槽试验模拟玉兔2号月球行驶状态,以车辙信息、滑转率、轮上载荷作为输入参数,建立了沉陷量-滑转率、车辙间距-滑转率标定模型,并基于Matlab图像处理对滑转率进行识别。结果表明,玉兔2号月球车在月面特定区域D'、AB'点行驶时的滑转率分别为10.45%、12.96%、19.70%,挂钩牵引力分别为177.03、181.62、194.47 N。地面试验和反演计算结果表明,玉兔2月球车在以上区域行驶状态良好。

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88. 强侧风作用下桥隧连接段行车仿真与安全性分析
惠冰,刘伟,周宇坤,李淑琪
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (8): 2312-2320.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220183
摘要117)   HTML6)    PDF(pc) (1873KB)(46)    收藏

为掌握强侧风对桥隧连接段小型车辆行驶安全性影响,应用CARSIM进行车辆动力学仿真,对风-车-路耦合仿真模型参数进行标定;通过对车型、车速、风速、风向角的不同组合共120种仿真工况的分析,得出了各种工况下车辆侧偏距离与反应时间的关系;利用正交实验和方差分析找出了汽车横向稳定性的显著影响因素。研究表明:影响汽车行驶稳定性因素由大到小依次为风向角、车速、车型、风级;车身截面迎风面积越大、车宽越宽,侧风作用越明显,在120 km/h车速、9级风、90°风向角开环情况下,轿车安全反应时间仅为2.7 s,SUV安全反应时间仅为2.3 s。研究结果可为侧风区高速行驶自动驾驶车辆的安全性评估和控制策略设计提供参考。

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89. 基于关联路链组的城市路网短时交通流预测模型
翁剑成,魏瑞聪,何寒梅,徐海辉,王晶晶
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (11): 3104-3112.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211391
摘要117)   HTML3)    PDF(pc) (1922KB)(129)    收藏

为更准确预测城市路网交通流状态,通过测算各路段重要度及最短距离路径长度表征路段的空间特征属性,提出了基于密度峰值聚类算法识别交通流时空相关性较强的关联路链集合。以同一路链内所有路段时空二维矩阵作为模型输入,构建基于路链组划分的长短时记忆神经网络(RCGD-LSTMNN)的交通流预测模型。以北京市路网为例,将四环路内骨干路网分为8个关联路链组,模型精度可达95%以上,且皆优于传统的LSTM和BP模型的预测结果,表明本文模型有良好适用性和精度稳定性,适用于不同时空模式的路链组交通状态预测。

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90. 限行政策下传统小汽车出行者出行方式选择
马壮林,崔姗姗,胡大伟,王晋
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (7): 1981-1993.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211037
摘要117)   HTML2)    PDF(pc) (958KB)(145)    收藏

以西安市传统小汽车出行者为调查对象,采用行为偏好和意向偏好融合调查方法设计调查问卷,获取特定情景下传统小汽车出行者的出行方式选择行为;采用CHAID决策树方法划分传统小汽车出行者的类别,使用固定参数logit模型和随机参数logit模型构建不同群体限行后的出行方式选择模型,并对比这2个模型的优劣。研究结果表明:传统小汽车出行者分为仅有1辆车的青年出行者、仅有1辆车的壮年出行者、仅有1辆车的中老年出行者和有多辆车的出行者4类;随机参数logit模型的拟合效果更好;仅有1辆车的低收入青年和壮年出行者在限行日更倾向于选择公共交通出行;提高公共交通服务水平有助于吸引仅有1辆车的出行者在限行日选择公共交通方式出行,道路畅通有助于吸引有多辆车的出行者在限行日选择公共交通方式出行。研究结论可以为城市交通管理相关部门制定差异化的限行政策提供理论支撑。

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91. 轮式拖拉机对称结构的振动特性
张茂健,金敬福,陈奕颖,陈廷坤
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (7): 2136-2142.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220313
摘要116)   HTML0)    PDF(pc) (1290KB)(223)    收藏

利用振动测试系统对轮式拖拉机整机及结构对称部位的振动特征进行了采集分析,以振动烈度为指标对比了对称结构上的振动相似性。试验表明,拖拉机前桥、后桥对称部位的振动特征具有对称性,对称测点的主振动方向一致,前桥和后桥对称位置振动相似度分别为93.91%和94.29%。分析认为,在特定激励下拖拉机整机及对称部位的振动特征受整机工作状态、零部件缺陷及装配质量影响;怠速条件下拖拉机对称部位的零部件及装配质量的差异改变了振动传递路径,影响对称部位的振动特征相似性。本文提出的拖拉机对称结构的振动特征对比评估方法,可为在线检测拖拉机工作状态、发现机械结构缺陷及故障提供快速甄别方法。

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92. 运载火箭推力下降时入轨能力评估与轨迹重构方法
李爽,林子瑞,叶松,刘旭,赵吉松
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (8): 2245-2253.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211120
摘要116)   HTML5)    PDF(pc) (1451KB)(194)    收藏

为解决运载火箭推力下降时无法正常入轨的问题,基于局部配点法和神经网络提出了入轨能力评估与轨迹重构方法。首先,采用局部配点法求解燃耗最优入轨问题,离线生成不同推力下降故障时运载火箭进入目标轨道和次级轨道的轨迹数据库。然后,采用神经网络学习轨迹数据库,建立推力下降故障与入轨能力之间的映射关系,从而使运载火箭出现推力下降时能对入轨能力在线评估与决策。最后,采用局部配点法进行在线轨迹重构,实现运载火箭入轨。数值仿真结果表明,本文方法可实现运载火箭推力下降时入轨能力评估和在线轨迹重构,从而提高发射任务的成功率。

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93. 沙漠砂制备高韧性水泥基复合材料在不同环境下的自愈合性能
车佳玲,王俊,刘海峰,张居平
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (8): 2277-2286.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220236
摘要115)   HTML2)    PDF(pc) (2454KB)(55)    收藏

分别采用毛乌素沙漠砂和腾格里沙漠砂为细集料制备高韧性水泥基复合材料(DS-ECC),在1%、1.5%、2%的预加拉伸应变破坏下,研究了3、7、28 d龄期的DS-ECC试件在空气和干湿循环条件下裂缝特性、自愈合后拉伸性能及自愈合产物。研究结果表明:两种沙漠砂制备的DS-ECC试件均能发生自愈合现象,干湿循环条件下自愈合现象较空气条件更加明显;残余裂缝的最大减少量均发生在3 d龄期,毛乌素沙漠砂和腾格里沙漠砂制备的DS-ECC试件残余裂缝减少量分别为89.3%和80.9%;带裂缝的DS-ECC试件自愈合后极限拉应变大多高于未带裂缝试件的极限拉应变,但最终强度有所降低,相较于空气条件,干湿循环条件下的DS-ECC试件自愈合后极限拉应变较大,最终强度降低;DS-ECC自愈合及基体混合产物主要为SiO2、Ca(OH)2和CaCO3。综合考虑DS-ECC的自愈合效果及自愈合后拉伸性能,毛乌素沙漠砂制备的DS-ECC试件自愈合性能较优。

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94. 多媒体终端上新型压力交互范式研究
秦贵和,王曼莹,孙铭会
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (11): 3186-3193.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220036
摘要115)   HTML2)    PDF(pc) (1038KB)(85)    收藏

针对移动终端上压力交互提出一种新型界面范式LWHP,并通过Bayes方法推理用户交互意图,优化压力空间划分。LWHP范式采用三维办公桌隐喻,包含图层(Layer),部件(Widget)、层级菜单(Hierarchical Menu)和压力手势(Pressure+Gesture)4个组成要素。基于用户历史输入的Bayes层级菜单分层优化算法,结合压力信号、交互特征(时间和跨越选项次数)和情境信息对用户意图分析解释,优化压力空间划分方式,提高交互准确性和自然性。最后,通过一个基于LWHP范式的相册交互场景阐述其应用和相关部件设计。

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95. 基于PCA-PSO-SVM的沥青路面使用性能评价
李岩,张久鹏,陈子璇,黄果敬,王培
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (6): 1729-1735.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221124
摘要115)   HTML1)    PDF(pc) (883KB)(84)    收藏

为合理地对沥青路面使用性能进行综合评价,针对传统路面使用性能评价方法主观性强以及已有模型存在缺陷等问题,提出了基于主成分分析-粒子群优化-支持向量机(PCA-PSO-SVM)的评价模型。通过主成分分析(PCA)对评价指标进行降维处理,形成彼此相互独立的主成分,利用粒子群算法(PSO)全局搜索优势对支持向量机(SVM)的关键参数——惩罚系数C和核函数参数g进行优化,以提高模型精度。最后,以西南地区某高速公路170个养护路段为例,分别使用PCA-PSO-SVM模型和《公路技术状况评定标准》对路面性能进行综合评价。结果表明,PCA-PSO-SVM模型克服了依靠经验确定参数的缺点,识别精度提高,评价结果更符合实际路况。

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96. GAN数据增强下路面裂缝语义分割算法
阙云,季雪,蒋子平,戴伊,王叶飞,陈嘉
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (11): 3166-3175.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220003
摘要115)   HTML8)    PDF(pc) (1524KB)(127)    收藏

为解决现实情况下路面裂缝图像采集数量无法满足深度学习样本数量要求的问题,基于生成式对抗网络的数据扩增方法,提出一种以改进型U-Net网络模型为基础的路面裂缝语义分割算法。首先,基于传统图像处理方法将采集到的样本数据进行初次扩充,根据生成式对抗网络原理,实现样本数据再次扩充;其次,通过增加网络层数、添加归一化层、添加Dropout层提出一种基于改进型U-Net网络模型的路面裂缝语义分割算法;最后,利用基于改进型U-Net网络的路面裂缝语义分割模型提取扩增数据图像中的裂缝,在同等条件下与传统U-Net网络模型检测算法、现有主流分割算法FCN作实验对比研究。结果表明:该改进型算法的分割精度均优于其他两种算法,能较为准确地分割出路面裂缝,在背景像素较为复杂的情况下能较好地避免误检的情况,其平均像素精度、平均交并比分别达到了92.43%、83.43%,在实际场景应用中具有较好的检测效果及较强的泛化性能。

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97. 螺栓结合面法向接触刚度不确定性量化
李玲,赵凯,林红,王晶晶,蔡安江
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (7): 1911-1919.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211023
摘要114)   HTML1)    PDF(pc) (1324KB)(290)    收藏

螺栓结合面接触中存在诸多不确定性因素,现有模型难以确定接触刚度的合理区间,为此,应用区间估计理论以获得微观形貌不确定的结合面接触刚度变化范围。首先,基于分形理论表征结合面微凸体轮廓高度,采用结构函数法和区间算法求解结合面分形参数不确定性区间;然后,通过矩谱法将表面形貌参数与分形参数并联,并引入切比雪夫包络函数计算出不确定性因素影响下的表面形貌参数区间;最后,将形貌参数不确定区间引入统计模型,建立考虑表面形貌参数不确定的结合面接触刚度模型,获得结合面接触刚度的区间,并探究了表面形貌参数对结合面接触刚度的影响。结果表明:该模型能准确预测螺栓结合面接触刚度的变化范围,可为结合面的设计提供指导。

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98. 壁面清洗水下机器人清洗性能分析与试验
王晓鸣,李腾
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (11): 3062-3068.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220784
摘要113)   HTML2)    PDF(pc) (1620KB)(87)    收藏

针对附着在养殖舱壁面上的污染物和剩余饵料人工难以清洗问题,研发了一款可对壁面进行自动清洗的水下机器人,该机器人为转刷清洗、推力吸附、轮式移动机构的设计方案。通过对实验刷盘进行清洗率、清洗能耗分析,确定刷盘的设计和布置方式,完成机器人移动速度与刷盘转速的匹配。分析结果表明,当刷盘转速一定时,增加刷毛层数或降低机器人移动速度可提高清洗率;机器人为小尺寸刷盘的布置方式时可降低清洗能耗。通过试验测试,机器人可贴壁稳定航行,当机器人移动速度为0.2 m/s,刷盘转速为200 r/min时,清洗效果显著,清洗效率为388 m2/h,可满足实际工况下的使用要求。

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99. 履带式再生稻收获机田间转弯机理和性能试验
刘伟健,罗锡文,曾山,文智强,曾力
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (9): 2695-2705.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211178
摘要112)   HTML1)    PDF(pc) (1523KB)(165)    收藏

为进一步探究履带式再生稻收获机的田间转弯性能,对转弯半径与窄履沉陷量的关系进行了全面分析。主要分析了再生稻收获机田间转弯的基本原理,对窄履驱动力、滑移率、窄履沉陷量以及行驶阻力进行了计算,使用Recurdyn分析获得转弯半径与窄履沉陷量的函数关系。仿真结果表明:随着转弯半径的增大,两侧驱动轮转矩、窄履沉陷量均减小,驱动轮转矩从5835 N·m减小到672.3 N·m,驱动轮转矩、窄履沉陷量峰值均处于转弯半径为0处。通过田间试验对仿真结果的可靠性进行验证,结果表明:随着转弯半径的增大,沉陷量从186.24 mm减小到103.57 mm,试验现象和计算结果均与Recurdyn仿真吻合,证明仿真结果可靠,该研究可为后期再生稻收获机转弯理论研究提供参考。

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100. 环境激励下桥梁模态参数识别的频谱方法综述
张云龙,张家源,钱雪松,张攀,杨润超
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (6): 1580-1591.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230077
摘要112)   HTML3)    PDF(pc) (615KB)(132)    收藏

首先,对基于频谱驱动的模态参数识别过程中的常用模型进行了梳理和总结。其次,讨论了两种最常用的频域识别技术,即峰值拾取法和复模态指示函数法,其中峰值拾取法是从输出测量谱的峰值中选择模态频率,而复模态指示函数法通过将频谱矩阵进行对角化实现结构模态参数的识别。此外,将复模态指示函数应用于功率谱密度,形成了频域分解方法。最后,讨论了多参考最小二乘复频域方法,该方法具有内存需求低、计算时间短以及自动化程度高等特征,因此其在桥梁结构的模态参数识别中具有良好的应用前景。

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101. 改性石灰土在干湿和冻融循环下的无侧限抗压性能
姜屏,陈业文,陈先华,张伟清,李娜,王伟
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (6): 1809-1818.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221376
摘要112)   HTML0)    PDF(pc) (1631KB)(102)    收藏

为进一步提升在复杂环境工程中石灰土的适用性和安全性,利用纳米粘土和纤维改性石灰土的力学性能。通过分析改性石灰土在干湿循环和冻融循环作用下的无侧限抗压性能,从而判断纳米粘土和纤维对石灰土的改性效果。试验结果证明,纤维和纳米粘土可以提高石灰土的抗压强度和残余强度,增大破坏应变,改变破坏模式。尤其在纤维和纳米粘土的复合作用下纳米粘土/纤维改性石灰土(NFLS)呈现出最优无侧限抗压性能,并能够延缓因干湿循环和冻融循环作用导致的NFLS内部损伤。

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102. 玄武岩纤维活性粉末混凝土与钢绞线粘结滑移过程声学特性表征
宫亚峰,吴树正,毕海鹏,周冬明,谭国金,黄晓明
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (6): 1819-1832.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230081
摘要111)   HTML0)    PDF(pc) (3771KB)(97)    收藏

针对预应力锚索因粘结失效而导致的高边坡失稳问题,提出将预应力锚索与高性能材料结合应用的方法以提高边坡抗灾韧性。首先,开展了预应力钢绞线与玄武岩纤维活性粉末混凝土(BFRPC)中心拉拔试验,研究了公称直径为15.2 mm的钢绞线在两种浆体材料(BFRPC、M40普通水泥砂浆)下的钢绞线粘结性能,总结其破坏形式;其次,基于声发射特征参数的分布规律,识别应力状态下钢筋混凝土材料的损伤过程;再次,通过对上升时间/振幅-平均频率(RA-AF)值进行对比,明确钢绞线-混凝土拉拔过程中的损伤模式;最后,依据Ib值识别不同应力状态下钢绞线混凝土材料裂纹发展的各个阶段。研究结果表明:3个阶段的能量、幅值变化规律与试件内部裂纹的产生、扩展等损伤过程联系紧密;通过RA-AF分析得出,剪切裂纹主要发生在界面混凝土附近,而拉伸裂纹的宏观体现为垂直于加载方向上的裂纹;Ib值波动差至0.25时可以将其视为一个预警值,以警告预应力钢绞线-混凝土材料即将发生劈裂破坏。

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103. 基于裂缝宽度变化的连续刚构桥安全性预警技术
王华,王龙林,张子墨,何昕
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (6): 1650-1657.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230152
摘要111)   HTML0)    PDF(pc) (1032KB)(35)    收藏

为了剔除温度变化对连续刚构桥裂缝宽度的影响,提高通过裂缝宽度变化评估桥梁安全性的效率和准确性,以广西省境内一座刚构桥为研究对象,分别建立了全桥整体模型和带裂缝梁段精细化模型,根据跨层级模型计算结果研究了温度与裂缝宽度变化之间的关系。结果表明:均匀温度和梯度温度作用均对裂缝宽度变化存在影响,利用修正后考虑混凝土材料特性变化的关系式可以快速确定温度变化导致的裂缝宽度变化值,为桥梁安全性预警提供重要依据。最后,将本文方法应用于某桥工程实例,通过实测数据验证了该方法的准确性。

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104. 基于支持向量机的模拟月壤临界尺度颗粒切削负载识别
田野,李楠楠,刘君巍,姜生元,王储,张伟伟
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (7): 2143-2151.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211002
摘要111)   HTML2)    PDF(pc) (2025KB)(60)    收藏

针对平均直径略大于或者等于钻头取芯孔直径的临界尺度颗粒,在取芯钻进过程中会产生孔底置出及孔壁置入两种运移方式而导致钻进负载发生变化的问题。通过建立切削模型,得到在低速切削时,切削速度对切削力影响较小可以忽略,并进行了试验验证;对含有不同粒径的临界尺度颗粒进行切削试验,得到切削负载随时间变化曲线,利用支持向量机(SVM)方法对切削负载进行识别,结果显示对均质模拟月壤切削负载的识别率为100%,对含有临界尺度颗粒的模拟月壤切削负载识别率均在95.5%以上。研究结果可为月面无人钻取采样在线识别技术提供参考。

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105. 基于静力推覆分析算法的高层建筑混凝土核心筒抗震性能模拟
雷鸣,尹思阳,王德玲,张继承,路世伟
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (9): 2573-2580.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221082
摘要111)   HTML2)    PDF(pc) (1520KB)(177)    收藏

为减少因震动导致的高层建筑混凝土核心筒损伤,提出了基于静力推覆分析算法的高层建筑混凝土核心筒抗震性能模拟方法。选择某应用屈曲约束支撑的高层建筑混凝土核心筒为研究对象,结合PKPM软件模拟了基于静力推覆分析算法的高层建筑混凝土核心筒抗震性能。实验结果表明:静力推覆侧力分布形式对高层建筑混凝土核心筒的顶点位移角和基底剪力计算结果影响较大;屈曲约束支撑的高层建筑混凝土核心筒在X向的基底剪力曲线呈指数型增长;强震动作用下高层建筑混凝土核心筒的刚度降低、柱剪力的占比不断增大;延性系数恒定时,高层建筑混凝土核心筒能量谱比值与刚度折减系数呈正相关关系;高层建筑混凝土核心筒的损伤情况随强震持时的提升而提升;随着刚度特征值的不断增大,剪力墙耗能在总滞回耗能比中的占比下降,而框架梁柱耗能的占比则有所上升且分布形式大致呈线性。

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106. 玉米籽粒直收机板齿式脱粒装置设计与试验
耿端阳,孙延成,王宗源,王其欢,明家锐,杨昊霖,徐海港
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (11): 3281-3292.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220135
摘要111)   HTML2)    PDF(pc) (2038KB)(87)    收藏

为满足黄淮海地区较高含水率玉米籽粒直收作业要求,解决现有玉米系列直收过程中易出现籽粒损伤和未脱率高的问题,结合黄淮海地区玉米收获特点,设计了脱粒齿板与脱粒凹板螺旋分布的板齿式脱粒滚筒,以及结合圆管栅格脱粒凹板的板齿式纵轴流脱粒装置。对关键部件进行理论分析,确定了影响脱粒性能的主要因素。通过4YZ-6型玉米籽粒直收机进行单因素试验,得到脱粒性能较好时滚筒转速、脱粒间隙、板齿长度的变化范围。以滚筒转速、脱粒间隙、板齿长度为试验因素进行正交试验,确定了较优的参数组合:滚筒转速为350 r/min,脱粒间隙为53 mm、板齿长度为100 mm。在该条件下,玉米果穗的籽粒破碎率为2.73%,未脱净率为0.41%,符合国家相关标准。

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107. 基于多通道视觉注意力的模糊图像质量复原算法设计
陈烽,王浩
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (9): 2626-2631.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220684
摘要110)   HTML2)    PDF(pc) (1531KB)(194)    收藏

为了提高摄像机成像质量和图像清晰度,提出了一种基于多通道视觉注意力的模糊图像质量复原算法。在多通道视觉注意力机制的基础上构建了编码网络,将模糊图像输入到编码网络中,对图像展开复原处理;同时,在复原处理过程中引入振铃检测,消除复原后图像中存在的振铃区域,提高复原图像的质量和清晰度。实验结果表明,本文算法的去振铃现象效果更好、图像复原后的质量更高、应用效率更理想。

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108. 弹性车轮对大跨斜拉桥车桥耦合振动的抑制特性
陈兆玮,蒲前华
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (9): 2519-2532.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211258
摘要110)   HTML0)    PDF(pc) (4864KB)(205)    收藏

为了从动力学角度探明地铁车辆-桥梁(特别是大跨斜拉桥)系统对弹性车轮的适应性,本文开展了大跨斜拉桥上弹性车轮对地铁车桥系统振动的影响及抑制特性研究。基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立了考虑弹性车轮的地铁车辆-大跨斜拉桥系统耦合动力学模型;借助该模型,研究了长-短波不平顺联合激扰下弹性车轮对地铁车辆和大跨斜拉桥的振动特性的影响,并从时-频域角度探明了弹性车轮对地铁车辆-大跨斜拉桥系统的减振效果。研究结果表明:当地铁车辆通过大跨斜拉桥时,弹性车轮能有效降低轮轨作用力以及车轮和轴箱的振动;与传统刚性车轮相比,弹性车轮轮箍振动最剧烈,传统刚性车轮振动其次,而弹性车轮轮芯振动最小;基于本文所采用的弹性车轮动力学参数,弹性车轮的振动卓越频率集中在10~50 Hz,且在25 Hz左右存在峰值;桥梁垂向和横向振动主频均在1 Hz左右,且弹性车轮能有效降低大跨斜拉桥的中、低频振动。

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109. 可“临-永”转换抢修钢墩应急使用极限承载力
刘子玉,陈士通,支墨墨,黄晓明,陈哲心
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (6): 1601-1611.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230095
摘要110)   HTML1)    PDF(pc) (2183KB)(172)    收藏

研发了一种可“临-永”转换的抢修钢墩,基于ABAQUS三维仿真模拟,首先通过极限承载力因素影响分析确定主材选型;在此基础上,开展钢墩非损伤及损伤状态结构极限承载力研究。结果表明:钢墩极限承载力随支墩径厚比增大而减小,随钢材强度等级提高而增大;钢墩损伤位置相同时,损伤程度越深,极限荷载系数越敏感;钢墩损伤程度相同时,损伤位置越靠近下方,对极限荷载系数的影响越显著;节段局部损伤时,相较于材料刚度退化,随着折减系数的变化,截面尺寸缩减和材料强度退化对极限荷载系数的影响趋势相近、程度相当,且影响更加明显;节段整体损伤时,截面尺寸缩减影响最大,材料强度退化次之,材料刚度退化最小。

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110. 基于小波包信包提取的空调制冷压缩机怠速噪声诊断算法
龙恩深,班光泽
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (7): 1929-1934.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220213
摘要109)   HTML1)    PDF(pc) (750KB)(40)    收藏

针对车辆空调制冷压缩机怠速噪声具有随机性和不确定性,其诊断难度较大的问题,为了及时发现压缩机的异常并提供更加舒适的开车、乘车环境,提出一种基于小波包信包提取的空调制冷压缩机怠速噪声诊断算法。先利用小波包信包提取空调制冷压缩机怠速噪声信号特征,再通过支持向量机(SVM)将空调制冷压缩机怠速噪声信号特征分类,最后根据噪声信号特征分类结果实现空调制冷压缩机怠速噪声的诊断。实验结果表明,本文方法获取的空调制冷压缩机怠速噪声幅值更接近实际怠速噪声幅值,ROC曲线的面积较大,说明该算法对压缩机怠速噪声的诊断结果具有理想的精确度。

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111. 考虑枢纽失效的多式联运快递网络结构设计
郑长江,胡欢,杜牧青
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (8): 2304-2311.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211128
摘要108)   HTML2)    PDF(pc) (1417KB)(115)    收藏

为提高快递网络的可靠性和抗风险能力,从多式联运角度构建了快递网络基础模型;同时为枢纽节点选择最佳的备份节点,提出了快递网络设计备份枢纽模型,以应对可能出现的枢纽失效问题,研究枢纽失效后网络结构、总成本、枢纽节点快递处理量的变化,并分析对邻近枢纽和路径产生的影响。案例分析表明:枢纽节点失效会造成快递网络特性、运输路径和方式变化;启用备份枢纽使枢纽处理快递量增多,增大了枢纽点处理快递的压力,可能造成备份枢纽的拥堵。

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112. 剪力钉连接件拉剪共同作用抗剪性能
安然,王有志
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (9): 2554-2562.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211243
摘要108)   HTML3)    PDF(pc) (1829KB)(113)    收藏

为明确剪力钉连接件在拉剪荷载作用下的力学性能,开展了5组受拉、受剪和拉剪共同作用模型试验,结合有限元模型,探讨了混凝土强度和剪力钉尺寸对抗剪承载力的影响,提出了拉剪共同作用剪力钉连接件荷载-滑移关系式和抗剪承载力计算公式。结果表明:当拉力施力比从0增到0.6时,剪切刚度下降69%,弹性极限荷载与抗剪承载力的比值从0.55下降至0.24,抗剪承载力下降31%;混凝土强度和拉力施力比对剪力钉抗剪承载力的影响具有相关性。本文提出的拉剪共同作用剪力钉连接件荷载-滑移关系式和抗剪承载力计算公式可应用于工程设计和计算。

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113. 基于站台容量限制和路段绿波控制的公交速度引导模型
李文勇,马从若,胡清玮,刘承堃,廉冠,顾国斌,周旦
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (11): 3088-3103.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211414
摘要108)   HTML2)    PDF(pc) (2258KB)(80)    收藏

为解决绿波控制条件下交通高峰时段线路密集点的单泊位公交站排队溢出问题,提出一种公交速度引导模型。通过定义公交车群的概念来明确公交车群速度引导方案实施对象,在速度决策点处发布车速指令引导前后相邻公交车辆调控车头时距,并实现公交优先策略。采用Vissim软件仿真,结果表明:应用本文模型后,上、下游公交站平均重叠滞站时间分别减少41.02%、68.68%,平均停车次数减少14.46%。本文模型可有效解决线路重叠区间内单泊位站点排队溢出问题,提升公交车辆路段运行效率。

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114. 在障碍物检测时对斜坡点云的检测处理算法
蒋林,杨立,张文俊,张琼玉,吴艳霞
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (11): 3221-3228.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220976
摘要107)   HTML2)    PDF(pc) (1827KB)(97)    收藏

室外移动机器人在包含斜坡路面的环境下进行障碍物检测时,采用传统的RANSAC地面点云剔除算法会出现无法剔除斜坡点云的现象,导致后续将斜坡识别成障碍物。针对这一情况,本文提出了一种相邻线束算法来检测和剔除斜坡点云,并基于欧式聚类对障碍物进行检测。该方案首先对三维激光点云进行预处理,根据三维激光雷达相邻线束之间的几何关系分割出包含斜坡的地面点云,再经过体素滤波进行下采样后,对分割出的障碍物点云进行基于KDTree的欧式聚类,并通过PCA主成分分析计算出外接包围框的尺寸和方向来对障碍物进行检测。经过实验表明:采用本文提出的障碍物检测算法能有效分割出环境中的斜坡路面,在聚类过程中能够避免将斜坡路面识别为障碍物,为机器人自主行走避障策略提供基础。

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115. 基于线结构光视觉的平面度误差测量方法
刘思远,侯跃谦,寇莹,任真,胡正乙,赵雪微,葛云鹏
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (12): 3358-3366.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220050
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针对机械零部件制造及加工领域的平面度测量问题,提出了一种基于线结构光视觉技术的平面度误差测量方法。首先,采集被测平面上不同位置的光条图像,并根据每个位置所对应的光平面方程获得扫描点的空间坐标。其次,对国家标准中平面度误差评定方法进行分析,建立了基于几何约束的平面度误差视觉测量算法。最后,通过本文算法,利用扫描点空间坐标计算出评定基面及平面度误差。在实验中,选择镶块模具的定位面作为被测平面,并将视觉测量结果与采用接触式测量方法获得的结果进行对比,测量误差小于20 μm。实验结果表明本文提出的平面度误差测量方法具有一定的可行性,提高了平面度误差的测量效率。

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116. 基于分类和回归树决策树的网络大数据集离群点动态检测算法
傅丽芳,陈卓,敖长林
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (9): 2620-2625.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220434
摘要107)   HTML0)    PDF(pc) (877KB)(133)    收藏

针对大数据集中存在海量数据,当数据规模扩大到一定程度时,离散点检测处理效率受到限制的问题,提出了一种基于分类和回归树(CART)决策树的网络大数据集离群点动态检测算法。首先,划分大数据集异常数据标准,利用方差衡量数据离散程度,使用支持向量机建立异常数据样本关联规则矩阵,明确大数据集异常数据范围,并通过动态网格划分策略降低离群点检测计算量;然后,运用CART决策树方法在分支节点采取布尔检测,将待检测数据统一拟作连续数据,升序排列训练数据集,计算数据最高信息增益,剪枝决策树直到没有非叶子节点可被替换,得到离群点动态检测结果。仿真结果证明,本文算法离群点检测准确率高、检测耗时短,具备显著的计算优势,能为大数据集的可靠应用提供积极帮助。

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117. 预应力UHPC-NC组合梁截面优化设计
朱劲松,秦亚婷,刘周强
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (11): 3151-3159.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220004
摘要107)   HTML2)    PDF(pc) (1412KB)(89)    收藏

针对预应力超高性能混凝土-普通混凝土(UHPC-NC)组合梁结构的优化设计,提出了基于改进的自适应遗传算法的结构优化设计方法。优化设计以材料成本最小化为优化目标,以组合梁截面参数作为优化设计变量,并结合承载力及变形等约束条件,建立预应力UHPC-NC组合梁的数学模型。通过优化算例表明,改进的自适应遗传算法具有较好的极值寻优能力和收敛性能。利用自适应遗传算法搜索求解预应力UHPC-NC组合梁最优设计参数,优化结果表明:优化后得到的组合梁截面参数取值合理,满足约束条件要求。

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118. 基于数值仿真的简支梁桥震致残余位移分析
顾正伟,张攀,吕东冶,吴春利,杨忠,谭国金,黄晓明
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (6): 1711-1718.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230117
摘要107)   HTML1)    PDF(pc) (1481KB)(197)    收藏

基于ANSYS建立了具有铅芯橡胶支座、摩擦摆支座和黏滞阻尼器的简支梁桥有限元模型。通过改变地震激励、结构参数和减隔震装置参数,进行了地震荷载作用下多种工况的桥梁震致残余位移分析。结果表明,残余位移对地震波频谱特性较为敏感,且随峰值加速度、剪跨比的增大显著增大,随持续时间和墩高的增加有所增大;残余位移对铅芯橡胶支座和摩擦摆支座参数变化较为敏感,黏滞阻尼器参数变化对其影响较小,可通过增大铅芯橡胶支座屈服力、屈服后刚度、摩擦摆支座摩擦因数、黏滞阻尼器阻尼孔长度、液缸外径、硅油黏度和减小摩擦摆支座曲率半径的方法降低结构震致残余位移。本文研究结果可为桥梁结构抗灾韧性提升提供理论依据。

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119. 融合动静态变量的滑坡多步位移预测方法
唐菲菲,周海莲,唐天俊,朱洪洲,温永
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (6): 1833-1841.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230079
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针对目前滑坡位移预测模型多以结合降雨、形变等动态变量的单步预测为主,缺乏对多步位移影响因素相关的时间周期等静态变量考虑的问题,提出了融合动静态变量的滑坡多步位移预测模型。首先,运用变量选择网络对初始输入变量进行选择,挖掘与滑坡日位移相关度高的变量,削弱冗余变量对模型的影响。然后,将静态变量集成于网络中,通过对上下文编码进行时间动态相关性调节。最后,以多头注意力模块捕获时序长期依赖关系,实现滑坡多步位移预测。以重庆市新铺滑坡为例,将本文方法与DeepAR、长短期记忆(LSTM)模型进行实验对比,结果表明,本文方法可实现较为稳健的高精度滑坡多步位移预测。

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120. 基于动力特性和改进粒子群优化算法的桥梁冲刷深度识别
谭国金,孔庆雯,何昕,张攀,杨润超,朝阳军,杨忠
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (6): 1592-1600.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230145
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为了快速、准确地识别出桥梁冲刷损伤的位置和程度,提出了一种基于桥梁结构动力特性和改进粒子群优化算法的桥梁冲刷识别方法。该方法先将桥梁结构动力特性与单位力作用下墩顶静力位移作为桥梁冲刷识别参数;然后,利用多元非线性回归得到冲刷识别参数与不同桥墩冲刷深度之间的定量关联,根据桥梁实测时获取的动力特性值便可识别出桥墩左、右两侧不均匀冲刷深度;最后,对一座简支梁桥进行数值分析,演示了本文基于改进粒子群优化算法的桥梁冲刷识别方法的具体应用步骤。研究结果表明:本文方法可识别出桥梁冲刷位置和冲刷深度,且识别结果具有一定的准确性。在实际工程中,通过常规桥梁检测即可实现桥梁基础冲刷损伤识别,避免了水下作业带来的操作难题,且可快速对桥梁冲刷状态进行准确评估。

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121. 可信云计算平台多源大数据时间序列调度算法
杜睿山,陈雨欣,孟令东
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (11): 3194-3200.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220886
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可信云计算平台多源大数据时间序列调度性能过差会增加平台传输能耗和运营成本,降低多源大数据利用率,为使平台内数据能根据任务目标合理完成时间序列调度工作,提出可信云计算平台多源大数据时间序列调度算法,该方法首先构建混沌时间序列模型挖掘可信云计算平台多源大数据,并利用小波阈值降噪方法优化多源大数据,然后将优化后的多源大数据与海量并行贝叶斯因子化分解方法相结合,根据该方法输出的时间序列调度策略,实现可信云计算平台多源大数据时间序列调度。实验结果表明:本文方法加速比最高为97.2%,资源调度总功率仅为2300 kW,负载均衡离差不超过0.2。

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122. 在役混凝土T梁疲劳刚度退化及寿命预测方法
左新黛,张劲泉,赵尚传
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (9): 2563-2572.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211238
摘要105)   HTML1)    PDF(pc) (1442KB)(59)    收藏

为获取在役混凝土T梁疲劳刚度退化规律,开展疲劳寿命预测,基于损伤力学理论构建了考虑开裂损伤的混凝土T梁阶梯刚度模型,通过对3根10 m钢筋混凝土T梁足尺模型进行静力和疲劳破坏试验,获取了疲劳剩余刚度随荷载作用次数的演化规律。引入疲劳损伤系数和刚度退化系数,建立了在役混凝土T梁疲劳寿命预测模型。分析结果表明:随着荷载作用次数的增加,桥梁剩余刚度呈现三阶段衰减,其中疲劳初期和后期阶段衰减较快,但占总寿命比重相对较小,而疲劳中期阶段呈线性稳定退化,约占疲劳总寿命的80%以上,为桥梁服役的主要阶段,疲劳破坏时剩余刚度约为初始刚度的82.7%。最终,针对在役混凝土T梁桥工作性状,提出了在役钢筋混凝土梁桥寿命预测方法,相关研究成果可为此类桥梁寿命预测研究提供理论支持。

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123. 融合社交地理信息加权矩阵分解的兴趣点推荐算法
何颖,王卓然,周旭,刘衍珩
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (9): 2632-2639.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211201
摘要103)   HTML2)    PDF(pc) (1067KB)(218)    收藏

针对用户-兴趣点矩阵稀疏以及难于从隐反馈中获取用户对未访问位置的偏好而影响兴趣点推荐准确度的问题,本文提出了一种融合社交地理位置信息的加权矩阵分解兴趣点推荐算法(SGWMF)。首先,通过用户之间的相关性对社交信息进行幂律分布建模,基于用户好友的签到信息计算用户访问位置概率;其次,利用地理信息符合幂律分布特点重构用户访问位置偏好矩阵,缓解矩阵数据稀疏性问题;再次,为了增强加权矩阵分解模型的有效性,通过建模社交信息和地理信息挖掘出用户对未访问位置的偏好,并以隐反馈项的形式改进加权矩阵分解的目标函数;最后,在两个真实数据集上对算法性能进行对比验证,结果表明本文算法的性能要优于其他兴趣点推荐算法,推荐结果的准确性有明显提高。

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124. 大规模物联网终端密文数据分段小波降噪算法仿真
曹守启,孔凡慧,张铮,熊如意
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (8): 2358-2363.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220748
摘要103)   HTML6)    PDF(pc) (838KB)(152)    收藏

为有效滤除终端密文数据中的噪声,提出一种大规模物联网终端密文数据分段小波降噪算法。采用周期图谱估计特征提取方法提取不同类型数据的连续谱分量和线谱分量,获取密文数据的噪声特征。通过噪声数据在尺度空间的最大投影构建能量匹配准则,采用结构化小波滤波器组建立与信号能量一致的最优能量匹配小波。并通过波形匹配准则,使用优化函数建立与信号波形相同的最优波形匹配小波,完成大规模物联网终端密文数据分段小波降噪处理。经实验测试结果表明:所提算法能有效降低数据降噪延时,同时能获取较满意的降噪效果。

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125. 基于多元非线性回归的智能压实关键参数最优解
马涛,马源,黄晓明
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (7): 2067-2077.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211010
摘要102)   HTML1)    PDF(pc) (1308KB)(149)    收藏

通过对有限元数值仿真软件进行二次开发,实现数值仿真精细化建模并设计所需工况,提供智能压实最优关键参数组合的基础数据,并通过现场试验验证其准确性。在此基础上,通过多元非线性回归的方法,对影响路基压实度参数进行拟合。通过线性搜索的方法,获取能达到最大压实质量对应参数。结果表明:当碾压速度为4 m/s、碾压遍数为2遍时,对应的最终压实度最小,为0.878;当碾压速度为1 m/s、碾压遍数为4遍时,对应的最终压实度最大,为0.955。本文得到如下结论:在常见的压实施工参数范围内,达到最优压实度的施工参数组合如下:碾压速度为1.3 m/s,碾压遍数为4遍。

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126. 泥石流作用下道路结构韧性分析及提升
薛志佳,王召阳,张久鹏,晏长根,许子凯,张英立,黄晓明,马涛
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (6): 1773-1781.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230069
摘要102)   HTML2)    PDF(pc) (1229KB)(126)    收藏

针对道路结构抗灾韧性研究的不足,提出了泥石流冲击和淤埋作用下的道路结构性能响应函数,通过分析泥石流防治特征和道路结构韧性特征对其进行求解,并用泥石流作用后道路结构性能的累积损失程度表征其安全韧性,构建了道路结构安全韧性理论模型。以甘肃省沙湾镇水峪沟泥石流为例,分析了水峪沟国道394 km+800 m处道路结构在自我恢复、灾中采取抵御措施、灾后应急处理3种情况下的韧性曲线和安全韧性。结果表明:未采取任何措施时,道路结构安全韧性值仅为63.92%;而对泥石流灾害采取应急处理后,道路结构应对灾害的能力提升至81.98%;对泥石流采取抵御措施后,道路结构应对灾害的能力进一步提升至85.76%,韧性得到了明显提升。本文研究成果量化了泥石流作用下道路结构的抵抗力和恢复力,可为提升泥石流作用下的道路结构韧性提供决策依据。

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127. 多损伤钢-混组合梁桥力学性能有限元分析方法
卜建清,郭至博,张吉仁,荀敬川,黄晓明
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (6): 1621-1637.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221428
摘要102)   HTML2)    PDF(pc) (4464KB)(51)    收藏

为了研究钢-混组合梁桥多损伤状态有限元分析方法,探明不同损伤类型和程度对钢-混组合梁桥力学性能的影响规律,首先,研究了钢-混组合梁桥多损伤组合有限元模拟方法及损伤等级量化评定方法;然后,基于车-桥耦合振动分析了不同车速和不同损伤等级下钢-混组合梁桥跨中动力响应和车体加速度响应;最后,研究了不同损伤等级下钢-混组合梁桥关键截面挠度、板梁间相对滑移与应力的变化规律。结果表明:多损伤组合模拟方法能够有效表征钢-混组合梁桥的多构件损伤交织状态,可实现钢-混组合梁桥多损伤状态的定量描述;随着损伤等级的增加,跨中竖向振动位移和加速度响应峰值增大,车体的竖向、侧倾和俯仰振动加速度也表现出相同的变化规律,与无损伤状态相比,其峰值的最大增幅分别为2.16倍、92.5倍、205倍、565倍和235倍;关键截面的挠度、滑移亦随之增大,钢梁下缘应力变化不明显,混凝土板上缘应力显著增大。

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128. 柴油机瞬变工况喷射参数及田口法协同优化对微粒排放的影响
冯爽,洪伟,李小平,解方喜
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (9): 2483-2492.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211236
摘要101)   HTML5)    PDF(pc) (2344KB)(109)    收藏

为研究发动机“恒转增扭”瞬变工况下的微粒排放特性及优化方法,以车用2.8 L增压柴油机为研究对象,首先研究了单因素喷射参数对柴油机瞬态加载工况微粒排放的影响;随后设计了田口正交试验,给出以微粒数量及质量为输出指标的最优控制参数组合,并确定了各控制参数的影响权重。结果表明:在瞬变加载过程中,小尺寸核态颗粒物数量浓度恶化明显,大尺寸聚集态颗粒物质量浓度显著恶化;适当地将主喷时刻提前、增大轨压以及引入恰当的后喷可降低微粒排放;同时,控制参数对核态和聚集态微粒的影响存在Trade-off关系,对微粒排放影响权重相对较大的均为喷油时刻的影响,即喷油正时和主后喷间隔。

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129. 土工格栅加筋橡胶砂应力-应变特性试验
刘方成,王将,吴孟桃,补国斌,何杰
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (9): 2542-2553.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211260
摘要100)   HTML5)    PDF(pc) (2875KB)(156)    收藏

基于静三轴剪切试验,分析了5种配比(0%、10%、20%、30%、40%)、4种格栅布置方式(无筋、水平1层、水平2层、水平3层)、3种围压(50、100、200 kPa)下土工格栅加筋橡胶砂的应力-应变关系特性和模量衰减特性。结果表明:①土工格栅加筋使得橡胶砂应力-应变关系曲线明显升高,加筋后橡胶砂的硬化特性增强。②采用扩展邓肯-张模型进行拟合,随着橡胶颗粒含量的增加,橡胶砂初始模量降低,模量衰减程度可由衰减参数定量反映;模量曲线衰减程度随加筋工况“水平3层加筋、无筋、水平2层加筋、水平1层加筋”依次增大。③土工格栅加筋使得橡胶砂的参考应变增大、应力-应变模型指数减小,即模量归一化应力应变曲线非线性程度减弱,随着土工格栅加筋密度和配比的增大,土工格栅对橡胶砂应力应变特性的加筋效应更显著。

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130. 板簧式减震锚头结构及抗震性能分析
王林峰,夏万春,徐浪,黄晓明,谭国金,张继旭
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (6): 1842-1852.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221430
摘要98)   HTML0)    PDF(pc) (2551KB)(176)    收藏

针对高陡边坡震致滑移条件下锚索系统无韧性、抗灾能力弱等问题,提出了一种板簧式减震锚头结构和实现方法。分析板簧锚头抗震工作程序并构建动力计算模型,对变形特性进行了解析;基于主要影响指标对板簧锚头作尺度分析,采用有限元程序获得板簧锚头抗震响应特征。研究表明:板簧锚头结构承载力和变形特性主要由片板长宽比、宽厚比、跨度和片板数决定,且对片板厚度最为敏感;激励峰值越大,其回弹恢复时间越短,整个过程能量耗散越多;本文优选尺度板簧锚头的地震响应傅里叶主频为14.73 Hz,抗震响应过程中发生往复变形及摩擦耗能以减轻地震冲击效应,具备良好的抗震性能和韧性,但应用设计时应综合考虑变形协调能力、耗能效果和经济性等因素。本文研究成果可为边坡锚索韧性组件结构的设计及应用提供理论依据和方法。

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131. 基于防抱死制动系统制动器带宽参数整定的自抗扰控制器滑移率控制
苑磊,何仁
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (12): 3335-3341.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220046
摘要98)   HTML6)    PDF(pc) (935KB)(75)    收藏

针对汽车紧急制动过程滑移率控制存在的非线性和不确定性扰动的问题以及制动系统带宽特性的差异导致滑移率控制器无法有效移植到实际车辆应用的问题,提出了基于执行器带宽参数整定的自抗扰控制方法。首先,建立了车辆模型和ABS模型。其次,设计了以微分跟踪器、扩展状态观测器和误差反馈控制器为核心的自抗扰控制。接着,基于ABS制动带宽参数,对自抗扰控制进行参数整定。最后,进行了滑移率控制仿真分析,验证了ABS滑移率自抗扰控制方法的可行性和有效性。结果表明,本文方法物理意义明确、参数整定简单、可移植性强,能够实现滑移率的精确控制。

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132. 基于机器视觉的视频SAR运动目标检测方法
武狄,何鸣
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (11): 3214-3220.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220772
摘要98)   HTML4)    PDF(pc) (962KB)(148)    收藏

在检测视频SAR运动目标时,无法精确获得动态图像中的运动目标,为解决存在的检测完整度低、有效性差等问题,提出基于机器视觉的视频SAR运动目标检测方法。首先,通过混合高斯模型匹配运动目标像素点,得到视频SAR运动图像的目标区域;其次,利用HSV模型及反射率算法去除运动目标所产生的阴影;最后,将处理后的目标区域输入YOLO算法中完成最终的视频SAR运动目标的检测。实验结果表明:本文算法的检测完整度高、检出率高、误检率低,检测有效性更佳。

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133. 桥墩复合材料柔性防撞护舷试验
郑植,袁佩,金轩慧,魏思斯,耿波
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (9): 2581-2590.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211227
摘要97)   HTML2)    PDF(pc) (3512KB)(137)    收藏

针对既有防护结构不能实现多目标船型柔性防护的问题,提出了一种可防护中小型船舶的柔性护舷,该护舷可与既有防护结构搭配使用。对3种不同护舷开展了准静态压缩试验,确定了最优构造形式,通过足尺冲击试验和数值模拟对最优构造护舷的防护性能进行分析。结果表明:压缩试验下,不同试件的破坏模式相近,均出现外面板剪断,基体开裂,剪断处纤维断裂;压缩结束各试件回弹率高达85%以上;添加耗能芯材的试件3是最优构造形式。落锤冲击试验下,撞击力折减率达到97%,撞后护舷变形完全恢复,护舷以弹性耗能的方式耗散能量;驳船撞击下,护舷吸收了63%的碰撞能量,且能大幅减轻船舶损伤,此时护舷主要以耗能芯材的压溃吸收碰撞能量。

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134. 基于深度学习算法的人脸图像活体特征变换尺度提取
吕晓琪,李浩,谷宇
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (11): 3201-3206.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220813
摘要97)   HTML5)    PDF(pc) (828KB)(138)    收藏

针对目前人脸图像的特征提取方法存在提取准确度低、效率低等问题,提出了基于深度学习算法的人脸图像活体特征变换尺度提取方法。先利用深度学习方法完成人脸图像的去噪处理;然后使用Gabor波滤器分解人脸信号,并将其输入到深层子空间模型完成特征变换尺度的提取;最后基于(粒子PSO群优化算法)完成人脸图像活体特征变换尺度提取。实验结果表明:提出人脸图像特征提取方法的准确度更高,识别速度更快,整体应用效果更好。

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135. 集束群钉式装配组合梁界面滑移计算
范亮,徐英铭,谭阳
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (9): 2533-2541.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211225
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针对由预留后浇孔的预制板和集束布置剪力钉的钢梁组成的装配式钢-混组合梁,研究了其非连续界面剪力连接下的装配组合梁界面滑移计算理论。基于梁变形理论,将间断剪力连接的装配组合梁分为有剪力连接区和无剪力连接区,并分别建立了界面滑移微分方程;基于位移连续和变形协调条件,建立了间断剪力连接组合梁界面滑移分布表达式,求解出集中荷载和均布荷载作用下的界面滑移分布解析表达式;经与现有连续剪力连接的组合梁滑移分布方程以及装配组合梁试验实测数据进行对比,验证了该组合梁滑移分布算法的正确性。采用该算法开展了混凝土板与钢梁的高度比、抗剪连接度和集束度(反映键群集束程度的指标,定义为单个(排)预留孔中剪力键数量与全梁剪力键数量的比值)对装配式组合梁滑移和变形的参数影响分析,结果表明:界面滑移随抗剪连接度的增大而减小,随高度比和集束度的增大而增大;集束度越大,滑移分布越不均匀,在无剪力连接区出现峰值。

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136. 基于改进鲸鱼算法的结构可靠性优化设计
白丽丽,姜封国,周玉明,曾枭
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (11): 3160-3165.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211421
摘要96)   HTML4)    PDF(pc) (779KB)(90)    收藏

针对鲸鱼优化算法(WOA)后期全局搜索能力不足等问题,提出一种基于自适应惯性权重和差分进化的改进鲸鱼优化算法(IWOA),并针对工程结构存在的外部载荷、材料强度等不确定性因素,将结构的系统可靠性引入优化设计中作为约束条件,对结构进行最小化重量优化。通过构建相关优化模型,对算例进行优化计算。结果表明:改进鲸鱼优化算法在基于可靠性的优化设计中,具有较快的收敛速度和较好的求解精度及稳定性,是一种有效的优化设计方法。

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137. 基于车辆脉冲响应的路面不平度识别方法
张青霞,侯吉林,安新好,胡晓阳,段忠东
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (6): 1765-1772.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221508
摘要96)   HTML1)    PDF(pc) (1311KB)(133)    收藏

基于车辆脉冲响应,提出了利用车辆动态响应识别路面不平度的方法。首先,以路面不平度为输入,推导了基于脉冲响应函数的车辆响应计算公式。然后,将脉冲响应函数离散为矩阵的形式,建立了基于脉冲响应矩阵的不平度识别线性方程。同时,考虑前、后轮所经历的路程存在一段重合的特点,构建了前、后轮位置相关性矩阵,降低了待识别的未知数数目。接着,鉴于不平度一般为连续函数的特点,利用荷载形函数的思想,进一步降低待识别的未知数数目,并提高对噪声的鲁棒性,实现路面不平度的实时识别。最后,利用数值仿真和试验验证了本文方法的有效性。

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138. 基于多尺度级联卷积神经网络的高光谱图像分析
朱逢乐,刘益,乔欣,何梦竹,郑增威,孙霖
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (12): 3547-3557.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220096
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在样本有限情况下对象级别的叶片高光谱图像建模中,提出了多尺度三维和一维级联卷积神经网络模型。首先,在三维卷积神经网络(3D-CNN)中嵌入扩张卷积增大卷积核感受野,构建了多尺度3D-CNN,提取和融合不同尺度的光谱-空间联合特征,在不增加网络参数的情况下提升了模型性能。然后,对最优多尺度3D-CNN网络级联一维卷积神经网络(1D-CNN),进一步降低计算复杂度和过拟合程度。最后,在罗勒叶片叶绿素含量回归和辣椒叶片干旱胁迫识别两类数据集上进行最优网络框架探究并对比了一系列基准CNN模型。结果表明,对于叶片高光谱图像回归和分类,本文模型均能在小样本条件下有效提升模型泛化性能并降低计算复杂度。

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139. 冗余机械臂运动学逆解的求解优化方法
张铮,朱齐丹,吕晓龙,樊星
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (12): 3379-3387.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220099
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为解决仿人冗余机械臂逆运动学的求解问题,本文提出了一种逆运动学求解优化方法。通过引入臂角参数建立了逆解的解析解公式,根据关节限位进一步分析了不同形式解析解下的臂角可行区间。此外,提出了综合考虑关节避限和能耗最优的目标函数,通过自适应权重参数调节任务优先级,并引入粒子群优化算法得出最优解。实验结果表明,该算法能求出给定臂角的所有解,并且能选出满足关节避限和低能耗的最优解,对于冗余机械臂的轨迹规划有较好的应用意义。

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140. 西北寒旱农区胡麻滚勺式精量穴播器的设计及试验
石林榕,赵武云
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (9): 2706-2717.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211270
摘要95)   HTML1)    PDF(pc) (2231KB)(98)    收藏

针对胡麻穴播器用种量大、穴粒数变异系数大、穴孔缺种等实际问题,结合甘肃覆膜种植环境,设计了一种带舀种勺舌的滚勺式精量穴播器。通过分析穴播器的作业原理和排种过程,确定了滚勺组件组成及舀种勺尺寸、安装数量、安装角等主要参数,并采用响应曲面法分析了主勺深度、舀种勺安装角和穴播器角速度对穴播器排种性能的影响。结果表明:当主勺深度为6.68 mm、舀种勺安装角为7.62°、穴播器角速度为3.22 rad/s时,穴粒数合格率为92.5%,漏播率为2.54%,重播率为4.96%。本文研究结果可为胡麻精量穴播排种装置设计提供参考。

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141. 影响智能骨料感知的关键因素及数据分析方法
王宁,马涛,陈丰,付永强
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (6): 1799-1808.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221208
摘要94)   HTML0)    PDF(pc) (1933KB)(168)    收藏

为研究不同荷载作用形式、封装材料和形状特性对智能骨料传感器监测结果的影响,实现基于传感器感知参数对混合料介质物理力学特征的有效评价,对埋入式智能骨料传感器SmartRock的室内二次标定进行了试验,构建了传感器-混合料介质耦合三维有限元数值模型,并开展了基于SmartRock传感器的水泥稳定碎石旋转压实和无侧限抗压强度试验。结果表明:集中荷载作用下的传感器应力响应远大于均布荷载;传感器高度与底面边长的比值H/D<0.3,埋入式传感器封装材料与周围介质模量的比值Ep/Em>5时,匹配误差可保持在较低且稳定的水平;可通过分析SmartRock传感器应力响应的离散系数Sv表征混合料压实度及强度的演化规律。

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142. 铝合金薄壁零件铣削加工颤振主动抑制方法
王优强,李梦杰,赵涛,朱玉玲,何彦
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (12): 3351-3357.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221035
摘要94)   HTML0)    PDF(pc) (846KB)(79)    收藏

铝合金薄壁零件由于其刚性差,易受主轴转速、轴向切削深度、给进速度以及径向切削深度等因素的影响,导致其在铣削加工过程中极易出现颤振现象。为解决这一问题,设计了铝合金薄壁零件铣削加工颤振主动抑制方法。构建了基于圆柱螺旋立铣刀的铣削动力学模型,分析了xy轴方向上的切削力变化,计算了切削时刀具刀齿的运行力学轨迹。利用小波神经网络比例积分微分控制算法,实现了零件铣削加工颤振的主动抑制。实验结果表明:该方法可在较高的刀具转速以及轴向切深下实现稳定的铣削加工,经抑制后的切削力与所设最佳切削力十分符合,且抑制后的振动控制在-5 μm~5 μm之间,可以减少加工中的变形和损伤,从而提高生产效率和产品寿命。

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143. 抗凝冰含砂雾封层的研发及性能分析
张争奇,路畅,强亚奎,郭寅川,王东,赵富强
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (12): 3492-3500.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220089
摘要92)   HTML3)    PDF(pc) (1638KB)(98)    收藏

为高效解决冬季路面积雪结冰问题,提出了在路面铺设抗凝冰含砂雾封层的方法。首先,明确了抗凝冰含砂雾封层的材料配比、抗凝冰机理和制备工艺;然后,设计了融冰雪、除冰和冻融循环试验以验证其抑冰融雪的效果,同时进行了抗渗性、抗滑性和耐磨性试验以评价其路用性能。结果表明:抗凝冰含砂雾封层通过构筑疏水表面和释放融雪剂达到抗凝冰效果,其中疏水剂和抗凝冰剂的最优掺量分别为8%和40%;该材料可使路表冰雪量显著减少,并且经冻融循环作用后仍能保持除冰性能,表现出良好的除冰雪效果和耐久性;此外,其具备良好的抗渗性和耐磨性,虽其使原路面抗滑性略有降低,但仍能满足技术要求。

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144. 基于数字图像技术的桥梁裂缝检测综述
杨国俊,齐亚辉,石秀名
吉林大学学报(工学版)    2024, 54 (2): 313-332.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221475
摘要91)   HTML5)    PDF(pc) (2554KB)(91)    收藏

传统的桥梁裂缝检测主要基于人眼识别,检测效率、精度低,而且人眼识别存在受光照影响大、桥塔、高墩等高空位置无法检测及主观性强的问题。近年来,国内外诸多学者为了解决上述问题,研发了许多基于数字图像技术的桥梁裂缝检测设备,像搭载高清相机的桥梁检测车、无人机、爬墩机器人等。同时,拥有高效、高精度的裂缝检测算法更是裂缝检测的基础,如何权衡检测速度与精度一直也是众多学者研究的热点问题之一。本文就近年来国内外基于数字图像技术的桥梁裂缝检测设备、相机的搭载平台与标定方法、预处理算法、传统检测算法、深度学习算法、裂缝特征计算、图像拼接算法以及裂缝的三维输出与监测等方面展开综合评述。此外,对研究过程中存在的不足进行了总结,并从桥梁裂缝检测方法、裂缝三维表达、裂缝的监测跟踪管理和桥梁刚度损失评价及预警等方面进行了展望。

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145. 车路协同背景下高速公路货车车队的能耗仿真
杨志发,孙勃,樊贤俊,孙文财,田晶晶,孙宁
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (12): 3452-3457.   DOI: 10.1329/j.cnki.jdxbgxb.20230186
摘要90)   HTML4)    PDF(pc) (1287KB)(68)    收藏

为研究在车路协同背景下载货汽车如何组成车队能更加节能的问题,选取3种经典货车模型为研究对象,设定行驶速度为22 m/s、车间距为4.4 m,分别进行了单车、两车及三车的单一车型(同构)和多种车型(异构)队列仿真。建立了较为理想的仿真计算域,并通过XFlow软件分析了整体车队能耗情况及节能效果。结果表明:在两车队列中,节能率最高和最低的车队分别为2-2z车队和6-2z车队,节能率分别为20.67%和3.12%;在三车队列中,节能率最高和最低的车队分别为2-2-2z车队和6-6-2z车队,节能率分别为31.08%和3.22%。

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146. 考虑各向异性的铝合金型材辊弯断裂预测
刘纯国,李紫桐,张学广,李明
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (12): 3388-3396.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220084
摘要90)   HTML0)    PDF(pc) (2115KB)(137)    收藏

以6005A铝合金型材为例,提出了一种考虑各向异性的铝合金型材辊弯断裂预测方法,分别采用von Mises、Hill48和Yld2004-18p屈服准则描述铝合金的各向异性,通过实验和晶体有限元模拟确定了模型参数。模拟结果与辊弯实验结果对比表明:采用Mises屈服准则的预测误差大于15%;采用Hill48屈服准则的预测误差小于5%;采用Yld2004-18p屈服准则的预测误差小于3%。说明使用各向异性屈服准则与连续损伤准则耦合的有限元模型,比各向同性模型能更准确地预测铝合金型材辊弯成形中的断裂行为。

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147. 拟合下肢几何特征的多视角步态周期检测
张云佐,董旭,蔡昭权
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (9): 2611-2619.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211229
摘要90)   HTML3)    PDF(pc) (1943KB)(135)    收藏

针对现有步态周期检测方法易受拍摄视角变化影响的问题,提出了一种拟合下肢几何特征的多视角步态周期检测方法。首先,利用MediaPipe模型提取步态视频序列中的人体姿态拓扑图,简化了图像预处理过程。然后,通过分析行走状态下人体下肢姿态拓扑图中各关节点间存在的周期性动态变化规律,将左小腿与水平地面构成的倾角以及中髋点(mid-hip)到左、右脚踝的欧氏距离比值作为特征进行提取。最后,采用傅里叶变换将特征数据拟合为正弦函数,并基于拟合结果进行步态周期检测。相比于当前主流的步态周期检测方法,本文方法在正、背面视角以及斜视角下都取得了较好的检测结果。

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148. 基于网格化的路表温度感知技术
刘状壮,郑文清,郑健,李轶峥,季鹏宇,沙爱民
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (6): 1746-1755.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221353
摘要89)   HTML1)    PDF(pc) (2573KB)(129)    收藏

为实现路表温度的高精度预测,考虑路域环境的周期性和道路结构在纵向空间上的确定性特征,提出了包含天气模式的路表温度网格化感知方法,并基于试验路段的大量实测数据进行数据挖掘和分析。依据层次聚类算法的两种不同距离函数建立了两种感知网络模型(欧氏距离模型和相关距离模型)。利用平均绝对误差、均方根误差和平均相对误差对模型的预测效果进行评价。通过对3类天气模式下模型的预测误差水平进行分析,对预测值与实测值进行对比。结果显示:本文提出的网格化感知方法对天气模式较为敏感,两种模型均在抑制天气下的预测效果最好,抑制和中性天气下平均相对误差小于5%,极端天气下最大平均相对误差为5.43%。模型均方根误差在极端天气下最大为1.2 ℃,其他天气模式下均小于1 ℃。

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149. 基于冗余工序编码的高速列车节能驾驶智能算法
应沛然,曾小清,沈拓,袁腾飞,宋海峰,王奕曾
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (12): 3404-3414.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220094
摘要89)   HTML1)    PDF(pc) (2150KB)(101)    收藏

针对任意类型坡道组合和限速环境下高速列车节能驾驶优化问题,依据极大值原理推导得到最优解必要性条件,提出了包括冗余工序及其切换点区间的冗余工序编码概念和生成规则,设计了冗余工序编码分别与粒子群算法和有限变异遗传算法相结合的PMP-PSO算法和PMP-LMGA算法,用以归并部分冗余工况并优化切换点位置。实验结果表明:在满足各项运行规则前提下,运用冗余工序编码可以显著加快复杂场景下的求解速度,稳定且有效降低总能耗,同时,应用多智能体并行计算可进一步提升求解效率。

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150. 基于钵苗力学特性取投苗装置动力学分析与试验
谢守勇,张小亮,刘凡一,刘军,苑晓亮,刘伟,王鹏
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (11): 3293-3304.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220139
摘要89)   HTML3)    PDF(pc) (1862KB)(50)    收藏

针对现有蔬菜移栽机自动取投苗装置结构复杂、存在对根系损伤等问题,提出了一种基于滚珠丝杆及直线滑轨机构的往复夹茎式取投苗装置,分析了该装置的组成及工作原理,建立了取投苗过程的钵苗动力学模型,进行了钵苗茎秆的抗压力学特性试验,为机构设计提供参考依据。为保证装置具有良好的取投苗效果,通过对夹苗过程进行夹苗力学分析,确定了不同茎秆位置下的夹苗高度,同时对取苗和投苗过程进行动力学分析,确定苗夹间距与投苗位置,并得出不同取投苗速率下各机构电机的转速。以辣椒穴盘苗为试验对象,以取苗成功率、投苗成功率、基质破碎率和茎叶损伤率为试验指标进行了取投苗台架试验。试验结果表明:当取投苗频率为90株/min时,取投苗效果最佳,此时取苗成功率为96.8%,投苗成功率为96.8%,基质破碎率为4.0%,伤苗率为1.6%,装置可靠性较高。研究结果可为全自动化取投苗装置研究提供参考。

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151. 基于曲波变换与拟合优度检验的遥感图像去噪方法
成丽波,李新月,李喆,贾小宁
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (11): 3207-3213.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211455
摘要88)   HTML2)    PDF(pc) (1597KB)(163)    收藏

针对可见光遥感图像噪声去除问题,设计了一种基于曲波变换与拟合优度检验的遥感图像去噪方法。首先,对遥感图像进行曲波分解,得到曲波分解系数,并对曲波系数进行归一化;然后,利用拟合优度检验对归一化的曲波系数进行局部检验。经过局部检验后,得到真实信号系数,并对其进行逆归一化,得到逆归一化的曲波系数;最后,对曲波系数进行曲波逆变换,得到去噪后的遥感图像。将本文去噪算法与小波阈值去噪算法、曲波阈值去噪算法、小波变换与拟合优度检验去噪算法、曲波循环平移去噪算法进行实验对比。实验结果表明:在峰值信噪比和结构相似性的指标上,本文算法均优于以上几种算法。

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152. 循环荷载下冻融路基黏土长期塑性行为
张哲,付伟,张军辉,黄超
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (6): 1790-1798.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221550
摘要87)   HTML0)    PDF(pc) (1294KB)(25)    收藏

采用室内试验的方法,考察了冻融循环次数和应力水平对路基土静剪切强度和塑性变形的影响规律。结果表明:围压降低和冻融循环的累积导致路基土静剪切强度发生衰减,且当动应力水平升高时,路基土的永久变形逐渐由塑性安定向塑性蠕变或增量失稳状态发展。综合分析测试结果,明确了避免冻融路基土永久变形出现失稳状态的临界应力水平和各类型判别准则,提出了考虑围压和冻融循环次数的临界动应力描述公式,并以动应力产生的剪应力与抗剪强度的比值表征剪切作用,建立并验证了适用于冻融路基黏土永久变形的力学-经验模型。本文研究成果可为季冻区路基的稳定及耐久运营予以理论支持。

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153. 构树收获割台设计与试验
耿端阳,纪晓琦,牟孝栋,李华彪,杨昊霖,姚艳春,武继达
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (7): 2152-2164.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211057
摘要87)   HTML0)    PDF(pc) (2224KB)(136)    收藏

针对国家大力提倡农户种植饲用构树,但国内缺乏适用收获机械的现状,结合构树收获特性,以滚刀运动轨迹、构树割茬高度极限值和输送辊对茎秆的抓取要求为指导,以留茬整齐无劈裂、收获完全损失低和枝叶抓取输送流畅为技术要求,开发了能够实现枝叶同收的滚刀回转式构树机械化收获割台,根据Box-Behnken试验设计方法构建滚刀片数、滚刀转速和机器前进速度对割茬高度一致性和收获损失率的回归模型,应用响应曲面方法分析各因素及其交互影响规律,对回归模型进行参数优化,得到最优参数组合:滚刀片数为3,滚刀转速为889.673 r/min,机器前进速度为4.138 km/h,割茬高度一致性为96.482%,收获损失率为0.686%。在最优参数组合下进行验证试验,结果表明,割茬高度一致性为97.12%,收获损失率为0.67%,试验值与预测值相近,本研究可为构树收获机的设计提供参考。

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154. 基于深度异步残差网络的路网短时交通流预测算法
高海龙,徐一博,侯德藻,王雪松
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (12): 3458-3464.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221192
摘要87)   HTML1)    PDF(pc) (846KB)(74)    收藏

将整个路网划分成符合路网短时交通预测要求的子路网,从路网短时交通量中提取时间序列性、周期相似性以及空间序列性3个时空特性。将残差单元加入卷积神经网络中,构建了深度异步网络模型,实现路网短时交通流预测。实验结果证明,本文算法的均方根误差值和平均绝对误差值较小,流量预测值趋势与流量真实值趋势几乎一致,交通流量预测性能较好。

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155. 基于时间序列模糊分割的通信数据分类算法设计
张勇飞,陈涛
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (11): 3268-3273.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220736
摘要86)   HTML1)    PDF(pc) (987KB)(73)    收藏

为解决通信数据集不平衡性明显导致分类难度大幅上升的问题,提出一种时间序列模糊分割的分类算法。利用主成分分析法取得特征值最大的特征矢量,根据区间数理论建立数据的时间序列,用数据与类别间的兰氏距离测度函数表征通信数据时间序列的分割目标,依据模糊分类矩阵差值与收敛条件的判定关系,获取模糊分割的分类结果。实验结果表明:本文算法3种分类情况的数据数量始终位于相应的理想水平上,正确性较高,错误性与失效性较低。

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156. 基于自适应神经模糊网络的转辙机故障诊断方法
陈永刚,许继业,王海涌,熊文祥
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (11): 3274-3280.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220893
摘要86)   HTML0)    PDF(pc) (1197KB)(40)    收藏

针对辙机数量众多、工作环境恶劣、诸多因素导致设备故障频率高的问题,为实现对铁路转辙机故障的准确诊断,通过分析研究转辙机运行时产生的振动信号,提出了一种基于动态权重粒子群(DPSO)算法优化自适应神经模糊网络(ANFIS)的转辙机故障诊断方法。首先,利用集合经验模态分解(EEMD)算法将工况振动信号分解为若干本征模态函数(IMFs)并进行筛选;然后,使用改进时域多尺度散布熵(ITMDE)算法对IMFs提取特征熵值,进而输入经优化的ANFIS模型中学习实现故障诊断;最后,与多种诊断模型算法及学习算法进行对比分析。实验结果表明:本文方法可有效诊断转辙机故障,对转辙机故障智能诊断与日后相关研究具有一定参考意义。

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157. 基于混合特征的特征选择神经肽预测模型
周丰丰,颜振炜
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (11): 3238-3245.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220007
摘要86)   HTML2)    PDF(pc) (705KB)(69)    收藏

提出了一种神经肽预测集成算法。整合了9个特征描述符与5个机器学习算法,生成了45个基线学习模型。第一层对这45个基线模型进行特征选择;第二层根据基线模型对的准确度和皮尔森(Pearson)相关系数之和选择8个基本学习模型;第三层将这些学习者的输出输入到逻辑回归,极限梯度提升等分类器中进行最后一步的选择用以训练最终模型,并将输出作为最终预测结果。在测试数据集上的准确度为0.9169,高于现有的模型。

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158. 钢纤维混凝土组合桥面板负弯矩区开裂性能试验
曾明根,武彧,苏庆田
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (11): 3176-3185.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211393
摘要85)   HTML0)    PDF(pc) (1555KB)(162)    收藏

为研究正交异性钢-钢纤维混凝土组合桥面板的受力性能,特别是钢纤维混凝土对组合桥面板负弯矩区开裂性能的影响,设计制作了2个正交异性钢-混组合桥面板,其中一个是常规C60混凝土(NC)组合桥面板,另一个是钢纤维混凝土(SFRC)组合桥面板,进行了组合桥面板的静力试验。测试了在不同荷载下两个试件的变形、不同截面上的应变、混凝土的裂缝宽度、破坏形态以及极限承载力等。试验结果表明:钢-SFRC组合桥面板初始开裂弯矩与极限弯矩均显著大于钢-NC组合桥面板;①同钢-NC组合桥面板相比,采用SFRC的桥面板试件在弯矩作用下,中支点处混凝土开裂范围减少一半,且裂缝呈现为“细而密”的特征;两试件在受弯破坏极限状态下,均表现为中支点区域下部U肋屈曲变形及上部混凝土开裂;②基于先行规范中组合结构抗弯承载力计算公式提出了考虑钢纤维混凝土开裂后残余强度的抗弯承载力计算方法,该方法所得计算值同试验值吻合较好,可有效预测正交异性钢-SFRC组合桥面板的抗弯承载力,可有效预测正交异性钢-SFRC组合桥面板的抗弯承载力,为实际工程应用提供了理论参考。

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159. 山区公路回头曲线小客车纵向行驶特性及运行速度模型
徐进,王延鹏,陈海源,张晓波,潘存书
吉林大学学报(工学版)    2023, 53 (12): 3432-3445.   DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220078
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为明确山区公路回头曲线路段小客车的纵向驾驶行为特性,以国道G211线重庆市彭水县花地湾至宁家寨段为试验道路,开展了小客车实车驾驶试验。采集了自然驾驶状态下的车辆轨迹、速度、加速度等数据,分析了回头曲线路段的速度幅值特征;明确了上坡和下坡方向的速度行为模式,得到了速度变化特征点位置的分布规律;研究了入弯减速度和出弯加速度的幅值特征和影响因素。结果表明:回头曲线路段的车辆行驶速度明显高于道路设计速度和限速值,超速行为非常普遍;上坡方向为“减速-加速”两阶段速度模式,与一般弯道存在差异;下坡方向为“减速-匀速-加速”三阶段速度模式;速度特征点分布位置受到视距、坡度和曲线偏角等因素的影响,且与常规假设存在一定差异;上坡回头曲线的速度谷值点位置主要分布于圆曲线前半段;下坡方向减速止点主要集中在缓和曲线-圆曲线连接点与圆曲线中点附近,加速起点主要分布于圆曲线和第二缓和曲线范围内;回头曲线下坡方向和上坡方向的入弯减速度85分位值分别为1.25和1.0 m/s2,下坡方向和上坡方向的出弯加速度85分位值分别为0.9和0.6 m/s2,即坡向和坡度对加(减)速度存在显著影响。最后,建立了回头曲线路段入弯、弯中和出弯阶段的运行速度模型,并进行了验证。本文研究成果可为艰险山区复杂线形公路的安全性评价以及安全改善提供理论支撑和基础数据支持。