Abstract:

针对地下工程数字孪生成熟度评价主观性问题，提出一种成熟度定量分级与评价模型。首先分析了数字孪生成熟度分级方法，提出了描述、映射、预测、控制与融合五级地下工程数字孪生成熟度分级。其次，建立了成熟度评价因子体系，基于决策试行与评价实验室法（DEMATEL）量化评价因子网络关系，提出了一种考虑标度一致性的网络分析法（ANP）模型构造与判断矩阵生成方法，并考虑了成熟度分级阈值限制，获得各因子的局部与全局权重。最后，结合某地下工程数字孪生实践验证了DEMATEL-ANP成熟度评价模型的可行性与有效性。

Abstract:

基于等效连续化模型，推导了矩形管片隧道在任意压弯组合状态下的纵向等效抗弯刚度计算方法，并针对矩形管片隧道的特点，对4种不同中性轴位置的等效抗弯刚度计算方法分别进行了讨论。在此基础上，进一步分析了压弯比、宽厚比、螺栓个数以及截面形状等关键设计参数对抗弯刚度的影响，并给出了4种中性轴位置转变对应的临界压弯比。研究结果表明：隧道纵向抗弯刚度有效率随着压弯比、螺栓的个数以及环宽厚比的增大而增大，而随着截面宽厚比和宽高比的增大而减小。中性轴的位置不仅仅与截面的尺寸以及材料属性相关，还与压弯比的大小有关。临界压弯比随着截面宽厚比的增大而减小，且对截面形状变化表现敏感。上述结论对于矩形管片的优化选型及设计计算具有重要理论参考价值。

Abstract:

3D打印纤维再生混凝土宏观力学性呈现显著的各向异性特征，与细观孔隙结构和层间界面区域存在密切相关。基于计算机断层扫描（CT）可视化分析3D打印混凝土试样可见，3D打印再生混凝土试样内孔隙呈椭球形定向分布。3D打印再生混凝土内孔隙平均紧密度显著低于浇筑试样，聚乙烯（PE）纤维和玄武岩纤维的掺入导致了紧密度均值的降低。同时，3D打印再生混凝土试样中孔隙长轴与Z轴在60°~90°夹角的孔隙占比高达58.0 %，远高于相同配合比的浇筑试样。纤维的掺入也对3D打印再生混凝土内部孔隙方向趋势产生了影响，PE纤维3D打印再生混凝土试样内垂直于Z轴的孔隙占比有所提高，玄武岩纤维试样内所占比例则有所降低。

Abstract:

气候变化与城镇化进程使得各国土地资源日渐紧缺，漂浮结构为向海图强和城镇绿色发展提供了新思路。整理了混凝土漂浮结构在城镇民用建筑、可再生能源设施与交通设施领域的应用现状，阐明漂浮结构具有拓展用地空间、缩短施工时间、减少建设成本并降低环境影响的综合效益。同时，总结了漂浮结构传统设计模式下的技术要点：运动与受力分析；安全性校验；模块化设计。在总体评估的基础上提出了从结构再利用、材料再循环和组合混凝土衍生漂浮结构设计三个层面提升漂浮结构的可持续性，建议推广再生混凝土、海水海砂混凝土与组合混凝土衍生结构在漂浮结构中的应用。

Abstract:

不稳定可再生能源的大规模存储具有很大发展潜力。为此，提出隧道围岩蓄热型热泵系统并建立三维隧道围岩蓄热换热器耦合传热模型，同时，基于田口试验设计，提出了隧道围岩热泵系统蓄热性能优化方法，并应用于Stuttgart-Fasanenhof 能源隧道工程。在用现场热响应试验数据验证模型合理性的基础上，蓄热隧道的蓄热性能模拟结果表明，隧道围岩蓄热型热泵系统储热效能优于传统垂直钻孔埋管蓄热系统，且不需要高的前期钻孔成本和占地面积。建立4因子3水平下的L₁₀（3⁴）田口试验正交表，利用Minitab数据统计分析软件进行信噪比和方差分析，得出最优控制参数组合及各参数贡献率。工程应用结果表明：蓄热与取热温差的贡献率最高，依次为运行蓄取比、围岩初始温度、围岩导热系数；最优参数组合为围岩初始温度18 ℃，围岩导热系数1.5 W·m^-1·K^-1， 蓄取比1：2，蓄热与取热温差45 ℃。研究成果可为隧道围岩蓄热性能优化提供理论方法及技术支持。

Abstract:

为了对城市供水管网抗震功能作出合理评估，从居民日常生活和城市火场消防两个角度，建立了城市供水管网抗震功能评估方法。该方法首先根据设定的场地峰值加速度并基于管线的地震易损性模型和用户节点的火灾风险模型生成供水管网地震灾害物理破坏情景，然后据此修改供水管网水力模型并利用压力驱动的节点配水量模型进行管网水力平差，最后根据水力平差结果进行了供水管网震后生活需水功能评估和消防需水功能评估，探讨了消防需水对生活需水的影响；同时，揭示了不同峰值地面加速度作用下服务性指标与可靠度指标之间的关系。研究结果表明：在相同峰值地面加速度作用下，基于服务性指标的评估数值均要大于基于可靠度指标的评估数值。在较小峰值地面加速度（0.2 g、0.25 g）作用下，震后生活需水和消防需水均可同时得到满足，消防需水对生活需水影响不大；在较大峰值地面加速度（0.40 g、0.45 g）作用下，由于管网破坏比较严重，震后生活需水和消防需水均不能得到较好的满足，消防需水对生活需水影响也不大；而在中等峰值地面加速度（0.30 g、0.35 g）作用下，消防需水对生活需水有较大影响，约7 %左右。

Abstract:

为提高机场候机楼内旅客寻路效率研究中，被广泛采用的虚拟寻路实验的结果准确性，通过13 712人次，分5组进行的周边人偶的虚拟对照实验，研究了随机生成机制与真实轨迹变换机制及两者混合应用对实验结果的影响。研究表明，就决策时间而言，无人环境与完全由真实轨迹变换机制驱动的周边人偶有明显差异，而与完全由随机生成机制驱动的人偶比较则未有显著差异。并且随着两种驱动机制中随机生成机制比例的提高，差异逐渐消除。此外，在寻路成功率、绕路系数上，两种机制相较于无人环境均没有显著差异。因此，是否选择恰当的驱动机制会影响到关乎决策时间的虚拟实验的准确性。

Abstract:

全球气候变化引发的灾害性风暴潮和台风事件发生频度和成灾强度有不断上升的趋势，这对城市园林树木的抗风性提出了更高的要求，增强根系锚固力是提升树种抗风的重要环节。研究筛选了14种上海园林树种开展静态拉力荷载实验，比较不同树种锚固力差异，结合“完全挖掘法”采集的14种树种根系结构数据，运用相关分析和多元逐步回归分析探究了根系结构与锚固力的定量关系。实验结果为：14种树种根系锚固力排序为：细叶青冈>水紫树>三角枫>天竺桂>北美枫香>枫香>日本黄栌>豆梨>女贞>榉树>纳塔栎>乌桕>南京椴>东方杉；相关性分析筛选出11项与根系锚固力显著相关的指标，且均为正相关关系，P值由大到小依次是：直径1 500 mm范围内树根平面投影面积占比R₁₅₀₀、直径1 000 mm范围内树根平面投影面积占比R_{1 000}、直径500 mm范围内树根平面投影面积占比R₅₀₀、树根质量M_r、主要水平根数目N_h、主要斜出根数目N_o、根幅S_r、水平根垂直投影面积占比R_h、斜出根根垂直投影面积占比R_o、主要垂下根数目N_d、地径D_g；发现描述根系水平向特征的指标对根系锚固力的影响大于描述根系纵向生长的指标；多元逐步回归分析得到M_r、N_h和R₅₀₀与F_max的回归模型为：F_max=-3.620+0.699M_r+0.589N_h+0.356R₅₀₀。该研究得到了树木根系锚固力排序，发现根系的水平投影指标与根重对锚固力影响显著，研究结果为丰富华东地区园林树种抗风性评价数据库、优化抗风性园林树木的选择与管理养护提供了理论支持。

Abstract:

针对现有道面评价方法不能完全适用于自动化检测技术的问题，对目前机场道面自动化检测特征进行了分析，重新划分了水泥混凝土道面病害类型。根据我国32个机场的道面损坏数据统计结果，对现行道面评价规范中各病害的扣分值进行加权合并，确定了新病害类型的扣分值，在此基础上形成了机场水泥混凝土道面表观破损、隐蔽病害和综合损坏状况评价指标，并通过与道面状况指数（PCI）的对比分析和指标值分布特征确定了各指标的等级阈值。锡林浩特机场跑道区块道面损坏状况人工巡检和自动化检测结果评价指标对比表明，新构建的水泥混凝土道面损坏状况评价方法所得安全等级与PCI的评价等级一致。

Abstract:

不良驾驶行为是道路交通事故的主要致因，近三分之一的事故由分心驾驶引发，辨识分心驾驶状态可有效提升行车安全。然而，当前的分心辨识方法依赖于多源融合感知数据，无法应用于大规模的现存车辆。提出了一种基于泛在惯性测量单元（IMU）数据的两阶段分心辨识方法：第一阶段采用概率密度分布演化，以实现在驾驶行为与行驶工况强耦合情况下的分心状态表征；第二阶段则利用一阶段获得的驾驶行为分布演化特征，采用深度森林算法构建分心驾驶状态辨识模型，以应对复杂的现实场景。为验证所提出的分心辨识方法，使用了上海网约车智能手机惯性测量数据进行实证研究，实验结果表明：实证数据初步验证了所提出方法的有效性，分心驾驶行为特性主要体现在车辆行进方向；与传统表征指标相比，所提出的驾驶行为分布演化特征能够有效提升分心辨识模型性能，准确率、精确率分别提升了20.4 %和10.2 %；所采用的深度森林模型与支持向量机和梯度增强决策树相比，在保持高召回率的同时减少了超10 %的误报情况。

Abstract:

针对生态道路自动网联车在混合交通流条件下的驾驶节能问题，提炼对于生态道路节能驾驶问题影响较大的野生动物通道场景，构建面向车联网的野生动物通道应用框架；并构建生态道路车联网环境下的车辆驾驶模型，运用动态规划进行离散化分析和状态划分，优化建立混合交通流车辆节能驾驶模型；通过强化学习Q-learning算法，对单辆汽车的节能驾驶模型进行优化求解；基于上海城市生态道路，建构考虑野生动物通道动物穿行风险的仿真场景，开展对车联网环境下的混合交通流节能驾驶策略仿真验证。结果表明该节能策略在车联网环境下能够使生态道路上车辆节省油耗量在6 %~11 %之间，并且节能效果将随着混合车流密度的增加而更优，验证了模型的合理性，以及算法求解的有效性。

Abstract:

为解决虚拟轨道列车试行过程中车站及十字路口处路面损伤严重的问题，考虑车辆?轮胎?路面的相互作用，通过构建虚拟轨道列车动力学模型获取动态轮胎力，采用Abaqus有限元软件建立了花纹轮胎和黏弹性沥青路面模型，根据任意拉格朗日?欧拉（ALE）法分析比较了匀速、制动工况下轮胎与路面的接触应力特征，并研究了滑移率和载荷对制动工况接触应力的影响。结果表明：制动时的纵向应力是造成道路破坏的主要原因，滑移率和载荷对制动时的接触应力有显著的影响。制动工况下最大纵向应力比匀速工况增大约979 kPa；当滑移率从0.02增大到0.06时，最大纵向应力增大约99.8 %；当载荷从40 kN增大到50 kN时，轮胎边缘最大纵向应力增大约98.8 %。因此，在列车运行时应尽量避免制动，同时列车载荷应处于合理的区间内。

Abstract:

大型养路机械作业主要包括捣固作业和打磨作业，是维持线路良好几何状态的重要作业方式。为了制定合理的捣固与打磨作业计划，保障线路能够安全运营，以年度几何不平顺平均值最优为目标，现场作业能力为约束，建立了年度捣固与打磨作业计划编制模型，并且运用改进的枚举法对模型进行求解。该模型被应用于京沪铁路进行验证，结果表明：该模型建立的大机作业计划能够提高轨道几何状态的改善率，降低年度几何不平顺平均值，为现场捣固和打磨作业的计划编制提供参考。

Abstract:

河口近岸地区是有机碳输运与埋藏的高度动态场所，在全球碳循环中发挥着重要作用，研究滨海湿地有机碳的动态变化对于评估滨海生态系统碳的“源/汇”效应具有重要意义。围绕河口地区的有机碳交换，明确了滨海湿地有机碳的垂向埋藏机制及其与近海地区的横向传输过程，梳理了当前有机碳来源示踪方法与有机碳通量估算方法。在长期野外观测和实验室测定有机碳的基础上，探讨了遥感技术在河口有机碳反演和估算方面的应用，并对国内外主要的滨海湿地生态系统碳循环模型研究成果进行了分析。建议未来研究进一步提高现有模型的适用性与稳定性，结合长期野外观测、室内实验室测定、卫星遥感监测及碳循环模型模拟等技术手段，对河口碳汇能力进行精准量化与高精度模拟预测。

Abstract:

建立了基于小波降噪的光纤感温数据背景噪声值识别和污水管网入流无干扰检测方法，并结合实际污水管道识别的动态入流入渗事件进行了验证。结果表明：不同降噪算法得到的背景噪声阈值范围较大，对照实际污水与雨水入流事件，阈值取约±0.3 ℃左右时的识别效果最佳；阈值调节方法为算法选择的主导因素，多级阈值调节相比不调节和单级调节具有明显优势。据此给出了小波函数、阈值估计方法和阈值调节方法的优化参数，以实现可靠的污水管道检测效果。

Abstract:

提出了一种用于动态环境下视觉同时定位和建图（SLAM）系统的图像预处理方法。该方法可以很容易地集成到现有视觉SLAM系统中，使其在高动态环境下能够稳定、准确和连续的工作。首先，提出了一种综合使用语义分割网络和光流估计网络的动态物体识别算法，鲁棒、准确地识别图像中潜在的动态物体。然后，为了检测与动态物体关联的阴影，提出了一种基于区域生长的阴影识别算法。最后，使用图像补全技术对剔除动态物体后的图像进行补全。将该图像预处理方法与双目ORB-SLAM2结合，并在KITTI数据集上进行了实验，实验表明所提出的图像预处理方法显著地提升了视觉SLAM系统的定位精度，并且图像预处理方法中的每一个模块都有着不可替代的作用。

Abstract:

针对传统低轨星座构型维持中频繁机动导致的寿命缩减以及性能下降问题，提出了一种利用大气阻力的低轨星座相对构型自主保持方法。首先通过理论分析明确了大气阻力和卫星轨道相位之间的关系，而后在卫星能源、姿态指向等约束下，设计了通过旋转帆板改变卫星迎风面积的星座构型自主保持方法，并实现了算法的仿真验证。仿真结果表明，通过改变帆板迎风面积，可使卫星相对相位偏差量控制在0.1 °以内，相对半长轴差控制在40 m以内，卫星一年内无需进行主动相位控制，整星寿命期间燃耗节省至少13.284 kg。该方法能有效降低卫星燃料消耗，增加卫星整体服务连续性。

Abstract:

利用月度时序夜光遥感数据，选取乌克兰全境为研究区域，在国家、州和城市等不同空间尺度下分析了俄乌冲突的态势进展和热点区域。通过结合年度夜间灯光分布，生成了国民生产总值（GDP）时空变化图，进一步分析俄乌冲突对经济的影响。结果显示，冲突爆发初期，乌克兰全境灯光强度明显减弱；随着乌克兰进行反攻行动，灯光强度开始回升，这一变化的时间节点与冲突中重大事件发生的时间相符。在冲突期间，首都和俄占区的灯光减弱不明显，而那些距离俄罗斯较近、发生冲突较频繁的州灯光损失较为严重。空间自相关分析结果显示，灯光分布在冲突期间呈现显著的正相关性，但在冲突不同阶段，灯光的聚类分布和冷热点位置存在差异。基于夜间灯光的GDP空间化分布结果表明，俄乌冲突导致了除首都、沿海城市和俄占区之外的其他地区经济大幅下滑；灯光损失严重的区域与乌克兰主要农作物产区较为一致，这将导致农作物产量下降，从而影响整体经济。