围绕制定科学合理的差异化收费方案, 对高速公路差异化收费的出现背景、实现方式以及相关理论与关键技术进行系统阐述, 简要介绍了广西、天津、河北高速公路差异化收费升级改造的案例及各自的设计要点与应用效果, 并对高速公路差异化收费的研究趋势做出展望。
交通事故具有突发性、复杂性和严重性, 如何高效合理地调度应急救援车辆, 对减少人员伤亡和财产损失起到至关重要的作用。介绍救援路径规划的各个影响因素, 并从单目标模型和多目标模型两个角度对模型进行阐述。结合突发交通事件紧急救援的特点, 从精确算法和元启发式算法两个方面综述应急救援车辆路径优化算法。对当前的应急救援车辆调度技术和发展趋势进行总结和展望。
为理清中国“双碳”目标的政策体系，对2011年至今中国“双碳”领域的多篇文献进行计量分析，系统梳理我国2020年9月22日首次提出“双碳”目标以来的多项国家政策和省级政策，解析碳达峰碳中和政策的发展脉络。在完善法律法规、优化碳排放交易权制度、做好标准化引领、实现科技创新驱动、促进区域协同减排和推动能源体系转型等方面提出政策建议。研究成果对于我国碳达峰碳中和政策的修订和完善，以及其他国家碳减排政策的制定均具有参考意义。
针对现有入侵检测算法中特征提取不充分、未考虑特征权重的影响、模型分类不够精确等问题，提出一种基于改进ReliefF算法的入侵检测模型。通过优化入侵数据特征权重计算，提出改进的ReliefF算法；根据计算特征的Pearson相关系数，建立特征相关性量表。只保留其中一个相关性高的特征，以实现特征的二次优化；对最优特征子集分别使用决策树(decision tree，DT)、k-最近邻(k-nearest neighbor，KNN)、随机森林(random forest，RF)、朴素贝叶斯(naive bayes，NB)和支持向量机(support vector machine，SVM)5种分类器评价该方法的分类性能和准确性。在NSL-KDD和UNSW-NB15两个数据集上的试验结果表明，该方法不仅具有较好的检测性能，还能有效降低特征维度，对分类器的计算复杂度有积极的影响。
依托某跨断层隧道工程, 建立断层-隧道-围岩的精细化三维数值模型, 考虑实际盾构施工中的注浆压力、顶推力、注浆时效硬化和材料的非线性行为。通过数值模型分析盾构隧道穿越不同宽度、倾角、倾向的断层破碎带时的变形机制、力学特性及损伤演化, 利用控制变量法分别改变断层的宽度、倾角和倾向来研究单一变量的影响。研究结果表明：隧道拱顶的变形和损伤面积与断层宽度的增加呈现正相关, 随着断层宽度的增加拱顶挤压现象更加明显, 但当断层宽度增加至一定限值时, 衬砌拱顶将脱离围岩向洞内凹陷, 拱顶的应力呈现先增大后减小的趋势；随着断层倾角的增加, 衬砌拱顶向洞内收敛量先增后减小, 初始损伤位置与断层倾角相关; 断层倾向增加使隧道的损伤范围和程度不断减小, 环向应力集中受断层倾向影响较明显, 随断层倾向的增加, 雷达应力图由“X”逐渐转变为“十”字形。在隧道选址阶段, 应尽量让隧道正交穿越断层且在穿越较宽的断层时提前采取预加固措施来保证隧道的安全稳定性。
针对土与结构接触渗流过程中颗粒流失问题, 基于渗流和围压联合作用下接触渗流破坏试验装置, 试验研究黏粒质量分数、围压、接触面粗糙程度3种因素对该条件下颗粒冲蚀过程的影响效果。渗流和围压联合作用下土-结构接触面颗粒冲蚀呈现渗流稳定阶段、颗粒迁移阶段、颗粒冲蚀阶段3个阶段。通过多因素方差分析计算3种因素对土-结构接触面颗粒冲蚀各条件指标的影响, 在95%置信区间内黏粒质量分数的影响性最大, 围压次之, 粗糙度最小; 采用准牛顿法进行公式拟合后, 提出接触面颗粒冲蚀条件影响公式。本研究成果可为含接触面基础设施设计提供数据支撑。
为精准、高效改善城市老旧小区居住环境品质, 提高其防灾、减灾能力, 提出一种基于云模型的老旧小区韧性评价体系。基于韧性理论, 对所选老旧小区按照不同年代进行分组, 通过实地调研, 获得陕西省西安市30组具有代表性的老旧小区特征数据, 参考相关文献及相关专家建议, 确定建筑韧性、设施韧性、环境韧性、人员韧性共计4个一级指标、9个二级指标、30个三级指标, 构成老旧小区的评价指标体系。采用层次分析法(analytic hierarchy process, AHP)确定各指标的主观权重, 采用熵权法(entropy weight method, EWN)和准则去除效果法(method based on the removal effects of criteria, MEREC)确定客观权重, 采用组合赋权法确定最终权重, 运用MATLAB构建了基于云模型的老旧小区韧性评价体系。基于此评价体系, 选取西安市一老旧小区——万庆巷小区进行韧性评价, 所得结果能够较准确地反映该小区韧性薄弱环节, 表明所建评价体系具有一定的适用性与有效性。
为揭示地下实验室施工开挖围岩损伤演化规律, 以甘肃北山埋深560 m的深部地下实验室为研究背景工程, 建立基于Hoek-Brown准则的深部围岩弹塑性损伤本构模型, 提出地下实验室施工开挖围岩损伤度的评价方法, 编制计算程序并对地下实验室施工开挖与超载过程进行数值模拟。研究结果表明: 洞室群施工开挖后围岩处于轻微弹性损伤状态, 并未出现塑性损伤, 洞室群整体安全稳定; 随着超载的增加, 围岩损伤区范围明显扩大, 当超载到2.5倍初始地应力时, 在洞室群交叉部位出现高度损伤区和开挖破裂区, 建议对洞群交叉部位加强支护, 并对中隔墙部位进行重点监控测量。研究成果为优化地下实验室建设方案提供理论指导。
结合BP(back propagation)神经网络和遗传算法，提出一种高质量低成本工艺参数优化方法。选取轴向气相沉积法(vapor axial deposition，VAD)制备光纤预制棒芯层时喷灯气体(H2-1、H2-2、H2-3、Ar-1、Ar-2、Ar-3、O2-1、O2-2、SiCl4)流量作为输入变量，制备出的光纤预制棒芯层的质量作为输出变量，建立神经网络模型；将训练好的神经网络模型与具有全局寻优能力的遗传算法相结合，以高质量等级光纤预制棒芯层为寻优目标，优化得到高质量等级气体参数；对得到的参数以低成本为目标进行寻优，得到高质量低成本工艺参数。试验结果表明，与优化前的人工优化结果相比，制备出的光纤预制棒芯层达到较高质量的同时成本降低22.19%。
为提出一个经济有效的镉污染农田安全利用技术模式，通过大田试验，比较土壤单独施用复合菌渣、叶面单独喷施糖醇锌和两者联用处理，对低镉积累小麦品种济麦22和高镉积累小麦品种周麦32收获期土壤pH及有效态镉质量分数、产量及其构成因素、籽粒镉质量分数的影响以及风险效益分析。结果表明：单独施用复合菌渣或与喷施糖醇锌联用处理使两个小麦品种土壤pH显著提高0.61~0.69，土壤有效态镉质量分数显著降低40%~62%；联用处理使两个小麦品种的穗粒数、千粒重和产量分别显著提高16%~19%、5%、23%~26%；3种处理措施使两个小麦品种籽粒镉质量分数显著降低46%~76%，且联用效果优于单一处理，尤其使济麦22农产品质量达到合格，且增加了经济效益。研究表明，土壤施用复合菌渣-叶面喷施糖醇锌-济麦22是一种可行的技术模式，为实现中度镉污染农田安全利用和农产品质量安全提供了技术支撑。
针对在仅具有三原色(red-green-blue，RGB)摄像头的通用消费设备上部署基于深度学习的人脸反欺诈(face anti-spoofing，FAS) 算法时存在的挑战问题，提出一种高效且轻量的RGB单帧FAS(efficient and lightweight RGB frame-level face anti-spoofing，EL-FAS)模型。探索一种新的全局空间自注意力机制捕获全局上下文信息的依赖关系，以提高模型泛化能力并在受限条件下实现高检测性能；设计一种等通道像素级二元监督方法，强制模型从不同的像素中学习共享特征；采用Bottleneck模块搭建骨干网络以减少模型参数。试验结果表明，EL-FAS模型在OULU-NPU数据集的大多数协议上平均分类错误率RACE最低，取得较好的人脸欺诈检测效果，在SiW数据集和跨数据集测试中也取得较好的性能，并且模型轻量，参数只有1.34×106个。
为提高转化型和稳定型轻度认知障碍(mild cognitive impairment, MCI)的分类精度, 利用阿尔茨海默病样本和正常对照组样本学习投影矩阵, 使用监督图正则化项优化样本的局部近邻关系, 基于投影矩阵对MCI样本进行空间变换, 提取对转化型和稳定型MCI具有判别性的特征。将提取的特征与mini精神状态检查评分, 以及与载脂蛋白E4等位基因信息融合, 通过信息互补增强特征的判别性。使用融合特征训练支持向量机分类器对转化型和稳定型MCI分类。在ADNI数据库上进行试验, 分类精度达到73.33%。与已有方法相比, 本研究提出方法的分类精度、敏感度和特异度显著提高。
针对市场化用户用电行为复杂多变、电量数据的规律难以精确表征的问题, 提出考虑行为特征的市场化用户电量数据拟合方法。采用K-means聚类算法对用户用电行为进行分类, 明确各类用户的典型特征; 构建基于正交多项式的电量数据拟合神经网络模型, 其中神经网络权值系数采用梯度下降算法进行训练, 正交多项式分别采用Chebyshev多项式、Hermite多项式、Legendre多项式及Laguerre多项式进行对比分析; 采用山东省济南市用户电量数据进行仿真分析, 对不同类别的用户分别采用基于4种不同正交多项式的实现方法进行电量数据拟合和评价指标计算, 总结具有不同行为特征的用户最适宜的拟合方法。仿真结果表明, 同类用户在不同的实现方法下电量数据拟合效果差异明显, 基于Hermite多项式及Laguerre多项式的神经网络模型拟合精度相对较高, 但不同类别用户电量数据拟合精度最高的多项式模型有所不同。根据用电行为类型选择相应正交多项式构成神经网络拟合模型, 是实现用户电量数据精确拟合的有效途径。
为了研究移动雷暴冲击风的时域特征及其作用下风力发电机动力响应参数的特点, 利用谐波叠加法模拟得到移动雷暴冲击风的风速时程; 建立考虑叶片和塔筒耦合作用的风机结构有限元模型, 得到沿塔筒高度方向加速度、位移、截面应力、剪力的响应分布规律; 考虑风机停机状态下不同叶片的停摆角度, 进一步分析叶片及塔筒的加速度、位移响应; 考虑不同风向角对风机影响, 分析动力响应的频域特性, 给出振型参与系数、塔顶位移及加速度和塔底弯矩的幅值随频率的变化规律。研究表明, 移动雷暴冲击风的风速时程包括2个明显的波峰(0~T/3、T/3~T/2), 不同叶片停摆角下位移响应峰值的变化与所在位置高度密切相关, 雷暴冲击风荷载频率和一阶主频(0.230 Hz左右)对结构位移和截面弯矩幅值影响明显。
为更精细化地辨识节点重要性, 扩展节点有效信息集聚范围和类别, 对网络节点的空间位置属性信息与其直接及间接邻居节点间关联结构信息进行融合、集结, 提出复杂网络多阶邻居递阶关联贡献度的节点重要性辨识方法。依据网络节点空间位置层级差异及层间交互信息给出节点层级位置属性贡献度定义; 构建复杂网络目标节点多阶邻居递阶关联贡献度矩阵, 表征直接邻居节点、间接邻居节点与目标节点间关联度对其影响力的递阶贡献; 提出节点跨层跨级空间拓扑位置贡献度与多阶邻居递阶关联贡献度融合的节点重要性辨识方法。仿真试验表明: 在6个真实网络上所提方法有效提升节点重要性辨识的精细性和准确性。本研究通过探究网络节点间多阶递阶交互行为, 为深入探索网络背后的动态演化机理, 进而做出预测和调控提供科学的理论基础。
针对粉质黏土地层在役桩基础承载力不足问题，采用数值模拟和现场试验相结合的方法实现在役桩基注浆加固参数设计与加固效果评价。通过浆脉施加体积应变的方法建立注浆压力传递有限元模型，研究不同注浆工况下粉质黏土地层桩侧径向压力的分布规律，提出注浆参数设计方法。土压力随距离的衰减是非线性的，在一定的土体参数下注浆压力为2.0 MPa, 注浆孔与桩侧距离为0.5 m时，传递到桩侧的径向压力较大。以京台高速改扩建现场桩基为模型，绘制不同工况下桩基承载力提升幅度等值线图，注浆加固后桩基承载力提高了30.3%~89.4%，为在役桩基加固效果提供参考。
山东大学
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