铁路房建系统安全管控体系的规划研究

基于铁路房建系统的安全管理实际问题,梳理高铁10年房建设备管理的一些具体项目,分类进行规划研究,提出针对性的解决策略,为今后铁路房建设备的安全管控和技术创新提供研究基础,找准未来铁路房建设备安全管控的方向。     

基于数字孪生的综采工作面工业虚拟服务系统

针对传统虚拟综采工作面数字化程度低、工艺规划周期长、装备运行状态监测困难等问题,设计了基于数字孪生的综采工作面生产系统。围绕综采工作面运行规律及特点,构建了物理综采工作面、虚拟综采工作面、综采虚拟软件服务系统和综采孪生数据系统,研究了系统间的数据交互流程和驱动优化方法。提出虚拟综采工作面元素模型的系统性构建方法,完成了多种类煤层及综采装备建模;基于综采虚拟软件服务系统对综采生产过程进行虚拟仿真,实现了采煤机截割路径规划和不同综采工艺的预演评价;利用相关传感器及软件技术实现了综采装备运行姿态在虚拟环境中的实时映射,在此基础上,建立了分布式局域网协同模型,借助一致性哈希算法实现了多装备监测任务的动态优化分配。经应用测试,该综采虚拟软件服务系统能有效为数字孪生和综采工作面的深度融合及终端装备的生产、规划、监测等问题提供服务。     

基于真实煤层环境的液压支架运动虚拟仿真方法

为解决现有煤矿开采中液压支架无法根据井下煤层环境及时调整支护姿态的问题,提出了一种基于真实煤层环境的液压支架运动虚拟仿真方法。该方法在虚拟软件Unity 3D中基于真实煤层数据点直接生成顶底板煤层环境曲面,并结合液压支架模型对其进行物理组件的添加,实现了液压支架基于重力作用下对底板曲面的自适应贴合。通过对液压支架模型的运动学和煤层顶板曲面数据点的分析,确定出满足该顶板支护状态下的液压支架各部件角度信息值,在虚拟空间中预先实现液压支架对煤层环境运动姿态的调整。最后进行了试验,在试验中构建了煤层顶底板曲面模型,进行了液压支架在试验煤层情况下的支护姿态调整;同时在虚拟环境中生成相应的煤层顶底板曲面,并进行了虚拟环境中液压支架姿态的调整。试验结果表明,利用虚拟软件Unity 3D实现基于煤层环境的液压支架运动参数变化与实际液压支架运动参数变化基本相同。本方法为实现液压支架对围岩煤层环境的自适应调整提供了思路参考和应用实践。     

含软弱面膨胀土三轴试验结果的校正问题

针对现行规程对三轴试验数据的处理方法适用于普通试样,而未考虑试样中部含有软弱面的情况,通过3组含30°、45°、60°不同倾角软弱面的膨胀土三轴试验,得到软弱面上、下盘沿轴向错动位移与试样轴向变形的关系,进而对三轴试验结果进行校正。研究表明：软弱面上、下盘沿轴向错动位移与试样轴向变形的比值不随围压而改变,但随软弱面倾角的增大而增大;校正后,（σ1-σ3）f的增加随软弱面倾角的增大而增大,c、φ值也有不同程度的增加,且c值的增加幅度比φ值大。     

基于相位拼接的调频连续波激光雷达跳模影响消除方法

为了消除激光跳模对调频连续波激光测距的影响,提出了一种基于重采样信号相位拼接的跳模影响消除方法.该方法利用重采样信号相位展开求导的结果来定位激光跳模发生的时间,并对重采样信号跳模处两端的峰值进行相位拼接来去除跳模段的重采样信号.通过对相位拼接后的重采样信号进行Chirp-Z变换可以得到不受激光跳模影响的目标距离谱.系统对光程约为21.16 m的延时光纤进行多次测量,实验效果证明此方法可以消除调频激光跳模对距离测量的影响,并实现了 12 μm的测距标准差.     

超分辨率面阵激光雷达的动目标姿态估计

提出一种基于新型成像传感器——电子倍增电荷耦合器件的超分辨率偏振调制三维成像系统。利用低带宽电光调制器作为亚纳秒级高速快门,实现三维成像系统时间(距离)分辨能力。该系统只需要采集一帧原始数据,就可以从灰度图像中重建深度信息,实现动态成像。基于该系统结构提出多维数据融合求解目标位姿的方法,并通过试验验证了方法的可行性。实验结果表明,对距离激光雷达1km外的目标进行测量,其位移精度小于3cm,位姿角误差小于3°。     

利用苯扎氯铵抑制再生水源热泵系统中微生物污垢的实验研究

再生水源热泵系统以城市再生水作为冷热源,为城市建筑制冷、供暖,而微生物污垢是影响再生水源热泵系统效率和安全的重要问题。本研究通过进行挂片实验,利用不同质量分数的杀菌剂苯扎氯铵每天浸泡污垢10 min,考察其抑垢作用。对污垢进行活性染色,并利用共聚焦激光扫描显微镜CLSM对其进行拍照,观察污垢内细胞的活性分布。最后利用Imaris软件分别统计活/死细胞所占的生物体积。结果表明,苯扎氯铵对微生物污垢具有抑制作用,能杀灭污垢内绝大部分细菌细胞,且该作用随其质量分数上升而增强。该研究可对相关抑垢技术提供指导,从而提高再生水源热泵系统的运行效率与系统安全,促进该项技术的实际应用。     

基于Otsu阈值法与形态学自适应修正的舌像分割方法

为了从原始舌图像中精确分割出舌体以实现中医舌诊的客观化,提出了一种基于Otsu阈值法与形态学自适应修正的舌像分割方法。该方法提取原始舌像的RGB色彩空间与HSV色彩空间中G、B、V通道的信息,运用Otsu阈值法对舌像进行二值化,基于先验知识对目标区域进行聚类,采用形态学运算方法,利用舌体当量直径自适应选取结构元素的大小,对聚类结果进行开启运算修正得到舌像分割结果。基于200幅不同形态、不同舌色类别原始舌像的实验结果表明,该方法能稳定精确地分割出舌体,与传统的Otsu方法及灰度投影-Otsu方法相比,准确率有了很大的提升。     

R245fa作为有机朗肯循环工质的材料相容性研究

对于可再生能源和工业余热资源,有机朗肯循环技术(organic Rankine cycle,ORC)被认为是一种高效的能源回收利用技术。其中R245fa因为其自身良好的环保性以及热力性能,被认为是一种具有良好应用前景的ORC工质。对于ORC系统来说,工质的材料相容性是保证系统稳定运行的基础。针对ORC系统实际工况,确定部件、温度、材料等因素的对应关系,提出一套适用于ORC工质材料相容性研究的实验方法,并以R245fa为例开展了实验研究。实验结果表明,在高温条件下,304不锈钢与R245fa的相容性要优于铜材料;同时在橡胶密封材料的选择上,不建议使用氟橡胶,且三元乙丙橡胶的相容性要优于聚四氟乙烯。