地浸采铀注液井小直径潜水泵抽水洗井试验

某地浸采铀试验采区注液井周边含矿层堵塞严重。注液井套管内径仅有80 mm,在常规空压机抽水洗井结束后,在3口注液井中开展了小直径潜水泵抽水洗井试验。初始抽水量均在4.5 m_(3)/h左右,期间最小抽水量为3.4 m_(3)/h,其中2口井的第1股最浑浊洗井水的含砂量分别为4.36、5.19 kg/m_(3)。粒度、电镜扫描和化学组成分析显示,洗井水沉降干渣中的矿物碎屑主要为粉砂、细砂碎屑,少量黏土碎屑;化学沉淀主要是CaCO_(3)、MgCO_(3)和FeCO_(3);潜水泵抽水洗井累计运行约27.5 h,未出现任何故障。试验表明,小直径潜水泵抽水洗井可行且投资少、成本低、安全性高、实施方便。

多特征融合及聚类分析的道岔转辙机退化状态识别

针对转辙机退化阶段难以划分的问题,提出一种基于多维特征融合的道岔转辙机退化状态识别方法。首先,提取了S700K转辙机退化功率数据的时域、频域、时频域多域特征;其次,通过核主成分分析(Kernel Principal Components Analysis,KPCA)进行特征融合,获得表征道岔转辙机运行状态的特征向量,构建转辙机退化性能指标;再次,采用K-medoids聚类算法对道岔转辙机性能退化状态进行阶段划分,识别不同的退化状态;最后,选用轮廓系数、分类系数、平均模糊熵对聚类效果进行综合评价,并与模糊C均值聚类(Fuzzy C-Means Clustering,FCM)和古斯塔夫森-凯塞尔(Gustafson Kessel,GK)聚类算法进行比较。研究结果表明,融合特征聚类后的综合评价指标高于单一特征,更能够体现道岔转辙机退化过程中的细节,K-medoids聚类效果明显,模型的准确率达到96.3%,能够对道岔转辙机性能退化阶段进行准确的划分,为铁路现场道岔智能运维提供理论支持。

地球物理测井在地质领域应用经典案例解析

通过解读蕴含在地球物理测井资料中的地质信息,可拓展测井曲线在地质学领域的应用范围。对几个测井资料在地质领域应用的经典案例进行了解析,以期更好地为油气勘探开发提供指导。案例解析表明:测井资料通过拾取单井构造产状及其组合特征变化,能用于指导侧钻井部署工作。测井资料还能运用至古水流方向拾取及双向物源供给识别工作中,并与地质认识相互佐证从而得到科学精细的解释结果。作为地质学家的“眼睛”,测井资料在识别与评价孔隙、洞穴和裂缝方面具明显优势,测井资料可用于油气层发现以及储量参数连续、精确计算。测井曲线中泥岩电阻率和声波时差与地应力耦合关系可间接用于超深层储层品质和油气产能预测。将地质、测井与地震资料结合,可用于油气圈闭刻画,并指导油气勘探开发工作。以上典型案例解析有助于地质人员更好地解读蕴含在测井曲线中的地质信息,并拓展地球物理测井资料应用领域与范围。

大风区段开孔式挡风墙对正馈线气动特性的影响

兰新高速铁路常年遭受风灾,挡风墙的修建虽有效防止了列车倾覆,但加剧了接触网正馈线的舞动。针对大风区段既有挡风墙“防车不防网”的不足,通过设计一种开孔式挡风墙,基于流体力学理论建立计算域模型,对挡风墙的防风效果进行评估,并仿真分析挡风墙孔隙率及开孔角度对于正馈线气动特性响应的规律。结果表明:挡风墙设置一定孔隙率后,会冲击挡风墙后形成的旋涡流场,使流场趋于平稳;随着孔隙率的增大挡风墙尾流接触网正馈线位置处气流增速区范围大幅减小,且正馈线气动力系数呈明显降低趋势;当挡风墙孔隙率为0.3时,挡风墙背风侧风速残余系数为0.46~0.69,此时正馈线升、阻力系数下降率分别超过41.56%和24.59%;在孔隙率为0.3,且挡风墙设置150°开孔角度时,正馈线气动力系数相较其他角度降幅明显,从而对于正馈线的舞动可以起到进一步的抑制作用。研究成果可为兰新高铁大风区段接触网正馈线舞动防治及挡风墙优化提供一定的理论参考。

微地形风场下架空输电导线风致振动特性分析

为研究微地形下架空输电导线风振特性以完善输电线路抗风设计,采用计算流体动力学方法(CFD)模拟得出微地形下不同线路处风速及攻角变化规律,并推导输电导线相对运动时的脉动风荷载。建立跨越微地形的三跨输电导线有限元模型,利用谐波合成法(WAWS)模拟时间和空间相关的线路脉动风场,对导线施加风荷载,分析微地形下输电导线风振响应。研究结果表明:在微地形下,来流经谷口与山顶时加速明显,水平风速最大加速比达到1.42,坡前垂向风速不可忽略;相较平地风场,跨越山谷、山顶线路第二跨导线的跨中水平位移幅值分别增大58.27%和56.39%,导线水平张力和绝缘子风偏角度大幅增加,导线覆冰舞动可能导致空气间隙不足发生放电,在抗风设计时须增大设计风速;坡前线路风振位移减小,可适当减小安全裕度。研究结果可为复杂山地地形下输电导线抗风设计提供参考。

岩性扫描测井解释评价方法及其地质应用

作为新兴的测井仪器,岩性扫描测井(LithoScanner)通过获取地层元素含量,进一步获得地层矿物含量,帮助地质学家解决复杂岩性识别等地质学难题。为了充分推广其在地质学领域的应用,笔者等对岩性扫描测井的原理和解释处理流程进行梳理,并对应用过程中出现的典型案例进行分析。LithoScanner测井可直接获取地层岩性特征,帮助识别地层界面,并实现页岩等复杂岩性、岩相的准确识别。而脆性矿物含量、有机碳含量等也可被LithoScanner测井准确获取,从而计算地层中的脆性指数和有机碳的含量。LithoScanner测井可以探测黄铁矿、煤层等特殊矿物组分,因此可以辅助核磁共振测井资料解释评价。最后指出LithoScanner测井与相应的岩芯和实验数据进行比对,提高LithoScanner测井的可靠性。研究有助于将LithoScanner测井中蕴含的大量地质信息进行挖掘与解读,并消除该资料应用中的一些误区,从而推广LithoScanner测井应用领域。

大风区接触网线路参数对附加导线舞动的影响

针对大风环境下兰新高速铁路接触网附加导线发生剧烈舞动以及线间放电的现象,依据接触网附加导线结构特点,建立了附加导线有限元计算模型,并对附加导线进行找形计算。采用谐波叠加法模拟接触网附加导线处的随机风场,并对导线模型施加风荷载,利用无条件稳定Newmark法以及荷载增量法,分析接触网线路参数对附加导线舞动及线间距离的影响规律,并给出相应的舞动防治措施。结果表明:40 m及更小档距对导线在低风速及高风速下的舞动均有明显的抑制效果;将附加导线运行张力提高至6.5 kN,导线阻尼比提高至1.5%及以上能有效降低两条导线的舞动剧烈程度;接触网附加导线的档距过大,运行张力及阻尼比过小,将导致导线舞动时悬挂点张力过大,易引起导线掉线、断线等事故;随附加导线档距减小、运行张力及阻尼比增大,线间最小距离呈递增趋势;不同线路参数下(档距、运行张力及阻尼比)附加导线舞动时线间最小距离均随风速增大出现减小趋势。本研究可为兰新高铁大风区段接触网附加导线舞动及线间放电的防治提供有效的理论依据。

高能气体致裂技术在低渗砂岩型铀矿地浸开采中的应用

鄂尔多斯盆地北部巴音青格利铀矿床赋存于直罗组下段下亚段中,矿体平均铀品位为0.057 1%,平均平米铀量为6.69 kg/m^(2);但其渗透系数仅为0.065 m/d,属典型低渗砂岩型铀矿。在常规地浸开采中,易出现抽注液量低、生产不经济等问题。为提高该矿床矿层的渗透性,选取注液能力较差的Z5井开展高能气体致裂增渗试验,同时使用微地震法在Z5井周围对高能气体压裂产生的裂缝发育情况进行监测。试验结果表明,致裂后Z5井注液量得到明显改善,平均注液量增加了126.34%,微地震监测事件点的纵向跨度在3.8~4.5 m,未破坏含矿含水层顶底板。高能气体致裂增渗技术能够使近井地带渗透能力得到改善,且方便实施,成本较低。

兰新高铁大风区段接触网正馈线斜拉绝缘子防舞有效性分析

为解决兰新高铁大风区段接触网正馈线舞动问题,保障牵引供电系统安全运行,开展了接触网正馈线斜拉绝缘子防舞有效性研究。以正馈线为研究对象,基于结构力学建立正馈线有限元模型,施加导线自重负载对其进行找形计算,并对找形后的模型添加相应的气动载荷,分析对比安装斜拉绝缘子前后正馈线的舞动响应。研究结果表明:以来风速度15 m/s为例,未安装斜拉绝缘子之前,正馈线舞动剧烈,垂向位移和横向位移峰峰值分别为1.82 m和1.81 m;安装斜拉绝缘子之后,正馈线舞动峰峰值明显减小,最大张力减小到导线安全运行范围内,张力波动减小,证明安装斜拉绝缘子能够有效地抑制正馈线舞动现象。

高压断路器分合闸过程触头间隙C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体动态绝缘特性实验研究

高压断路器分合闸过程中触头间隙介质的绝缘强度及其变化是断路器结构设计的重要性能指标。搭建高压断路器触头间隙介质绝缘特性实验回路,测量C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体断路器空载分合闸过程中不同压强、不同C4F7N含量时触头间隙介质的动态击穿电压,研究C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体断路器的关合预击穿特性和分闸绝缘特性。实验发现,断路器空载分合闸过程中C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体动态击穿电压存在“低电压击穿”现象;合闸过程中,动态击穿电压分散性较大,C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体断路器的关合预击穿特性显著劣于SF6断路器,增大压强或增加C4F7N含量对混合气体动态击穿电压分散性的改善不大;正、负极性条件下0.7MPa时9%C_(4)F_(7)N/91%CO_(2)混合气体的分闸平均绝缘强度上升率(rate of rise of dielectric strength,RRDS)分别为49.8kV/ms和42.7kV/ms,具有“反极性”效应;分闸过程中,“低电压击穿”现象主要出现在刚分后2ms(开距约6mm)范围以内,断路器若在此时间(开距)范围内熄弧,极易发生弧后重击穿现象,因此,C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体断路器结构设计时应避免在此范围内熄弧。

兰新高铁大风区段挡风墙对接触网正馈线气动特性的影响

为研究兰新高铁大风区段挡风墙对接触网正馈线气动特性的影响,基于流体力学建立正馈线流场模型,分别针对无墙和有墙的情况,分析正馈线在不同风速下气动特性的变化规律。研究结果表明:挡风墙对气流有较强的汇聚作用,大幅增加了正馈线周围的空气流动速度。随着来风速度的增大,挡风墙后正馈线处风攻角也随之增大,当风速达到15 m/s 及以上时,攻角基本稳定在29°~30°之间。有墙条件下正馈线升力及阻力系数幅值加大且呈现无规律振荡,挡风墙对正馈线气动力的增大效应是导致正馈线发生低频高幅舞动的主要原因。挡风墙外形尺寸对于正馈线气动特性有重要影响,选择合适的高度和截面宽度可一定程度改善正馈线气动特性,以减少舞动的发生。

基于云模型和组合赋权法的CTCS-3级列控系统可靠性评价

针对模糊综合评判法在进行列控系统可靠性评价时的不足,本文提出基于云模型和组合赋权法的CTCS-3级列控系统可靠性综合评价方法。首先,根据CTCS-3级列控系统的结构与功能,建立系统的综合能力模型和相应的功能层次结构模型,并采用组合赋权法确定底层设备的权重。然后,采用云模型表示各设备实际指标与额定指标的比值,并根据云运算规则采用加权模型求得CTCS-3级列控系统的可靠性综合指标云。最后,将CTCS-3级列控系统的可靠性综合指标云与可靠性评价集的云模型进行相似度度量,输出评价结果。结果表明:基于云模型和组合赋权法的CTCS-3级列控系统可靠性综合评价方法能够正确且客观地描述系统实现其规定功能的能力,为CTCS-3级列控系统的研发及评估提供借鉴。

可靠度约束下不完全预防性维护经济优化模型

为解决可修系统设备因维修计划不合理而导致故障频发和资源浪费的问题,在利用包含役龄回退因子和故障率递增因子的混合故障率函数描述设备劣化过程的基础上,建立有限时间内基于可靠度约束的单设备动态不完全预防性维护模型。以铁路某轨道电路设备为例进行维修优化仿真,在设备最低工作可靠度限制下,以更换周期内总维修费用率最小为优化目标,确定其最佳预防性维修次数与弹性维修周期,并对比了无可靠度约束等维修周期维护模型的优化结果。研究表明,本维护模型能够有效保证设备高可靠运用,更好地降低设备故障率、节省维修费用,为制定最佳维修策略提供参考依据。

基于模糊定性趋势分析的JTC综合故障诊断方法

针对JTC(jointless track circuit)补偿电容和调谐区故障检测方法不兼容的问题,提出基于模糊定性趋势分析的JTC综合故障诊断方法,实现包括补偿电容和调谐区设备的JTC综合故障诊断。基于传输线理论分别建立JTC补偿电容与调谐区设备故障的仿真模型,以补偿电容所在位置为分割点,提取JTC无故障及补偿电容与调谐区设备分别故障时的信号曲线趋势构建知识库,通过计算实际信号与知识库中经典故障模式的匹配度得出诊断结果。结果表明:信噪比越高,诊断正确率越高,当信噪比为50dB,电阻为1Ω·km时,诊断正确率高达94.9%。相比于模拟退火算法,诊断方法具有更好的适用性和灵活性。

基于大数据的铁路时间同步网异常流量检测系统的研究

为快速准确地识别铁路时间同步网所受到的恶意攻击,设计一种基于大数据的铁路时间同步网异常流量检测系统。该系统首先采用无监督学习算法K-Means对部分数据进行训练,形成最优聚类模型,并通过该模型实现对异常流量的检测。将已标记的时间同步网数据输入系统,测试系统对异常流量的检测准确率及速度是否满足铁路时间同步网的要求。对系统识别出的异常流量特征进行分析,找出相关性较高的典型特征类型,并结合铁路时间同步网结构,针对该类型特征提出初步的攻击防御建议。研究结果表明:基于大数据的异常流量检测系统聚类时间70.434 682 s及准确率98.36%均满足大数据网络环境下铁路时间同步网的要求;基于时间和主机的网络流量统计特征可以为提升铁路时间同步网的安全性提供参考。

新型接触网腕臂绝缘子积污特性数值分析

为解决兰新高铁达坂城盐湖风区接触网绝缘子大面积污闪问题,设计了新型接触网腕臂绝缘子,根据工频复数电磁场理论和计算流体力学理论,在COMSOL Multiphysics仿真平台上构建了电场─流场─粒子追踪场─流体和粒子相互作用的多物理场单相耦合的等比例绝缘子风洞积污仿真模型,以碰撞系数和分布系数为表征参数,分析了不同气流角度下绝缘子表面积污特性。结果表明:当气流角度从0°~±45°变化时,绝缘子表面碰撞系数随着粒径的增大而增大;同一粒径下,伞裙表面分布系数符合正“γ”形分布,杆径和金具表面分布系数符合倒“γ”分布;在电场强度转折点处加装超大伞裙的新型绝缘子,有效降低颗粒物在绝缘子表面的碰撞系数和碰撞质量,提高了防污能力,为极端恶劣环境下绝缘子选型提供了参考。

大风区接触网低风压正馈线设计及防舞有效性分析

兰新高铁大风区段接触网正馈线易在挡风墙影响下发生大幅舞动,造成线索疲劳断股,金具磨损加剧,危及行车安全。为探究低风压导线对于兰新高铁大风区段接触网正馈线无覆冰舞动的适应性,基于低风压导线运行机理,遵循低风压导线开发的关键要求和正馈线现场实际应用需求,设计一种适用于兰新高铁大风区段的低风压正馈线。基于流体力学的建立包含挡风墙与不同结构的低风压正馈线模型,利用仿真软件进行数值模拟计算,得出不同风载荷下不同结构低风压正馈线的气动力参数和周围流场,对比分析了低风压正馈线气动力系数与流场特性。结果表明:在整个测试风速范围内,中心角θ=45°的6种低风压正馈线的风阻力系数均小于常规正馈线,当凹槽半径与正馈线半径之比r/R=0.14时,低风压正馈线的防舞效果最显著,降阻率达到25.86%。然而低风压正馈线的降阻率与绞线表面粗糙度并不是严格呈正比例关系,r/R=0.15时正馈线的阻力系数大于r/R=0.14时的阻力系数,所以低风压正馈线设计的关键在于探寻合适的结构参数。气流在低风压正馈线模型背风面凹槽内产生小漩涡,气流与壁面摩擦产生起到反推作用的摩擦阻力,且小漩涡延缓了气流与壁面的分离,减小了负压区面积,在这种现象的影响下,低风压正馈线起到了降阻的效果。低风压正馈线可为大风区接触网附加导线的舞动防治提供重要参考。

基于KPCA-SVM的S700K转辙机故障诊断方法

针对S700K转辙机动作功率曲线非线性特征多样化、复杂化的特点,提出了一种基于核主成分分析(Kernel Principal Component Analysis,KPCA)和支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的智能故障诊断方法。首先,对S700K转辙机的功率曲线进行分析,研究正常曲线变化规律,总结常见故障类型功率曲线的变化现象和故障原因。然后,从功率曲线中提取10种时域特征值组成初始特征数据集,用KPCA算法将特征数据映射到高维特征空间中对其进行PCA降维,得到故障样本的非线性主成分。最后,将得到的非线性主成分作为多分类SVM的输入样本进行故障模式识别。采用粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法分别对核函数参数和SVM惩罚因子进行优化,提高模型的诊断精度。仿真结果表明,该模型能够有效提取转辙机故障信号的非线性特征,故障诊断精度达到97%,诊断时间较短,适用于准确性、实时性要求更高的提速道岔。

大风区段接触网多跨距正馈线舞动特性

为分析大风区段接触网多跨距正馈线的舞动特性,以兰新高铁正馈线为研究对象构建其3维有限元模型,并验证模型的准确性。考虑悬垂线夹自由度对导线舞动的影响,利用空气动力学理论研究气动特性,由Davenport函数模拟随机风场。对比分析单跨与多跨正馈线舞动的幅频特性,并对多跨正馈线中仅有一跨满足舞动条件的工况进行了研究。研究结果表明:在相同的风速下,风速大于10 m/s时多跨正馈线的舞动幅值、平均应力均大于单跨;单跨以及风速小于或等于15 m/s时的多跨正馈线水平方向舞动幅值大于垂直方向舞动幅值;当风速大于20 m/s时,正馈线舞动幅值呈减小趋势,且在多跨正馈线舞动模式中存在2个半波。同时,受悬垂线夹自由度的影响,相邻跨正馈线之间存在舞动波的传递现象,导线易受相邻跨舞动波的影响而发生舞动。通过该研究可以更加全面、深刻地认识正馈线舞动机理,也可为现场正馈线的舞动防治提供理论支撑。

基于RCM理论和重要度评价的轨道电路维修方式决策

为解决轨道电路维修中存在过于依赖主观经验、没有维修侧重点而造成资源浪费问题,提出基于设备分类逻辑决断和模糊综合评判的轨道电路维修决策模型.综合考虑设备的可靠性、维修性和经济性,采用灰关联-理想解法评价设备单元重要度,将设备单元按重要级别分类后进行不同故障模式下的维修方式逻辑决断.引入模糊综合评判法,建立维修方式定性决断和定量评判相结合的共决机制.结合兰新高铁故障案例,给出其轨道电路各设备单元的合理维修建议,验证了该模型可行有效,有助于实现检修精细化,指导现场设备维护工作.