基于车体接地电流的故障列车精准识别方法

针对专用回流轨直流牵引供电系统发生正极与车体短路故障时,故障列车不能被精准识别的问题,首先给出了双边供电牵引系统等值模型,其次分析了故障列车和正常列车的车体接地电流特征差异,最后提出了一种基于车体接地电流的故障列车精准识别方法。所提方法采用列车的车体接地电流幅值和方向作为故障识别判据,当其幅值小于整定值时判断列车正常,当大于等于整定值时继而采用其方向进行判断,电流为正方向的列车被判为故障车,电流为反方向的列车被判为正常车。该方法原理简单,实现方便,实用性强,采用双重判据能有效避免误判,可靠性高。通过Matlab仿真和现场试验录波验证了方法的可行性和有效性。

循环等离子体击穿受载煤体电学响应及孔隙结构演化规律

煤层增透是提高瓦斯高效抽采效率、降低瓦斯灾害事故的关键,以物理放电为基础的等离子体是煤层增透的有效手段之一。但以往的研究集中在单次击穿煤体孔-裂隙结构的表征,忽略了等离子体对煤体的极化效应,对循环等离子体作用下受载煤体电学性质及孔隙结构的演化特征缺乏深入研究。为此,对多个煤样进行了循环等离子体击穿实验,结合高压衰减棒和罗氏线圈监测了击穿煤体过程中的电压、电流波形,并分析了预击穿周期、等离子体击穿周期、波峰个数、峰值电压、峰值电流及能量转化效率等电学参数的变化规律;采用低场核磁共振方法测试了击穿1次、5次、10次、15次、20次条件下小孔、中孔、大孔及微小裂隙的演化规律;结合几何分形理论对击穿煤体渗流孔分形维数进行了探讨。研究结果表明,预击穿周期仅有首次放电是千微秒级别,之后会“断崖式”下降至几十微秒,而等离子体击穿周期则随着击穿次数的增加呈现出“阶梯式”的增长;能量转化效率维持在28.7%~55.9%,呈现出先快速增加后趋于平稳的趋势,说明等离子体对煤体电学性质的极化效应是有限的;煤体内部中孔、大孔的增长幅度最为明显,部分微小裂隙结构会实现从无到有的突破,表明等离子体对瓦斯的渗流会有显著的改善效果;分形维数在击穿后呈现出降低的趋势,则从孔-裂隙空间维度的角度证实了击穿煤体内原本孤立的孔隙结构会被裂隙沟通;孔隙率与能量转化效率变化趋势的相似性表明等离子体对煤体电学性质产生了影响,煤体电学性质发生改变后又会对等离子体通道的分布产生影响。

NaCl溶液对电脉冲致裂煤体孔隙结构影响的实验研究

利用搭建的高压电脉冲致裂煤体增渗实验系统,对蒸馏水和不同浓度NaCl溶液浸泡后的贵州林华无烟煤进行电脉冲击穿实验,并结合扫描电镜、能谱分析和压汞分析等测试方法,研究了不同浓度NaCl溶液处理后,电脉冲击穿煤体的孔隙结构变化特征。实验结果表明,煤体在NaCl溶液浸泡的过程中,大量的导电离子Na+和Cl-进入煤体内部的原生孔隙裂隙,有效的改善了煤体的导电性,与蒸馏水浸泡的煤体相比,NaCl溶液浸泡的煤体在电脉冲击穿后破碎的程度更充分。同时,随着NaCl浓度的增加,电脉冲击穿煤体的比表面积、孔容、孔径以及孔隙度均有一定程度的增加,特别是大孔和中孔孔容增加显著,孔隙的连通性变好,有效地改善了煤体孔隙结构。

等离子体对煤体选择性破碎的实验与数值模拟分析

为了研究等离子体冲击作用下煤体内部的裂隙扩展规律,利用自主搭建的等离子体冲击实验平台,并通过实验和数值模拟相结合的方法对等离子体冲击作用下煤体的破碎规律进行了研究。实验中以等离子体破碎的煤体为对象,并结合三维可视化软件Dragonfly提取了红柳烟煤在等离子体作用下的裂隙相、矿物相,深入分析了等离子体冲击后煤体内部裂隙沿着不同方向的扩展规律。并以数值模拟软件Comsol Multiphysics为基础分析了等离子体冲击作用下含矿物煤体内部的电场强度分布规律。实验结果表明,等离子体冲击作用下在煤体内部形成相互贯通的空间裂隙网络,且裂纹呈现出由电极中心向四周发散的状态,在靠近电极的两端破碎效果较好,表明煤体的破碎效果与电场的集中程度正相关,电场越集中,能量越大,破碎效果越好。此外,裂隙在轴向和平面上均具有沿着矿物分布的特征,说明在等离子体作用下矿物与煤体分界面处产生了电场的畸变,引发了应力的集中,矿物的分布对裂隙存在着诱导作用。通过数值模拟验证了煤体中矿物和孔隙的存在对电场存在的影响规律,结果表明电场强度会在介电常数不同的介质中发生畸变,当电场穿过高介电常数的介质时会在介质内部形成较低的场强,当电场穿过低介电常数的介质时会在介质内部形成较高的场强。数值模拟得到的电场畸变的结果是对实验结果补充说明,实验所得到的结论是数值模拟宏观结果的体现与验证。

基于融合边缘变化信息全卷积神经网络的遥感图像变化检测

高分辨率遥感图像变化检测是了解地表变化的关键,是遥感图像处理领域的一个重要分支。现有很多基于深度学习的变化检测方法,取得了良好的效果,但是不易获得高分辨率遥感图像中的结构细节且检测精度有待提高。因此,该文提出融合了边缘变化信息和通道注意力模块的网络框架(EANet),分为边缘结构变化信息检测、深度特征提取和变化区域判别3个模块。首先,为了得到双时相图像的边缘变化信息,对其进行边缘检测得到边缘图,并将边缘图相减得到边缘差异图;其次,考虑到高分辨率遥感图像精细的图像细节和复杂的纹理特征,为了充分提取单个图像的深度特征,构建基于VGG-16网络的3支路模型,分别提取双时相图像和边缘差异图的深度特征;最后,为了提高检测精度,提出将通道注意力机制嵌入到模型中,以关注信息量大的通道特征来更好地进行变化区域的判别。实验结果表明,无论从视觉解释或精度衡量上看,提出算法与目前已有的一些方法相比,具有一定的优越性。

基于RecurDyn的履带式消防机器人设计与爬梯运动学仿真

设计一款用于复杂环境的履带式消防机器人,在不同环境下,其可靠性和稳定性显得更加重要。该机器人采用履带式底盘结构,采用阻尼弹簧减振器作为减振系统,克服了传统履带结构带来的振动问题。对机器人的爬梯过程进行运动学分析,得出运动方程。在RecurDyn/Track LM模块下,对设计的履带消防机器人进行爬梯过程的仿真分析,得到机器人爬梯所需的驱动转矩;针对仿真试验得出的重心变化曲线,进行了机器人爬梯的稳定性分析。

Effect of high-voltage thermal breakdown on pore characteristics of coal

High-voltage thermal breakdown has great potential application in permeability enhancement of coal seam. The characteristics of the breakdown channel, coal element, porosity and microscopic coal petrography of coal under high-voltage electric load were experimentally studied. The coal interior left apparent tracks due to electric current burning with high temperature. The percentage of C, O, Al, Fe, and Si had slightly decreased, while the content of element N increased obviously. Low-pressure nitrogen gas adsorption(LP-N_2GA) and mercury intrusion analysis showed that coal porosity increased. The increases of micropores and mesopores are beneficial to promotion of the ability of gas storage, and the increase of macropores could enhance the gas seepage and migration. The results of scanning electron microscope(SEM) show that there are many exogenous fractures in coal, which is also beneficial to gas seepage and migration. The results lay a theoretical foundation for application of high-voltage thermal breakdown in coal mines.

过热表面烟草粉尘阴燃实验研究

为了研究烟草粉尘阴燃发生的影响因素,运用锥形量热仪测定粉尘的热释放速率,改进现有的粉尘层最低着火温度测试仪,将3组不同粒径的的烟草粉尘置于热表面上进行阴燃实验研究。结果表明:制丝粉、切片粉、卷包烟末热释放速率峰值分别为90、91、75 k W/m2,切片粉火焰传播速度最快。峰值最低的卷包烟末于50 s左右率先热释放,切片粉制丝粉随后分别于75、80 s左右进行热释放;阴燃过程可进行阶段性分析,其中水分蒸发燃料氧化放热阶段粉尘温度相对稳定攀升,于氧化放热阶段温度突变,因此控制阴燃的产生,必须于水分蒸发燃料氧化放热阶段之前控制其发展趋势,做出相应有效的预警方案;粉尘顶层率先发生阴燃,随后阴燃逐渐向下传播直至粉尘完全燃尽;粉尘层达到阴燃温度时,顶层升温速率最高,中层底层在未发生阴燃时,顶层阴燃有预热作用;阴燃时间和实验持续时间都是随着粒径的增大而增大;粒径越小阴燃各阶段持续时间越短,致使阴燃越迅速越难控制。

高压电脉冲对烟煤微观孔隙结构的影响作用

煤体微观孔隙结构特征对瓦斯解吸流动至关重要,本文利用高压脉冲放电碎煤实验系统,对山西红柳煤矿的烟煤进行高压电脉冲击穿实验,结合扫描电镜和液氮吸附法分析煤样击穿前后孔裂隙的表面形态特征和孔结构的分布特征。同时在分形理论的基础上,应用盒子覆盖法分析了扫描电镜图像的分形特征,结合FHH方程计算了击穿前后煤样孔隙的液氮吸附分形维数值。研究表明:经过高压电脉冲的击穿,煤样表面形成新生裂隙并构成裂隙网络,扫描电镜图像分形特征证实了表面粗糙度提高;与电脉冲击穿前相比,击穿后煤样的吸附滞后现象更明显,孔容和孔面积有一定程度的增加,孔隙结构特别是微孔区域的孔结构得到较大改善;击穿前后的煤样都具有分形特征,煤样低压段的分形维数值在电脉冲击穿后降低,击穿后煤样的表面变得更加光滑,煤样高压段的分形维数值在电脉冲击穿后升高,说明部分封闭孔在电脉冲击穿下发展成半封闭孔,促进煤体瓦斯解吸流动。

煤体电破碎过程中的电压与电流波形特性

为了研究煤样电破碎过程中的电压与电流波形变化特性,通过自主搭建的煤岩电破碎实验系统研究了煤样电破碎过程中典型的电压与电流波形,测试了煤样厚度对电破碎过程中电压与电流的影响规律,分析了峰值电流、电击穿延时、瞬时功率随煤样厚度的变化特征,探讨了放电过程中煤样的沉积能量随时间的变化关系以及能量转化率与煤样厚度的变化关系.结果表明:相同击穿电压条件下,峰值电流与煤样厚度呈反比,电击穿延时则随着煤样厚度的增加而增加,瞬时功率与煤样厚度无明显关系.煤样厚度对于沉积能量的影响较为显著,沉积能量在起始阶段增长迅速,然后逐渐变慢,最终趋于稳定.相同击穿电压条件下,存在最优煤样厚度能够使煤样中沉积能量转化效率达到最大值.