DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
system: [SYSTEM]

user: 2. Mean Shift目标跟踪算法 2.1. Mean Shift算法介绍 Mean Shift (均值漂移)是一种非参数概率密度估计的方法，一种最优的寻找概率密度极大值的梯度上升法，在解决计算机视觉底层过程中表现出了良好的鲁棒性和较高的处理速度。Mean Shift最早于1975年由Fukunaga等人在关于概率密度梯度函数的估计一文中提出 [ 13 ]。Mean Shift算法一般指的是一个迭代的步骤，即先算出当前点的漂移均值，移动该点到其漂移均值，然后以此为新的起始点，继续移动，直到满足一定的条件结束。 2.2. Mean Shift算法原理 假设在给定的空间中有n个样本点， x i ， i = 1 ， ⋯ ， n ，则在x点的Mean Shift向量的基本形式定义为： M h ( x ) = 1 k ∑ x ∈ S h ( x i − x ) (1) 其中， S h 是一个半径为h的高维球区域，它是满足下面关系式的所有点的集合： S h ( x ) = P { y : ( y − x ) T ( y − x ) ≤ h 2 } (2) k表示的是在有多少个样本落在了上述的多样本区域中。如图1所示，大圆所圈定的范围是 S h ，小圆表示落入大圆区域的样本点 x i ，黑点代表Mean Shift的基准偏移中心x，箭头表示样本点 x i 相对于基准点的偏移向量。在式(1)中， ( x i − x ) 表示的是相关区域内的样本点相对于中心的偏移向量，所以计算得到的Mean Shift向量 M h ( x ) 是对落入区域内的所有样本点相对于中心偏移向量的平均值。由梯度的相关知识可知，非零概率密度函数的梯度总是指向概率密度函数增加最快的方向，所以平均基准点 M h ( x ) 会指向样本分布最多的区域，即概率密度函数的梯度方向。 图1. Mean Shift示意图 2.3. Mean Shift跟踪 因为Mean Shift向量总是指向概率密度函数的梯度方向，即概率密度增加的方向，因此通过Mean Shift向量反复迭代，会定义一条通往局部极值的路径。通过Mean Shift算法利用目标的颜色特征概率密度描述运动目标区域中心位于x的目标模型，在目标中心邻域搜索窗口内以相似性度量最大为原则，寻找最优的位于y的目标模型，使得两次移动距离小于某一阈值，以达到目标的真实位置，采用Bhattacharyya系数度量目标模型概率密度函数 q ^ u 和候选模型 p ^ u ( y ) 的相似程度。模型根据目标区域颜色特征的概率密度函数来描述： 目标模型： q ^ = { q ^ u } u = 1 ， ⋯ ， m ∑ u = 1 m q ^ u = 1 (3) 候选目标： p ^ = { p ^ u ( y ) } u = 1 ， ⋯ ， m ∑ u = 1 m p ^ u ( y ) = 1 (4) 目标模型概率密度函数： q ^ u = C ∑ i = 1 n k ( ‖ x i * ‖ 2 ) δ [ b ( x i * ) − u ] C = 1 ∑ i = 1 n k ( ‖ x i * ‖ 2 ) (5) 候选目标概率密度函数： p ^ u = C k ∑ i = 1 n k ( ‖ y − x i h ‖ 2 ) δ [ b ( x i * ) − u ] C k = ∑ i = 1 n k 1 k ( | | y − x i h | | 2 ) (6) Bhattacharyya系数相似度测度： ρ ^ ( y ) = ρ [ p ^ ( y ) ， q ^ ] = ∑ u = 1 m p ^ u q ^ u (7) 权重系数 w i ： w i = ∑ u = 1 m q ^ u p ^ u ( y 0 ) δ [ b ( x i ) − u ] (8) 新目标位置： y 1 ^ = ∑ i = 1 n k x i w i g ( ‖ y 0 ^ − x i h ‖ 2 ) ∑ i = 1 n k w i g ( ‖ y 0 ^ − x i h ‖ 2 ) g ( x ) = − k ′ ( x ) (9) 其中u为目标的特征值，y为最优候选区域中心。 ρ ^ ( y ) 越大，表示两模型越相似。为定位下一帧目标，应使每 ρ ^ ( y ) 最大化。 将当前帧的候选目标的中心初始为前一帧目标中心 y 0 ^ ，然后在其领域内搜索匹配目标，不断地从目标的当前位置 y 0 移动到新目标位置 y 1 ^ ，若Mean Shift向量 y 1 ^ − y 0 ^ ， ‖ y 1 ^ − y 0 ^ ‖ < ε 则停止迭代，使得 ρ ^ ( y ) 最大，直到候选区域与目标区域足够相似，此时目标区域中心位置会由 y 0 ^ 移动到新位置 y 1 ^ ，如图2。 图2. Mean Shift跟踪算法
system: [SYSTEM]

user: 3. 实验验证 物体在运动过程中，通过Mean Shift算法，验证运动的物体和运动物体在遮挡条件下的跟踪效果。实验采用视频为篮球场上物体的运动和足球场上人的运动。实验一中目标跟踪物选取为运动的篮球，实验二中目标跟踪物选取为穿红衣服的人。 3.1. 算法实现流程 首先，在一段视频序列中选取第一帧作为初始模型，框选目标跟踪物，通过Mean Shift算法迭代计算出目标的新位置，此位置作为下一次目标的新位置，以此类推，不断得到目标的新位置，如图3所示。 图3. 程序流程 3.2. 实验结果 3.2.1. 运动物体的跟踪 图4. 运动状态下篮球的跟踪 图4为多人在球场上打球，这里选取红色的篮球作为跟踪目标，其中有多个穿不同颜色衣服的人会对跟踪目标造成干扰，如灰色，红色，蓝色，黑色衣服。选取篮球为跟踪目标物，通过Mean Shift算法对该视频序列进行目标跟踪，图4为分别选取第1帧，第10帧，第21帧，第150帧的实验结果。在第1帧中，选取了红色的篮球为目标跟踪物，第1帧作为初始模型，通过Mean Shift算法得到目标的新位置，以此类推，不断迭代得到新的位置。第10帧中，篮球落到地上，实验结果表明这段时间通过Mean Shift算法判断的红色框与实际目标物相吻合，第21帧中篮球靠近人的手，并在之后被人投出，投出后的通过Mean Shift算法判断的红色框区域仍与篮球目标物吻合。实验结果验证，本算法能够实现对运动物体的准确跟踪。 3.2.2. 运动物体遮挡条件下的跟踪 图5. 运动的人在遮挡条件下的跟踪 选取足球场上特定行人进行目标跟踪，如图5，实验中有身穿红衣服和黑衣服的人在足球场上进行走动，红衣服人与黑衣服人在移动过程中相互存在相互遮挡的情况，选取黑衣服的人进行目标跟踪。图5分别为第1帧，第15帧，第30帧，第60帧的实验结果。第一帧中选取目标模型，下一帧中，通过Mean Shift算法得到新的位置，并且将颜色灰度特征应用到Mean Shift算法中，减少了黑衣服人对红衣服人遮挡的干扰，通过Mean Shift算法不断迭代，得到目标物运动过程中的新位置，在移动过程中，如图5，第15帧及第30帧黑色衣服的人被红色衣服的人遮挡，实验结果中，通过Mean Shift算法判断的目标物红色框的新位置与实际目标物位置一致。遮挡结束后见第60帧，依然能够实现对红衣服的人的跟踪。实验证明，将颜色灰度特征应用到Mean Shift算法中，能够实现目标物在遮挡条件下的跟踪。
system: [SYSTEM]

user: 4. 结语 本文主要阐述并采用Mean Shift算法对目标物进行跟踪，通过两组实验，实验结果表明了Mean Shift在运动物体跟踪中能排除其他背景的干扰，可以准确地实现运动目标物的跟踪与运动目标跟踪物在遮挡条件下的跟踪。Mean Shift因其较为简单，复杂度不高的特性，能够简便快速地实现目标跟踪的效果。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 高架桥考虑美观采用了弧形底箱梁断面，该钢箱梁结构桥面较宽，宽跨比大，横桥向支撑间距大，受力形式复杂，通过建立空间有限元板单元模型，对桥梁结构进行空间受力分析，以总体把握结构受力特点指导设计。根据计算分析结果可以得出结论：1) 该桥支座附近的腹板比其它腹板受力大，设计时需进行加厚处理，并进行局部稳定分析。2) 荷载作用下，翼缘板有剪力滞现象，其中小跨径结构更为明显，在计算翼缘板正应力时需按有效宽度进行折减。3) 封闭箱室的最外侧边板受力较大，应作为断面腹板进行设计。4) 由于桥梁横向支点间距较大，大跨径支点附近结构及小跨径桥整跨结构横向受力特征均较为明显，需增设横肋系统以加强结构横向刚度。5) 支座位置处顶板、底板均受纵、横桥向两个方向应力作用，需在设计时对相应构造进行加强并使现场焊缝避开最不利受力位置。6) 在活载均布力和集中力作用下跨中翼缘也出现剪力滞现象，设计时应注意对板宽进行折减。7) 若采用平面杆系模型设计时，桥梁中支点应考虑1.3的荷载增大系数，跨中应考虑1.15的荷载增大系数，以确保结构安全可靠。 关键词 :高架桥，钢箱梁，板单元模型，空间分析 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 概述 城市高架桥一般体量较大、墩柱密集，为使桥梁结构能与地域环境相和谐，需要进行景观设计，弱化结构线条强度减少厚重感，其中弧形底箱梁结构，由于在底板采用了曲线，使得梁体更显轻盈，较为美观，适用于宽度较宽的桥梁上部结构。某城市高架桥经多方案比选全线采用了弧形底箱梁结构断面，考虑工程位于城市核心区的重要交通节点处，选用了能分段预制拼装的钢结构方案以尽可能降低对现状道路通行的影响，缩短工期。 受工程边界条件影响跨路口桥梁跨径布置为(25.4 + 24 + 46.8 + 24 + 24) m，总体布置立面图见图1。该弧形底钢箱梁结构，桥面较宽，边跨跨径较小，结构宽跨比大，墩顶横桥向支撑间距较大(图2)，受力形式复杂，需总体把握结构受力特点并采用合理的设计分析模型，以保证该钢结构桥梁经济合理、安全可靠。
system: [SYSTEM]

user: 2. 技术标准 1) 建设标准：城市主干路I级； 2) 荷载等级：汽车荷载城—A级； 3) 设计安全等级：一级； 4) 设计使用年限：100年。 图1. 钢箱梁桥立面图 图2. 钢箱梁桥断面图
system: [SYSTEM]

user: 3. 结构构造 考虑景观，钢箱梁截面设计为弧形底断面，单箱八室全封闭结构，结构总宽25.2 m，腹板间距3 m，按箱梁支座中心线处梁高均为1.90 m的等截面连续梁设计，箱梁每隔6 m设一道厚12 mm的大横隔板，大隔板间每隔2.0 m设有加强桥面系刚度的小横隔板，小横隔板间设有腹板竖向加劲肋；桥面板为正交异性板结构，顶板厚16 mm，用8 mm厚U型肋加劲，间距560~600 mm；底板采用板型加劲肋，间距360~375 mm；腹板最小厚12 mm，采用平钢板进行纵横向加劲，水平加劲肋设置根据计算确定；各箱室内的隔板上均开有人孔。桥面2%横坡由箱梁顶板形成，底板水平，腹板铅垂。每一横梁处横桥向设置两个支座，支座间距15 m。
system: [SYSTEM]

user: 4. 建模分析 由于桥面较宽，且为弧形底截面，支座横向间距大，一般设计中所采用的梁单元模型无法准确模拟结构的空间受力特性，有可能造成设计成果偏离结构实际受力需要，引起结构板件的设计过于保守或局部不满足要求，因此建立三维板壳单元模型进行分析研究，掌握结构实际受力状态。 4.1. 空间有限元板单元模型 用桥梁专用有限元分析软件Midas Civil建立板壳单元模型，进行空间有限元分析。由于该模型主要是了解结构主要板件的受力特点，因此腹板及横隔板的加劲肋等板件未建入模型，而是以荷载形式计入结构自重，支座采用刚性连接方式将支撑节点与支座范围内的底板进行连接以消除局部应力集中现象，板单元模型局部见图3。恒载按照设计位置及荷载集度进行面荷载加载，活载按照影响线将规范汽车荷载模拟为静力荷载进行最不利位置的布载。 4.2. 恒载工况 4.2.1. 顺桥向正应力 分别取大跨径的中支点、跨中以及小跨径的中支点位置读取恒载工况下的顺桥向正应力，应力按横桥向节点位置绘制在结构断面上，以下以顶板应力结果为例说明结构受力特征，应力图形结果见图4。 图3. 钢箱梁板单元局部模型 图4. 正应力横桥向分布图 从图4(a)与图4(b)可看出，顶板恒载顺桥向正应力沿横桥向呈波浪状，显示出顶板在腹板位置有剪力滞后现象，支点位置顶板在靠近支座的两个腹板处的应力值最大，其中大跨支点腹板位置处最大最小纵向应力相差约40%，小跨支点相差约80%，说明支座附近的腹板在结构纵向传力上比其它腹板作用更大，需与其它腹板区别设计，也由于支座处腹板传递剪力较其它腹板大，因此该处的顶板剪力滞后效应更加明显，其中图4(a)显示支座附近腹板两侧的顶板正应力由38.2 MPa变化至27.7 MPa，变化幅度38%，而结构中心处的腹板两侧顶板正应力仅由26.9 MPa变化至24.2 MPa，变化幅度11%；图4(b)同样显示出该受力特征，但腹板两侧应力变化幅度更大，说明小跨径结构较大跨径结构有更显著的剪力滞后现象，在计算翼缘板正应力时需对翼缘板宽度进行更大比例的折减，这与规范 [ 1 ] 计算翼缘有效宽度的公式所揭示的规律是一致的。 从图4(a)与图4(b)还可看出，结构最外侧的边板顶也表现出剪力滞现象，说明最外侧封闭箱室对侧板起了较大的支撑作用，使得侧板表现出明显的纵向受力特征，因此在结构设计时该侧板与通常钢梁悬臂结构的侧板受力不一样，应作为断面腹板进行加强设计。 从图4(c)可以看出，跨中位置顶板应力横向分布均匀，说明跨中不存在翼缘板的剪力滞现象，恒载工况下可以取钢板全宽进行验算。 4.2.2. 结构变形横桥向分布特征 分别取大跨径的中支点附近、跨中位置读取恒载工况下的顺桥向正应力，应力按横桥向节点位置绘制在结构断面上，以下同样以顶板应力结果为例说明结构变形特征，位移图形结果见图5。 图5. 位移横桥向分布图 从图5看，顶板在恒载作用下，跨中截面处位移沿横桥向分布比较均匀，同一截面处位移横向变化较小，支座位置附近支座之间的顶板较支座处有较大竖向位移，说明受支点间距较大以及支座约束影响结构呈现出横向受力变形特征，因而纵桥向不同截面位移变化大，顶板最大恒载竖向位移约4 mm，墩顶横隔板设计时需考虑该横向受力因素的影响，可通过增设横肋系统以加强结构横向刚度。 4.2.3. 横桥向应力的纵向分布特征 为考察全桥结构横向受力情况，在模型中读取翼缘板件横桥向应力结果，并分别将应力结果在结构中心线及支座位置处的全桥纵剖面上绘制出，应力图形结果见图6。 图6. 横桥向应力沿桥跨分布图 从图6可以看出，横桥向正应力最大值位于大跨支点横梁处，其中横梁跨中最大压应力为20 MPa，横梁支点最大拉应力为16 MPa，显示出横向受力特征，且与纵向应力相比横向应力较大；除横梁附近外顶板横向应力在大跨跨中沿桥跨方向分布较均匀且两个位置均为受拉，说明结构以纵向受力为主，而在小跨径结构处两个剖面位置的应力均为拉、压相反受力状态，说明该部分桥梁因宽跨比比较大，使得整跨结构横向受力特征较明显。 对于支点横梁，支座位置处顶板受两个方向拉应力作用，同理底板则受两个方向压应力作用，拉应力使顶板焊缝处于受力不利状态，压应力对板件局部稳定产生不利影响，均需在设计时对构造进行加强处理并使现场焊缝避开最不利双向受力位置。 4.3. 活载工况 对于箱梁结构活载加载时同样会引起翼缘板的剪力滞现象。当在工程上采用平面杆系有限元法进行结构的简化分析时，一般需考虑活载偏心作用时荷载横向分布影响的增大系数 [ 2 ]，因此以下对活载进行居中满载及半幅偏载布置，以考察结构活载剪力滞影响以及适用于杆系模型分析时的荷载增大系数。 4.3.1. 居中加载顺桥向正应力结果分析 根据结构支点及跨中位置的活载影响线，对活载进行居中满载布置，分别取大跨径的中支点、跨中位置读取静活载工况下的顺桥向正应力，应力按横桥向节点位置绘制在结构断面上，同样以顶板为例说明结构受力特征，应力图形结果见图7。 图7. 对称加载正应力沿横桥向分布图 从图7可以看出，支点位置顶板剪力滞现象具有与恒载加载相似的规律，也表现为靠近支座的两道腹板顶的翼缘应力变化更大，最大最小纵向应力相差33%，较恒载加载时变化幅度小；与恒载加载不同的是跨中位置也存在这一现象，应力变化幅度约13%，说明在活载均布力和集中力作用下对跨中剪力滞有一定影响，设计时应注意对板宽进行折减。 需要指出的是，以上计算结果为六车道加载工况，根据通用规范 [ 3 ]，需考虑0.55的横向车道布载系数，因此图5中支点位置顶板最大应力应为24.8 MPa (受拉)，平均应力为19.3 MPa，跨中位置顶板最大应力应为−26.8 MPa (受压)，平均应力为−24.4 MPa。 4.3.2. 偏载加载顺桥向正应力结果分析 对活载半幅偏载布置，分别取大跨径的中支点、跨中位置读取静活载工况下的顺桥向正应力，应力按横桥向节点位置绘制在结构断面上，顶板应力结果图形见图8。 图8. 不对称加载正应力沿横桥向分布图 从图8可以看出，位于荷载偏向加载一侧的腹板处的顶板同样具有剪力滞现象出现，支座处腹板附近最大最小纵向应力相差41%，与恒载加载时接近；跨中位置同样出现了剪力滞现象，应力变化幅度约20%，比图7的居中加载变化幅度大，说明偏载时对跨中剪力滞影响更大，设计时应注意对板宽进行折减。 以上计算结果为三车道加载工况，根据通用规范 [ 3 ]，需考虑0.78的横向车道布载系数，因此图8中支点位置顶板最大应力应为25.8 MPa，跨中位置顶板最大应力应为27.3 MPa。与居中布载时的平均应力相比，本桥采用杆系模型时支点应考虑1.3的荷载增大系数，跨中应考虑1.15的荷载增大系数。
system: [SYSTEM]

user: 5. 结论 根据以上建模计算分析，可得出以下结论： 1) 支座附近的腹板在结构纵向传力上比其它腹板作用更大，具体设计时需对该处腹板进行加厚处理，并进行局部稳定分析。 2) 在恒载和活载工况下，腹板位置的翼缘板有剪力滞现象，其中小跨径结构表现更为明显，在计算翼缘板正应力时需对钢板宽度进行不同比例的折减，有效宽度计算公式可参考规范 [ 1 ]。 3) 封闭箱室的最外侧边板也表现出明显的纵向受力特征，因此在结构设计时该侧板也应作为断面腹板进行设计。 4) 从结构变形和横向应力看，桥梁横向支点间距较大，指点附近结构呈现出横向受力特征，小跨径桥因宽跨比比较大，使得整跨结构横向受力特征均较为明显，因此需增设横肋系统以加强结构横向刚度。 5) 对于支点横梁，支座位置处顶板、底板均受纵、横桥向两个方向应力作用，对顶板焊缝、底板板件局部稳定会产生不利影响，均需在设计时对相应构造进行加强处理并使现场焊缝避开最不利双向受力位置。 6) 与恒载加载结果不同，在活载均布力和集中力作用下跨中也出现剪力滞现象，设计时应注意对板宽进行折减。 7) 本桥若采用平面杆系模型设计时，中支点应考虑1.3的荷载增大系数，跨中应考虑1.15的荷载增大系数，以确保结构安全可靠。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 为了响应国家的取消省界收费站的政策要求，深化收费公路产业结构改革，进行佛开高速取消省界收费站工程项目建设，ETC门架系统的建设则是本次项目的重点和难点，其包括门架布设、门架基础开挖、光电缆的开挖和敷设，还有后期的设备调试和检查等。本文则主要对佛开高速公路取消省界收费站的施工组织方案进行研究和探讨，并简要的介绍了该项目施工组织方面的主要成果。另外，对于如何实现车辆进入高速后实际行驶路径的有效跟踪，如何确保车辆在多义性环路行驶中通行费的准确性，本文也从佛开高速出发，介绍了一种基于5.8 GHz射频的多义性路径识别技术。 关键词 :佛开高速，省界收费站，ETC门架系统，施工组织，5.8 GHz射频的多义性路径识别技术 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 随着我国国民经济的快速发展，交通运输在推进经济发展中起着非常重要的作用，高速运输凭借其优势成为人们出行的不二之选，但高速公路收费体质需要改革的形势非常严峻，对于高速公路的使用出现了诸多问题 [ 1 ]，我国众多地区高速收费站服务无法满足社会需求，众多省市出现高速超负荷运行，高速交通堵塞等现象。为了解决高速拥堵问题，进一步提高高速公路收费站服务的效率，稳定促进地区性经济的发展和繁荣，国家重视深化收费公路制度改革、取消高速公路省界收费站工作。 目前，樊升印 [ 2 ] 等在取消省界收费站背景下，详细阐述了借助敏捷管理控制器的智能化运维管控方案；对于取消省界收费站可能会带来风险，马骥 [ 3 ] 对取消省界收费站带来的风险及应对方案进行探讨；对于怎么有效提高高速公路车辆的通行效率，李明 [ 4 ] 采用基于射频技术的车辆信息识别系统在取消高速公路省界收费站中的应用；对于建成取消省界收费站后有什么运营的变化和哪些管理的措施，杨宝静 [ 5 ] 从分析取消省界收费站的变化特点入手，对取消省界收费站后的运营变化和运营措施进行探讨；苏叶岚 [ 6 ] 等基于5.8 GHz自由流的高速公路多义性路径识别系统进行探讨，介绍了其技术优势、系统框架、系统原理、系统实现，以及拓展应用等内容；余绪金 [ 7 ] 等提出了一种基于有向图的高速公路多义性路径贝叶斯识别方法，并应用于江西省高速公路建设中，得到良好的反映效果。 本文对于佛开高速取消省界收费站工作，介绍了一种基于5.8 GHz射频的多义性路径识别技术，对其进行了简要的阐述，并对佛开高速施工组织方案进行研究。
system: [SYSTEM]

user: 2. 项目概况 佛开高速路线北起佛山市南海区谢边，与广佛高速公路相接，途经佛山市禅城区、顺德区，江门市鹤山市、新会区，止于江门开平市水口镇，与开阳高速公路相接，全长79.86公里，谢边至三堡段已扩建为双向八车道，三堡至水口段为双向四车道(共和至司前段正在扩建中)，设计行车速度为每小时120公里。 根据佛开高速地区性情况确定了相关的建设项目，其内容包括路段中心建设、ETC门架系统建设、MTC及ETC车道改造 [ 8 ]、路网通讯系统扩容升级以及系统联调、切换与培训。其中，新建ETC门架总量为22个，6个利旧，ETC门架基础预计44个，吊装预计22套，ETC门架电缆开挖、敷设预计33 km，光缆开挖、敷设预计52 km。佛开虚拟站情况分析如表1所示。 Table 1 The situation of Fokai’s virtual station 序号 区段 ETC门架桩号 (南行) ETC门架桩号 (北行) 取电路由 电缆长度 备注 1 谢边 张槎 K49+740 K49+870 张槎收费站 3800米 跨桥梁3100 m 2 张槎 南庄 K55+100 K54+700 张槎收费站 2500米 跨桥梁1300 m 3 南庄 吉利 K63+400 K63+470 吉利收费站 1800米 有隔音板800 m 4 吉利 沙头 K67+200 K67+280 沙头收费站 1600米 电房没有备用回路 5 沙头 龙山 K72+303 K72+200 龙山收费站 2300米 跨桥梁80m 6 龙山 九江枢纽 K74+720 K74+700 龙山收费站 1500米 7 九江枢纽 大雁山 K3112+010 K3112+020 大雁山收费站 1500米 8 大雁山 陈山 K3114+180 K3114+000 大雁山收费站 1300米 9 陈山 昆东枢纽 K3119+900 K3119+915 陈山收费站 2200米 10 昆东枢纽 赤草枢纽 K3125+690 K3125+920 昆东枢纽箱变配电柜 3200米 跨桥梁400米，需拉 8公里光缆至陈山通讯 11 赤草枢纽 共和站 K3138+350 K3138+400 共和旧站 2600米 12 共和站 平连枢纽 K3142+170 K3142+200 共和旧站 2700米 13 平连枢纽 司前站 旧桩号k3148+010 旧桩号k3148+000 司前旧站 2400米 14 司前站 水口 旧桩号k3150+640 旧桩号k3150+700 司前旧站 1700米 需拉10公里光缆至 12项链接通讯 表1. 佛开虚拟站情况
system: [SYSTEM]

user: 3. 施工组织方案 3.1. ETC门架系统的布设 ETC系统的工作流程主要是在车辆上安装一个携带车辆信息的标签 [ 9 ]，在车辆进站时，通过ETC门架系统时，就可以获得车辆的信息，在出站时，车辆的信息标签会与门架系统进行数据交换，完成自动缴费过程。 ETC门架系统的布设存在几点布设原则：1) 在交通流发生变化(如入/出口匝道、互通立交)前的路段区间设置ETC门架；2) 在省界设置ETC门架时，应由相邻两省分别设置；3) ETC门架宜设置在平直路段，且来车方向50 m范围内平面曲线半径宜大于或等于不设超高的平曲线半径值；4) ETC门架与互通立交、入/出口匝道端部、被交道路直线距离宜为1.5~3 km，不具备条件的路段可根据实际情况适当调整；5) ETC门架布设应尽量避开5.8 GHz相近频点干扰源；6) 在满足ETC门架功能要求的前提下，布设位置的选择应综合考虑，优选供电、安装、通信方便的地点，尽量靠近附近的收费站房；7) 应尽量避开交通拥堵严重的路段、避免逆光等干扰，利于提高车牌图像识别准确率。ETC门架布设示意图如图1所示。 图1. ETC门架布设示意图 ETC门架系统的布局，对于省界和非省界也有所不同。设置在省界的ETC门架系统，上下行方向各设置两个门架 [ 10 ]，两个门架系统都具备完整的设备。考虑到在省界交通通行量比较大，设置两个门架系统，就有效的防止了当一个门架发生故障或者临时维护时，另外一个门架能够承担起全部的收费工作。而对于在非省界的ETC门架系统，上下行方向都只设置一个门架。省界和非省界ETC门架系统布局示意图分别如图2和图3所示。 图2. 省界ETC系统布局示意图 图3. 非省界ETC系统布局示意图 3.2. 施工组织规划 3.2.1. 管理机构 此次任务时间紧迫、工作量大、点多面广、任务艰巨，需要精心组织、齐心协力、相互配合、统一思想和行动，健全施工管理体系，做好施工组织管理、现场安全生产管理到位；确保工程建设的安全，全力以赴完成好本工程建设任务。对此，组建了“取消省界收费站项目”联合指挥部，联合指挥部下设：工程实施组、商务组、技术支持组、资金保障组、安全与后勤保障组、宣传及人力资源保障组六个工作组，不同的组承担不同的职位和工作。安全管理方面由董事长亲自挂帅，成立取消高速公路省界收费站专项工程安全巡视督导组。 3.2.2. 工程施工计划 根据工程施工的情况，确定了工程施工班组投入计划方案。施工班组设有门架基础开挖制作施工组、门架吊装施工组、光、电缆开挖敷设施工组、设备安装及调试施工组，不同的组负责不同的施工方面，按照先门架基础开挖制作，再门架吊装，接着电缆开挖敷设，最后设备安装调试的顺序施工，并且每次施工都有时间规定，只有保证在规定的时间内完成这方面工作，才能进行下一方面的施工，才能保证整个工程项目在规定的工期内完工。
system: [SYSTEM]

user: 4. 工程施工工艺 4.1. 基础开挖方法和要求 工程基础开挖方法有人工开挖、机械开挖、人工及机械开挖相结合。考虑到工程项目的地形地质条件，工程基础开挖难易程度和项目经费情况，本项目工程基础开挖主要采用人工及机械开挖相结合的形式，机械开挖主要用在有水泥路面的地方(水泥面采用机械开挖，下层采用人工开挖)，其他基础均采用人工开挖。 为了保证工程项目的质量和工程基础开挖工作的顺利完成，工程开挖也存在着几点要求：1) 应严格按照测量放线进行准确开挖；2) 中间绿化带开挖特别要时要注意避免损坏地下管路等地下设施，地下管线在开挖过程受到破坏，及时通知业主单位，并及时做好抢修工作；3) 开挖时要做好防塌措施，开挖深度超过2 m时要加挡土板；如果基础在斜坡处或土质松软的地方，周围应设挡土装置；在有水流的地方，可设防水柱和砌石围子；4) 开挖要满足基础深度要求；5) 基础施工开挖出现大量余泥，要严格按规定或指定地点清卸。 4.2. 电缆开挖敷设工艺 1) 电缆开挖工艺 对于电缆开挖，首先应确定路线的首末端、预埋管、桥梁、涵洞的位置。沟道深度也应符合设计、规范要求。 缆沟路由应当按路由复测后画出的标线开挖，开挖的沟要顺直，不得有蛇形弯，沟底应平整，不得呈波浪形，在坡、沟开挖时要缓慢放坡；基础施工开挖出现大量余泥，要严格按规定或指定地点清卸；开挖沟中，如遇到障碍，可采用人字坡形式施工，在障碍处，采取逐渐降低或者逐渐升高的方式避让障碍，与障碍交叉的部位，应当采取适当的保护措施。 2) 电缆敷设工艺 电缆采用聚氯乙烯铠装电力电缆，直埋敷设，电缆过桥涵时穿钢管保护，铠装电缆的金属护层应在其两端可靠接地。电缆直埋敷设时，采用C15素混凝土包裹进行防盗保护，并且其直埋深度不能低于0.7米。 电缆敷设时，在电缆终端头和接头附近留有备用长度。接头处预留有1.5 m余量，终端头预留5 m的余量。施工时可根据现场实际情况进行调整；电缆敷设时，应从盘的上端引出，应避免电缆与支架及地面摩擦拖拉，电缆上不得有未消除的机械损伤，如铠装电缆，电缆拧绞，护层折裂等；电缆敷设时，不宜交叉，电缆应排列整齐，加以固定，并及时的加设标志牌；敷设电力的管孔内径不应小于电缆外径的1.5倍；电缆头从开始剥切到制作完成必须连续进行，一次完成。
system: [SYSTEM]

user: 5. 工程进度计划 佛开高速施工的重点是ETC门架的建设，其包括基础开挖制作及光电缆开挖敷设。因此合理安排ETC门架建设进度是整个项目能否按期完工并发挥效益的关键所在。 5.1. 基础开挖及制作计划 基础开挖及制作预计投入班组3组，每组6人，后期增加3个班组，因为共和至水口双方向在扩建，已选桩号都在封闭区域内，减少了封路的时间，所以先从水口至共和双方向的中间开挖基础，开挖完中间基础之后，协调改封桩号两侧道路，保证施工进度按时高效完成。 根据施工情况对基础开挖及制作进行工期时间安排：完成ETC门架系统选址的现场光电缆敷设路由勘查18 d；完成虚拟站门架建设10 d；完成门架基础建设18 d；在门架基础完成之前得进行门架基础法兰定位测量并投入生产；门架吊装伴随在整个门架基础建设工作之中。综上，基础开挖及制作工期为3个月。 5.2. 光电缆开挖敷设计划 光电缆开挖敷设预计投入班组2组，每组25人，后期减少1个班组，增加至基础开挖工作。 根据施工情况对光电缆开挖敷设进行工期时间安排：完成光电缆沟开挖及敷设工作45 d；完成ETC门架设备的安装调试75 d，在工期目标完成前使其基本具备切换条件。综上，光电缆开挖敷设工期为4个半月。 综合考虑施工的其他时间之后，佛开高速取消省界收费站的施工项目基本具备切换条件的总工期为6个月左右。
system: [SYSTEM]

user: 6. 5.8 GHz射频的多义性路径识别技术 对于佛开高速存在多义性路径环的情况，为了实现车辆进入高速后实际行驶路径的有效跟踪，确保车辆在多义性环路行驶中通行费的准确性，故在佛开高速建设中运用了一种基于5.8 GHz射频的多义性路径识别技术。 6.1. 技术原理 5.8 GHz射频的多义性路径识别技术是采用非接触的方式，通过射频信号自动识别目标对象并获得相关数据，属于一种专用短途的通用技术。 在实际的应用中，5.8 GHz射频的多义性路径识别技术应用系统是由读写器、电子标签和天线组成。其工作原理是当电子标签进入磁场后，会接收到读写器发出的射频信号，依靠感应电流获取能量发送出存储的信息，或者主动发送信号，读写器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行数据处理 [ 11 ]。此技术可广泛应用于停车管理，电子收费等领域。 6.2. 应用方案 运用5.8 GHz射频的多义性路径识别技术是为了统一解决装有ETC和未装ETC车辆的标识识别问题，通过在收费站入口、多义性路段、收费站出口设置统一的5.8 GHz路侧设备，利用5.8 GHz通信频段在路侧设备和车载标签之间进行信息读写，以此实现通行车辆的路径识别。 此技术的运用，需要在标识点处加装5.8 G天线和高清车牌识别系统。对于联网收费的总中心系统下应设置多义性路径识别系统，该系统主要由中心系统、收费站系统、标识点系统、CPC卡等组成。其系统组成如图4所示。 对于在整个系统中，标识点系统会将收集到的数据和设备状态实时的传输给总中心系统；车牌的识别信息和图片信息会按照所属路段的高清卡口设备将数据接入到通信系统，再传输到中心系统，这类车牌识别和图片信息的存储时间不得少于一定的时间，其中图片信息包括出入口车辆的抓拍图片信息，将这类信息存储一定时间有利于应对用户可能会发生争议而投诉的情况。 图4. 多路径识别系统组成示意图
system: [SYSTEM]

user: 7. 结语 取消省界高速公路收费站是国家的政策要求，是为了深化产业结构改革，而对于此项政策的实施还是有所难度的，并且对于取消省界高速公路收费站项目的施工，如何做到有限的施工条件下经济快速的完成施工项目非常值得讨论和研究。本文以佛开高速取消省界收费站项目为例，从ETC门架系统的布设、施工组织规划、门架基础开挖和光电缆开挖敷设的工艺及计划等方面，研究和探讨了佛开高速取消省界收费站项目的施工组织实施方案，并以此为其他取消省界收费站项目的建设提供了参考依据，本文也介绍了一种基于5.8 GHz射频的多义性路径识别技术，对佛开高速实现车辆进入高速后实际行驶路径的有效跟踪，确保车辆在多义性环路行驶中通行费的准确性起到了一定的效果，这类技术在ETC行业中已经推广多年，核心设备也相对成熟了，如何利用此技术服务于新兴领域，是我们以后研究的方向。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 钢网架结构主体施工已经完成，其结构已经处于自重荷载受力状态，需要进行维护结构安装，即在受力状态下的主体机构上焊接牛腿或连接件，来实现安装墙面和屋面的维护结构，通过试验评估焊接过程对主体结构受力的影响，制定出焊接方案，从而指导施工或为以后类似工程提供借鉴。 关键词 :网架结构，牛腿，连接件，焊接 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 研究背景 安阳高陵本体保护与展示工程，工程位于安阳市殷都区安丰乡西高穴村高陵保护区内，是全国重点文物保护单位。本工程为地上一层，局部地下一层，地上为错台建筑，总用地面积100，534 m 2 ，总建筑面积32，500 m 2 。根据建筑功能划分为三部分，A区遗址博物馆采用钢结构框架结构，地上一层，局部地下一层，建筑高度8.45 m；B区遗址展厅采用混凝土框架柱 + 四边支撑的119 m大跨度正交正放钢桁架结构，地上一层，建筑高度16.75 m；C区能源中心采用混凝土框架结构，地上一层，建筑高度8.45 m。其中B区钢桁架 + 混凝土框架结构见图1所示。 图1. B区钢桁架 + 混凝土框架结构 图1中B区安装钢网架结构主体施工已经完成，其结构处于自重荷载受力状态，下一步需要进行安装维护结构，即在受力状态下的主体机构的荷载的屋檩上和边柱上焊接檩托板连接件，以便将维护结构的屋面板和墙面板安装在屋檩和边柱上。为此需要通过实验评估焊接过程中对主体结构受力的影响 [ 1 ]，从而设计出焊接方案来指导安装施工。
system: [SYSTEM]

user: 3. 有限元分析 3.1. 分析方法 受力状态下连接件焊接的有限元分析采用热—弹塑性分析的方法 [ 3 ]。首先，通过非线性热分析得到焊接结构在焊接过程中的瞬态温度场。在接下来的应力应变分析中，瞬态温度场作为初始热输入，施加于结构有限元模型，进行顺序耦合的热—结构分析，分析流程图见图11所示。 图11. 热弹塑性分析流程图 每一个试验只对一个连接件(檩托或牛腿)的焊接过程进行模拟。使用ANSYS进行热分析和应力分析。热分析时只建立焊缝、连接件和周围一小段H型钢的模型，其余部分近似认为其不受影响。在进行结构分析时，使用梁单元建立其远离焊接位置的H型钢的有限元模型，将两部分模型连接成整体，施加力荷载和温度荷载进行计算。其中温度荷载由热分析计算得到，施加在与热分析模型相对应的焊接区域内。 3.2. 有限元模型 3.2.1. 热分析模型 在热分析中，考虑焊机对于结构的热输入，钢材之间的热传导，钢材和环境之间的对流和辐射进行计算。使用热分析专用实体单元SOLID70建立模型 [ 4 ]，在梁上翼缘焊接檩托时，H型钢的热分析长度为200 mm。在腹板上焊接牛腿构件时，H型钢模型中热分析长度为300 mm。与梁柱焊接试验一致，檩托和牛腿的焊脚尺寸均为5 mm，有限元网格划分如图12所示。 图12. 局部热分析有限元模型及网格划分 材料选用Q345钢，其本构件模型仅包括热分析相关的参数，不包括结构相关的参数，且考虑材料的物理特性随温度而变化。材料的物理特性参数见表4所示。 Table 4 Thermal analysis of physical properties of material 温度(℃) 0 700 750 875 1502 2001 热导率(W/m·℃) 45 28 26 27 31 111 比热容(J/Kg·℃) 440 831 143 600 801 901 密度(Kg/m 3 ) 7800 表4. 热分析材料物理特性 在本次分析中，焊缝输入功率和热源移动速度与试验相一致，设定的输入热功率为3400 W，热源移动速度为1.8 mm/s。 3.2.2. 结构分析模型 结构分析采用实体单元SOLID185和梁单元BEAM188同时使用。梁柱构件所加的荷载和边界条件都和试验保持一致。结构分析有限元模型示意图如图13所示。 图13. 整体梁有限元分析模型及网格划分(热分析网格划分及两侧梁单元划分) 3.3. 分析结果 3.3.1. 热分析结果 计算得到的整个焊接过程中随时间变化的温度场，其中最为典型的温度场如图14所示。 从图上可以看到，在此计算条件下，焊点的最高温度可达到3000多摄氏度，在远离焊点的位置温度较低，焊点周围10 mm以内的区域有很大的温度梯度。梁构件和柱构件在焊接时的局部高温分布是一致的。由于焊接的高温十分局部化，因此焊点的温度计算受到单元划分等细节影响大，会存在一定的计算误差，与实际焊接温度存在差异。 图14. 焊接过程中的典型温度场 3.3.2. 结构分析结果 在焊接过程中，加载点的位移随着焊接的进行而不断变化，加载点竖向位移随焊枪行进位移增加而变化的曲线如图15所示。 图15. 加载点竖向位移变化曲线 从图可以看出，焊接部位受压还是受拉可以在一定程度上决定焊接时的位移变化。梁构件和柱构件在焊接时加载点的位移变化趋势与试验结果是吻合的。从整体来看，焊接导致的竖向位移变化同结构的弹性位移相比均较小，最大位移也不超过5%，因此焊接对于结构的整体受力影响很小。
system: [SYSTEM]

user: 4. 结论 本试验轴心受压柱和简支梁进行加载后，在保持外荷载不变的情况下，在构件上进行连接件焊接，研究后续焊接对主结构在受力状态下的影响。试验结论为： 1) 对于简支梁：在上翼缘焊接檩托时，由于上翼缘受压，而焊接使温度升高，因此梁的挠度略减小。 2) 当在下翼缘焊接檩托时，由于下翼缘受拉，温度的升高使得梁跨中和焊接位置的挠度增大约8%，说明在下翼缘焊接比在上翼缘焊接更应该一起关注。 3) 对于轴心受压柱，由于测试点距离焊接位置较近，使得其应变显著下降，原因是热影响产生的结果，测试的应变不是柱子的真实应变，柱子挠度变化很小，仅在3%之内。 4) 从焊接完成到完全冷却，各构件的应变和位移几乎没有变化。 从有限元分析可以看出，当结构在带应力焊接时，对于结构宏观位移的影响很小，无论是梁还是柱的变形增量都很小，基本可以忽略不计。实际焊接产生的热量对于焊缝附近的应力有比较大的影响，但是这种影响范围较小，其作用仅是局部的，因此焊接对于构件整体受力情况影响较小。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 本文对2018年8月2日08时~3日08时出现在青海高原东部一次局地暴雨天气进行了诊断分析。分析表明，高短波槽的东移成为了暴雨天气的触发机制；冷空气的入侵是沿西北路径扩散南下，而后由于地形作用倒灌进入高原东部地区；强降水的突发性和局地性都较为明显，具有明显的中尺度特征，卫星云图及雷达回拨都很好地反应了此次过程；水汽源源不断沿着西南气流北上，加之台风的间接影响，其南侧东风气流携带水汽补充，致使水汽辐合中心位于青海高原东部地区；θse高能区和密集带的交界处对强降水的区域预报具有指示性；低层辐合、高层辐散的配置诱发了强烈的上升运动，垂直上升运动有明显的加强过程，并且很深厚，这种深厚的上升运动为这次区域性强降水提供了强烈的动力条件。 关键词 :暴雨，天气分析，物理量 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 暴雨是我国最严重的气象灾害之一，暴雨出现时极易引发洪涝灾害、泥石流及山体滑坡等衍生灾害 [ 1 ]，直接威胁人民群众生命财产安全，因此加强暴雨监测、提高预测水平是国家防灾减灾的重大需求 [ 2 ]，气象专家及工作人员长期致力于开展暴雨天气预报研究分析。2018年8月2日08时至4日08时，位于青海省东部农业区的海东市乐都区中坝乡中坝水库持续出现大暴雨天气过程，其中2日08时至3日08时降水量为133.4 mm，3日08时至4日08时降水量为116.9 mm，连续两天均为全省降水中心，且日降水量均接近青海省有气象记录以来的全省日降水量极值，连续两日降水量合计为250.3 mm，实属罕见。中坝水库位于青海高原东南部的海东市乐都区中坝乡，地处湟水谷地南侧山地、沟谷地，距乐都区府驻地34公里，中坝乡0.8万人，面积129.8 km 2 ，为农业区，主要农作物有小麦、青稞、油菜等。2018年8月2日，乐都区中坝藏族乡突遭暴雨袭击，到4日08时累计降雨250.3 mm，暴雨引发山洪，出现了山体滑坡、泥石流，严重摧毁全乡基础设施，使得电力、交通、通讯、饮水全部中断，直接经济损失6432.53万元，尤其中坝水库大坝后坡滑坡长达80 m，面积4800 m 2 ，横山水源地遭到了毁灭性的损坏，致使全乡14个村的群众饮水完全被中断。因灾导致1人死亡，3人受伤。
system: [SYSTEM]

user: 2. 天气实况分析 02日08时至3日08时由于先后受到两个高压之间的低涡切变线及副热带高压边缘的西南暖湿气流影响 [ 3 ]，青海海东地区出现了一次显著的强降水天气过程。2日08时到3日08时，共计602个测站出现降水，大雨84个，暴雨21个。降水中心位于乐都南部。最大降水出现在乐都区乐都中坝乡中坝水库：133.4 mm，其次为乐都峰堆乡下阳洼村：98.4 mm。 2日08时至3日08时每小时均产生降水(见图1)，主要降水时段分为2日下午和3日凌晨，最大小时降水量出现在2日16~17时，为18 mm，以及3日05~06时，为13.2 mm；小时降水量超过8 mm有4个站次。故此次暴雨为稳定性降水伴有短时强降水性质。 图1. 8月2日08时至3日08时X1016逐小时降水量
system: [SYSTEM]

user: 3. 成因分析 3.1. 环流背景分析 从天气背景上分析，图2上，2018年8月2日500 hPa中西伯利亚维持一−28℃的高空冷中心，在西西伯利亚高原有一个深厚的低槽存在，并在咸海及贝加尔湖附近存在分裂下来的短波槽，高空冷平流明显，高空槽底部不断分裂的短波槽携带冷空气东移南下；副热带高压西脊点位于蒙古(44˚N， 104˚E)，青海始终处于584位势米线外围边缘，海南至玉树南部一线存在短波槽，并缓慢东移南压，2日20短波槽移动到我省东部地区(见图3)，3日08时(见图4)，青海中西部受高压控制，高压中心位于海西中部，西太平洋副热带高压西伸脊点中心到达宁夏东部(东经107˚左右)，青海省偏东地区处于西部高压与西太平洋副热带高压的切变线中，祁连山区存在槽线，新一轮降水开始。台风的间接影响使得青海东部地区水汽充足，水汽从东海沿台风北部的偏东气流及副高南部的偏东气流和其西部的偏南气流输送到青海东部。短波槽的东移成为了暴雨天气的触发机制，副高边缘的西南暖湿气流提供了源源不断的水汽，造成了几十年一遇的大暴雨天气。 图2. 2018年8月2日08时500 hPa高空图 图3. 2018年8月2日20时500 hPa高空图 图4. 2018年8月3日08时500 hPa高空图 3.2. 地面形势分析 分析地面形势场，2018年8月2日05时，在天山山脉附近有冷空气堆积并沿西路进入海西西部，东路冷空气沿河西走廊倒灌至河湟谷地，地面冷锋位于祁连山区北侧。2日17时在西宁与乐都之间存在地面气旋式切变，乐都与民和之间有地面辐合线，地面切变与辐合线推动低层辐合与上升运动，进而促使降水量级不断增大。3日05时北疆地区有冷空气堆积，我省处于负变压控制，但民和地区仍存在气旋式切变，降水持续。从24小时变压图上(见图5)可以看出，冷空气在8月2日08时已经侵入青海大部，到8月3日08时全省仍被冷空气覆盖，受冷空气影响，对流云团得以爆发性发展，使得青海境内出现以短时强降水为主要表现形式的暴雨天气。 图5. 8月2日08时及20时西宁站TLOGP图 从西宁站探空图(见图6)看出，08时CAPE 值较小，呈细长形分布，地面至400 hPa高空均处于明显的湿层，是短时强降水产生的典型形势，有一定的CIN值，有利于低层能量的累计，一旦有触发条件即可产生强对流天气，而到了20时，CAPE值较大，且湿层明显增厚，不稳定能量较强，促使强降水天气产生。从比湿垂直分布看出08时和20时比湿条件都较好，而右侧假相当位温垂直廓线看出地面假相当位温均大于80℃，至600 hPa随高度递减，表明随高度假相当位温减小，呈现出低层暖湿、高层干冷的现象，可见东部地区上空的大气层结状态极不稳定。从风速的垂直分布看出08时和20时500 hPa均为偏东风，有利于水汽的输送。西宁探空站资料对青海东部地区具有一定的指示意义。 图6. 8月2日08时及20时西宁站比湿及假相当位温分布
system: [SYSTEM]

user: 4. 中尺度特征分析 4.1. 雷达资料分析 8月2日08时至8月3日08时(见图7)，整个青海上空都有云系存在，东部地区云系回波较强，而在2日16:17乐都中坝地区0.5˚仰角基本反射率因子为45 dbz左右，并且整个海东南部地区均有较强雷达回波存在，且范围较大，为降水持续提供了有力条件；而从8月2日16:24速度图显示乐都中坝地区存在辐合，有利于强降水的持续发展，造成了乐都中坝乡17时次小时降水量为18 mm的短时强降水。 图7. 8月2日08时至8月3日08时雷达回波 4.2. 卫星云图分析 从2日午后16~17时的葵花卫星云图中(见图8)看出，这期间有明显对流云团在我省东部地区持续维持，并在乐都、民和地区云顶发展高度较高，云层发展旺盛，产生了此时刻的短时强降水。 图8. 8月2日16~17时的葵花卫星云图 4.3. 物理量场分析 4.3.1. 假相当位温 热力条件是强降水形成、发生的必要条件。由图9可以看出，2日08时，500 hPa高空，青海东部出现θse高值中心，且θse值由西北向东南趋于增大，分布极不均匀，同时随着时间的推移，θse能量不断的积累增强，到了2日20时，青海大部分地区特别是东部，均处于高能区中，大量不稳定能量积聚，使得对流不稳定层结发展强烈，强降水区于θse高值区相对应。大气变暖，东部地区为500 hPa θse高能区和密集带交界，正对应强降水区域。可见θse高能区和密集带的交界处可作为此次强降水区域预报的重要参考指标。 图9. 8月2日08时及20时假相当位温 4.3.2. 水汽通量散度 分析水汽通量散度场(见图10)，8月2日08时，青海东部有一低值中心区，中心值为−27 × 10 −6 g/(s∙cm 2 ∙hPa)，20时，出现了中心值为−17 × 10 −6 g/(s∙cm 2 ∙hPa)的低值区，水汽辐合稳定且强盛，水汽辐合中心正对应着强降水区域，500 hPa高空以上为正值，说明高层为辐散区，低层为水汽辐合区，且辐合强烈，水汽通量高辐散、低辐合的形势有利于水汽垂直交换，促进了对流活动的发生发展，因此该区域内出现了强降水。水汽源源不断沿着西南气流北上，加之台风的间接影响，其南侧东风气流携带水汽补充，致使水汽辐合中心位于青海高原东部地区。 图10. 8月2日08时及20时水汽通量散度 4.3.3. 涡度场及散度场 低层中尺度辐合区与上升运动区具有密切相关性，低层辐合可促使上升运动加强。强降水中心正好与低层正涡度中心对应，正涡度的中心与中低层低涡以及切变线上生成的中尺度系统有很好的相关；同时，强降水区上空散度场中，低层存在着强烈的辐合，而高层则为在明显的辐散。由图11可看出，8月2日08时、20时，这两个时段东部地区都出现了明显的低层辐合、高层辐散现象，这种配置促使低层大气形成“抽气”作用，使得上升运动出现并加强，20时相对于08时青海中东部地区高层辐散较弱，但是大降水区依旧存在明显的上升运动。由此可见，低层辐合、高层辐散致使上升运动发展强烈，成为强降水天气发生发展的有力的动力条件。 图11. 8月2日散度场 4.3.4. 垂直速度场 分析8月2日垂直速度(见图12)可知，08时，200 hPa、300 hPa、500 hPa在东部地区分别存在着一个−12 Pa/s、−23 Pa/s、−33 Pa/s的强烈的上升运动区，20时左右，东部地区200 hPa、300 hPa、500 hPa上分别出现了−13 Pa/s、−19 Pa/s、−18 Pa/s上升运动区，上升运动较强，而且低层垂直运动更为强烈，负速度中心面积相对也越向西扩展。由高层向低层的负速度中心趋于向右倾斜的现象，基本与中低层的低涡暖切变的走向呈现一致性，而向东南移动趋势则与低槽向东南移动存在密切相关，说明垂直上升运动强度出现了明显的加强过程，且发展深厚，较深的强烈上升运动是此次区域性发生强降水的有利动力条件。 图12. 8月2日垂直速度场
system: [SYSTEM]

user: 5. 结论 ① 受低涡切变线及副热带高压边缘西南暖湿气流影响，青海海东地区2018年8月2~3日出现显著强降水天气过程，此次暴雨为稳定性降水伴有短时强降水性质。 ② 500 hPa高空存在冷平流中心，西西伯利亚高原有一深厚低槽，高空槽底部分裂出短波槽携带冷空气东移南下；青海中西部受副热带高压控制，高压中心位于海西中部，青海省偏东地区处于西部高压与西太副高切变线中，同时台风为青海东部地区带来充足水汽，短波槽东移触发暴雨天气。 ③ 地面形势场上，新疆冷空气堆积并沿西路进入海西西部，东路冷空气沿河西走廊倒灌至河湟谷地，地面冷锋位于祁连山区北侧，地面形成气旋式切变及地面辐合线，共同推动低层辐合与上升运动，促使降水量增大，引发对流云团爆发性发展，出现短时强降水。东部地区上空大气层结状态极不稳定，呈现出低层暖湿、高层干冷现象，500 hPa均为偏东风，有利于水汽输送。 ④ 整个天气过程青海上空均有云系，东部地区云系回波较强，海东南部地区存在大范围的较强雷达回波，且范围较大，为降水持续提供了有力条件。卫星云图上可见明显对流云团在青海省东部维持，乐都、民和地区云顶发展高度较高，云层发展旺盛，促使出现短时强降水。 ⑤ 青海东部处于高能区中，大量不稳定能量积聚，使对流不稳定层结发展强烈，θse高值区与强降水区对应，500 hPa θse高能区和密集带交界正对应强降水区域。高层为辐散区、低层为水汽辐合区，且辐合强烈，这种形势利于水汽垂直交换，促进对流活动发生发展，大量水汽沿西南气流北上，加之台风间接影响，致使水汽辐合中心位于青海高原东部地区，为暴雨天气提供了充足水汽条件。强降水区上空散度场中，低层为强烈辐合，高层则是明显辐散，这种配置促使低层大气形成“抽气”作用，使得上升运动出现并加强，成为强降水天气发生发展的有力的动力条件。垂直上升运动强度明显加强，且发展深厚，也是此次区域性发生强降水的有利动力条件。上述物理量场演变可作为此次强降水区域预报的重要参考指标。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 本文运用最大熵原理及其所推导得出的气象要素分布规律，选取一次暴雨过程的持续时间、降水量大于25毫米区域总面积、面雨量、平均强度作为气象评估要素，使用四川省2017~2019年数次区域性暴雨的气象要素与其相应的灾害损失的关联度所计算出的权重系数计算出暴雨致灾能力指数以衡量一次暴雨过程的致灾能力大小。利用一次有较大灾害损失的暴雨过程检验发现，此指数能很好的反映出一次暴雨灾害的致灾能力情况，可用此指数衡量四川省暴雨致灾能力大小，帮助清晰客观的从气象角度定量的说明暴雨灾害强度情况，以助于后续灾后工作精准高效进行。 关键词 :暴雨灾害，最大熵原理，灾害评估 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 我国位于世界两大自然灾害带上，各种自然灾害频发，其中包括地质灾害和气象灾害。目前对于地质灾害的研究较为成熟，有清晰的能量指标对其强度进行评估，而气象灾害方面研究较之更不成熟，因为气象灾害更为丰富的种类和复杂的触发机制，暂无相应的可以清晰客观对灾害强度进行定量说明的成熟评估模型。四川省位于我国西南内地，受高原涡和季风影响夏季多暴雨，制定出四川省暴雨致灾能力指数，能够从气象角度清晰客观的定量说明一次暴雨过程的灾害强度与影响大小，能够对于当地下一步防灾减灾研究、暴雨灾害保险产品设计和精准高效的灾后工作起到非常重要的帮助。 文献 [ 1 ] - [ 6 ] 中，过去国内外学者对于气象灾害评估的研究多采用灰色关联度、信息扩散理论、模糊模式识别等方法，综合气象参数与灾情、易损度等社会经济参数进行评估模式制定。但这些方法没有从气象角度对一次灾害过程的强度进行清晰客观的定量说明，对后续救灾工作帮助较为模糊。2007年，陈艳秋等人开始探索仅采用气象要素对暴雨灾害进行评估，认为此方法能快速有效的对暴雨灾害进行预评估和灾后速评估，以辽宁区域的暴雨灾害为研究对象，他们选取了平均降水量、降水强度、覆盖范围三个指标，并根据距离函数建立评估模型，结果检验对辽宁暴雨适用度高，并提高了辽宁暴雨的灾后处置工作效率 [ 7 ]。此后有少数学者延续此思路，对当地暴雨灾害制定相应的评估模式 [ 8 ]。此外，也有不少学者对暴雨的强度综合评估进行研究，如2014年邹燕等学者对福建区域暴雨进行了综合强度定量评估研究，但这些研究很少结合暴雨的灾害损失，多注重于暴雨的时空特征与形成机制，对暴雨的致灾能力情况没有做出能定量说明的指标 [ 9 ] [ 10 ]。 世间万物所呈现的最终形态皆符合最大熵原理，即为熵最大、出现概率最大时的状态。气象中的各种现象也如此，例如天气系统如何将一定量的雨量随机的洒在一定区域内也是遵循最大熵原理。且根据最大熵原理，当熵达最大时所构成系统的微粒所具有的能量可以呈现出一定的分布规律。最大熵原理是普遍适用原理，对每次降水过程均适用，故可根据最大熵原理利用较少的个例来得到更为通用的暴雨灾害评估模式 [ 11 ]。本文运用最大熵原理，根据其所推导得出的降水强度与持续时间的分布规律，在对暴雨评估的气象要素选取上进行了进一步改良，选取了熵气象学中能更好反映一次暴雨过程情况的持续时间、降水大于25毫米覆盖面积、面雨量、平均雨强四个要素，通过对四川省2017~2019年的十次影响大小各不相同的区域性暴雨参数进行灾情数据相关度计算得到权重系数用于暴雨致灾能力指数后，通过一次产生较大灾害影响的暴雨过程检验所定义的暴雨致灾能力指数，能够很好的反映出这次暴雨过程的强度。