同济大学学报(自然科学版)

1915 年创刊

月刊

ISSN 1000-0054

CN 11-2223/N.

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土木工程与建筑学

  • 钢结构施工过程监测数据缺失机理与处理方法

    罗永峰;叶智武;郭小农;

    分析并总结了钢结构施工过程监测中缺失数据的成因及特征,依据缺失数据形成机制将缺失数据分为三类.根据不同类型和特征的缺失数据,提出了基于最小二乘原理以回归分析理论为基础的数据补偿方法.通过对大同美术馆屋盖钢结构和"生命之环"钢结构施工过程监测数据的分析处理与比较,验证了该方法的有效性,说明了该方法的实用价值.

    2014年06期 v.42 823-829+923页 [查看摘要][在线阅读][下载 224K]
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  • 钢框架-带竖缝钢板剪力墙系统的塑性耗能评估

    柯珂;陈以一;

    从耗能视角出发,提出了结构基于塑性耗能的抗震性能评估方法.结合理论推导和有限元数值方法建立了以弯曲小柱作为耗能子单元的带竖缝钢板剪力墙(SSWS)塑性耗能计算方法.基于钢框架及SSWS的协同耗能机制,提出了考虑地震动力特性的损伤指标.通过有限元参数分析、既有的试验结果的校验及钢框架-带竖缝钢板剪力墙结构算例非线性时程分析,证明SSWS塑性耗能计算方法及结构体系评估方法有良好精度,可用以评估结构在给定地震动下的行为.

    2014年06期 v.42 830-835+968页 [查看摘要][在线阅读][下载 280K]
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  • 基于工业基础类数据标准的结构模型转换技术

    王轩;胡笳;杨晖柱;张其林;

    介绍了建筑信息模型数据共享与交换的工业基础类数据(IFC)标准,分析了IFC建筑模型与结构模型信息的组成与特点,研究了基于IFC的结构模型转换方法,采用ObjectARX技术在AutoCAD平台上开发了IFC结构模型文件生成软件.实例应用表明,该软件可以提取结构模型完整的IFC信息,可以实现从IFC结构模型到软件结构分析模型的转换.

    2014年06期 v.42 836-843页 [查看摘要][在线阅读][下载 668K]
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  • 轻型门式刚架结构的等效静力风荷载

    李元齐;景晓昆;

    针对现行规范对轻型门式刚架结构风荷载的取值没有考虑脉动风荷载空间相关性的情况,分别采用荷载响应相关法和国外风荷载规范求得门式刚架结构风荷载的分布和大小,基于与现行规范计算结果的对比分析,提出轻型门式刚架结构等效静力风荷载分布的估计方法.基于刚性模型同步测压风洞试验测得的门式体形模型表面风荷载时程数据,建立了轻型门式刚结构架有限元整体模型.通过按建议方法求出的风致响应与实际动力响应极值的对比,验证了建议的风荷载分布的合理性,计算结果表明采用该方法得到的风致响应更接近实际动力响应极值,且表达形式简洁,方便工程设计使用.

    2014年06期 v.42 844-852页 [查看摘要][在线阅读][下载 455K]
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  • 均匀风场中高层建筑平均风力的阻塞效应

    黄剑;顾明;

    以联邦航空咨询委员会协调人会议(CAARC)高层建筑标准模型为例,在同济大学TJ-2建筑风洞中进行了矩形单体高层建筑的阻塞效应试验研究.对阻塞度为4.1%、6.1%、8.4%、10.1%的建筑刚性模型在均匀风场中进行了测压试验.主要研究了阻塞效应对模型平均风力特性的影响.研究结果表明:在均匀来流中,建筑各层的平均阻力系数随着阻塞度的增加而增大,但阻力系数沿高度的分布规律没有显著变化;顺风向平均基底弯矩系数随着阻塞度的增大显著增大.最后,基于试验结果提出了平均阻力系数和顺风向平均基底弯矩系数的阻塞效应修正公式.

    2014年06期 v.42 853-858+879页 [查看摘要][在线阅读][下载 253K]
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  • 单人跳跃荷载模型及其参数取值

    陈隽;王玲;王浩祺;

    采用三维动作捕捉技术结合固定测力板,开展了100人次5种跳跃频率下的跳跃荷载曲线的测试实验.在跳跃荷载的傅里叶级数模型基础上,通过对实验数据的分析指出模型的计算谐波阶数可取为6阶,模型中傅里叶系数(动载因子)和相位角则可根据已知设计条件按两种方法取值,分别利用给定的跳跃频率或跳跃接触率来计算.讨论了两种取值方法的优缺点和适用条件,进一步给出了所建议荷载模型的详细使用步骤,并与国外现有荷载模型的动载因子值进行了对比.

    2014年06期 v.42 859-866页 [查看摘要][在线阅读][下载 358K]
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  • 洞庭湖流域降雨序列突变性和多尺度特征分析

    周念清;杨硕;沈新平;刘晓群;

    为了得到洞庭湖流域降雨变化特征,综合运用MannKendall统计检验法及Morlet小波函数,对洞庭湖流域1960—2008年降雨时间序列进行了分析.研究结果表明,1960—2008年间,年降雨序列呈微弱增加的趋势,进入21世纪后降雨量呈显著减少的趋势;1960—2005年年降雨量变化的特征时间尺度为3、7、24年,汛期降雨量变化的特征时间尺度为3、7、16年;根据主周期降雨量变化可以预测,2006—2008年年降雨量和汛期降雨量均将处于偏少水平,其结论与实际数据相吻合,验证了Morlet小波分析法对于降雨量趋势预测的有效性.

    2014年06期 v.42 867-872页 [查看摘要][在线阅读][下载 420K]
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交通运输工程

  • 城市快速路实时交通流运行安全主动风险评估

    孙剑;孙杰;

    基于上海市快速路系统采集的线圈检测器数据和事故数据,应用贝叶斯网络(BN)模型对快速路实时交通流参数与事故风险进行建模分析,并利用可有效应对缺失数据的高斯混合模型和最大期望算法分别对BN模型输入和参数进行估计,进而主动评估快速路实时交通流运行安全风险,并对事故状态提前做出预警.分别对可能事故点前后2组检测器和4个时间段的8组交通流数据进行了建模,结果表明使用事故发生地点上下游各一个检测器在事故发生前5~10min内的交通流数据建立的BN模型效果最好,事故预测准确率为76.94%.最后不仅与朴素贝叶斯分类、K近邻、反向传播(BP)神经网络等经典事故风险估计算法进行了对比分析,还与现有的实时风险评估成果进行了对比,结果表明BN模型预测效果最好.

    2014年06期 v.42 873-879页 [查看摘要][在线阅读][下载 220K]
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  • 限速条件下铁路区间通过能力计算方法

    王莉;秦勇;徐杰;贾利民;

    深入分析限速条件下区间通过能力计算涉及的不确定因素.针对其动态性、模糊性、随机性和无后效性等特点,建立基于模糊马尔科夫链的区间通过能力计算方法.提出一种以模糊随机变量表达区间通过能力的解析形式,使得能力随突发事件影响程度变化的随机性和司机驾驶行为等因素的模糊性没有任何缺失.以京沪高铁作为实例分析,基于模糊马尔科夫链的计算方法反映了能力随事件变化的动态过程,更能容错各类因素及其不确定性,为决策者提供了丰富的选择方案,使得能力计算可兼顾激进的、保守的和相对折中的各种典型的运输组织策略,符合特殊条件下列车的实际运营环境.

    2014年06期 v.42 880-886+936页 [查看摘要][在线阅读][下载 222K]
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  • 轨道交通隧道基底刚度对共建结构的振动影响分析

    周顺华;张小会;杨新文;朱欢乐;

    为了探明建筑物与轨道交通隧道共建时隧道基底刚度对系统振动的影响,建立列车-轨道-隧道-土层-建筑物系统耦合振动模型,列车-轨道动力学模型和隧道-土层-建筑物有限元模型通过扣件力进行参数传递,对隧道基底土层加固为不同刚度时隧道结构以及建筑物结构振动位移、速度、加速度响应进行了时程分析、频谱分析和振级分析等.结果表明:隧道基底刚度越大,其下沉位移越小,隧道结构振动速度突变越大且振动速度的周期性越不明显,但振动位移的振幅变化与隧道基底刚度没有严格的相关性;隧道基底刚度对隧道振动加速度影响的主要频率为1~5Hz的低频部分;隧道基底刚度对于建筑物结构振动有较大影响,主要集中于低频范围,影响幅度可达10dB.

    2014年06期 v.42 887-893页 [查看摘要][在线阅读][下载 553K]
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  • 轮对蠕滑条件下钢轨疲劳裂纹萌生寿命预测

    王少锋;周宇;许玉德;李海锋;

    采用多体动力学与三维弹性体非赫兹滚动接触理论,得到不同轨底坡、超高、摩擦系数与曲线半径等多种轨道条件下的轮轨蠕滑状态,将接触力分别施加于钢轨有限元模型的接触斑位置,分析轨头应力应变响应,得到所有节点的疲劳参量.研究疲劳参量的组成类型,若剪应力与应变部分占主要组成部分,则采用剪切型裂纹萌生预测公式,否则采用拉伸型预测公式.分别预测导向轮与非导向轮作用下的曲线外轨疲劳裂纹萌生寿命,结果表明,外轨疲劳裂纹主要由导向轮作用产生,非导向轮对其影响很小;裂纹萌生寿命随曲线半径的增大而延长,随摩擦系数的增大而减小;设置1∶20轨底坡可以延缓外轨疲劳裂纹萌生,尤其是在半径较小的曲线上效果更明显;过超高能延缓曲线外轨疲劳裂纹萌生;当摩擦系数大于0.3时裂纹萌生于曲线外轨表面,而小于0.3时裂纹萌生位置则逐渐向轨头内部转移.

    2014年06期 v.42 894-899页 [查看摘要][在线阅读][下载 375K]
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环境科学与工程

  • 上流式厌氧污泥床反应器用于黑水预处理

    陈洪斌;陈伟华;李辰;戴晓虎;

    采用上流式厌氧污泥床反应器(UASB)对黑水进行厌氧预处理,探讨了温度和水力停留时间(HRT)等条件对黑水中有机物的去除转化规律和产甲烷性能的影响.结果表明,厌氧预处理对黑水中有机物去除效果良好,总化学需氧量去除率均在80%左右,悬浮性化学需氧量、溶解性化学需氧量去除率均分别在90%和40%以上.在HRT为10~30h,总化学需氧量容积负荷率为1.0~2.4kg·m-3·d-1条件下,水温主要影响溶解性化学需氧量的去除效果;除温度外,截留悬浮物水解酸化的另一限制因素是进水溶解性化学需氧量质量浓度.研究认为,采用UASB反应器厌氧预处理黑水的HRT不应低于30h、水温为30℃左右,该条件下总化学需氧量、悬浮性化学需氧量、溶解性化学需氧量的去除率分别达到79.1%、91.6%和42.1%,厌氧预处理的出水生化需氧量与化学需氧量的质量浓度比提高到0.60.

    2014年06期 v.42 900-905页 [查看摘要][在线阅读][下载 312K]
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  • Fe~0-Al~0/O_2体系氧化处理乙二胺四乙酸水溶液的性能

    樊金红;郝燕;刘忻;

    研发了常温常压下由O2自发还原而产生H2O2和·OH等活性氧(ROS)的Fe0-Al 0/O2绿色高级氧化工艺,以乙二胺四乙酸(EDTA)模拟废水为研究对象,考察了溶液的初始pH值、铝铁的质量比、EDTA的初始浓度等因素对EDTA降解的影响.采用N,N-二乙基对苯二胺-辣根过氧化物酶(DPD-POD)法、苯甲酸捕捉法、氧气吹脱、溶液总有机碳(TOC)的变化以及EDTA的降解产物等证实了H2O2和·OH的原位产生及EDTA的氧化降解机制.结果表明:Fe0-Al 0/O2体系对EDTA的去除率随溶液初始pH的升高而降低,但在pH=3~9范围内,始终具有较好的EDTA去除率;随Al 0∶Fe0质量比增加以及EDTA初始浓度降低,EDTA的去除率增大;在初始pH=9、EDTA初始浓度为0.5mmol·L-1、铝铁的质量比为1∶1的条件下反应3h之后EDTA的去除率达到了90%以上;EDTA主要通过·OH的高级氧化去除,其中间产物为亚氨基二乙酸、甲酸和乙酸,最终被矿化降解为CO2和H2O,3h内TOC去除率达到72.5%.研究表明:Fe0-Al 0/O2体系处理EDTA水溶液,无需外加H2O2,此体系节省运行操作费用,且适用pH范围广.

    2014年06期 v.42 906-911页 [查看摘要][在线阅读][下载 276K]
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  • 鸟粪石成粒法回收污泥液中的磷及颗粒品质表征

    李咏梅;平倩;马璐艳;

    为了探究鸟粪石(MAP)结晶成粒法回收污泥液中磷的效果,首先利用模拟污泥发酵液分析了鸟粪石成粒最佳工况,进而研究了污泥脱水液中磷回收及鸟粪石生长情况.采用模拟发酵液得出鸟粪石成粒最优条件为:pH为8.2,水力停留时间(HRT)为41min,上升流速为400cm·min-1,磷氮摩尔比为1∶6,此时形成的鸟粪石最大粒径在4~5mm之间,纯度均在97.5%以上,硬度达到(43.8±1)kg·mm-2.在最优条件下,回收污泥脱水液中的磷,PO3-4-P最高去除率可达90.5%.并发现高浓度悬浮固体(SS)不利于鸟粪石生成,且培养时间延长不能有效增加各离子去除率及鸟粪石粒径,颗粒最大粒径在2.0~3.2mm之间,纯度在80%以上(悬浮固体质量浓度小于150mg·L-1),颗粒重金属含量符合国家对化肥中重金属含量的规定.

    2014年06期 v.42 912-917页 [查看摘要][在线阅读][下载 390K]
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  • 高温厌氧膨胀床反应器处理木薯酒精废水试验

    蒋柱武;谢丽;

    实验考察了厌氧膨胀床反应器(EGSB)处理木薯酒精废水的启动、运行和基质产沼气转化特性.结果表明,高温EGSB反应器接种中温颗粒污泥,需20d即可完成启动,反应器故障停运54d后进行二次启动的时间仅需10d.EGSB适宜的有机负荷是10~14kg·m-3·d-1(以COD计),稳定运行期间对化学需氧量(COD)的去除率在80%~90%之间,在标准状态下的产沼气转化率(BCR)为0.315m3·kg-1.试验期间反应器内的污泥颗粒化程度良好,直径2mm以上的大颗粒污泥增长迅速.260d时污泥挥发性悬浮固体(VSS)与总固体(TSS)质量浓度之比ρVSS/ρTSS由接种时的0.51变为0.84.启动和运行期,出水pH值随着COD去除率的变化而波动,可以通过系统出水pH大小来初步判断EGSB的运行状况.

    2014年06期 v.42 918-923页 [查看摘要][在线阅读][下载 382K]
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  • 外加氮源强化石油降解菌降解性能

    王鑫;王学江;卜云洁;赵建夫;

    试验采用从天津、大连和上海附近海域筛选出的石油降解菌T4、R4和D3,研究了外加氮源对单一菌株和混合菌株降解柴油的影响.试验结果表明,外加氮源有效地促进了微生物对柴油的降解并增强了微生物细胞表面疏水性,R4和D3的最优氮源为NaNO3,T4的最优氮源为NH4NO3,最优碳氮比均为20:1;细胞表面疏水性与柴油降解率具有良好的相关性.分析微生物代谢产物发现其具有明显的脂肽结构且添加氮源后疏水基团含量明显增加.外加氮源可以使混合菌的柴油降解率大幅提高,其中复合菌T4/R4、T4/D3、T4/R4/D3表现出了高于理论值的协同降解作用.

    2014年06期 v.42 924-929页 [查看摘要][在线阅读][下载 353K]
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  • 重力有压流长距离输水可靠性模拟

    李翠梅;郜阔;王浩;陈骥;

    以重力有压流长距离输水系统为研究对象,采用水厂需水量满足程度作为系统可靠性的量化指标,建立输水系统可靠性模型,模拟分析了连通管间距对输水系统可靠性的影响.算例结果表明,随着连通管数目的增加,系统可靠度趋于稳定;同一连通管间距下,输水距离越大,系统可靠度越低;随连通管间距的减小,输水距离导致的可靠度差距逐渐减小.在保证输水系统可靠度要求的前提下,定量测算了不同输水距离下连通管间距的参考值,为科学设计长距离重力有压流输水系统,提高系统可靠性提供依据和参考.

    2014年06期 v.42 930-936页 [查看摘要][在线阅读][下载 239K]
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机械、车辆与能源工程

  • 几种散射辐射模型精度的对比

    姚万祥;李峥嵘;赵群;胡玲周;

    通过对既有散射辐射模型的分析,结合上海地区太阳辐射实测数据,建立了各向异性散射辐射新模型,其后从天气类型、朝向、季节和倾角等方面对新模型及既有模型的精度进行了对比分析.对天气类型的研究表明,阴天或多云天时,Klucher模型、Hay模型及Skartveit和Olseth模型与实测值较为吻合;但晴天时,Perez模型和新各向异性散射辐射(NADR)模型更佳.对朝向的研究表明,对于东向和北向,Perez模型和NADR模型较为准确;而对于南向和西向,Liu和Jordan模型,NADR模型较为准确.对季节的研究表明,夏秋季Perez模型和NADR模型较为准确;秋冬季Liu和Jordan模型,NADR模型较为准确.对于倾角的研究表明,Klucher模型与实测值较为吻合,各类散射辐射模型在计算倾角较小的倾斜面散射辐射精度优于倾角较大的情况.对天气、朝向、季节和倾角等多因素的综合考虑表明,Temps和Coulson模型,Gueymard模型准确性相对较低,而NADR模型的准确性最高.

    2014年06期 v.42 937-943页 [查看摘要][在线阅读][下载 300K]
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  • 位于剪切层的移测架流固耦合分析

    李启良;杨志刚;王毅刚;刘巧云;

    基于数值计算与风洞试验相结合,研究了移测架的流动特性,验证了采用数值方法的准确性.通过分析剪切层内的移测架的受力,得知:移测架受到的总气动阻力和总气动升力随着它与喷口距离的增加而增加,其增加速度在距离为5m时达到最大.利用流固耦合计算方法,了解到移测架受到的最大气动升力远大于平均气动升力,约在3倍左右.升阻力不再具有单一频率特性,而是在2~60Hz内分布着较大的振幅.如此宽范围的频率容易引起移测架共振,从而使移测架发生强烈抖动,导致测点定位的不准确,影响到汽车风洞试验数据的准确度.

    2014年06期 v.42 944-948+955页 [查看摘要][在线阅读][下载 450K]
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  • 旋转车轮对整车气动性能的影响评价

    贾青;李挺;杨志刚;

    为研究整车轮边流场结构特征,以不同尾部造型形式的简单车体和复杂车体为研究对象,分别对静止和旋转车轮工况进行了数值研究.计算采用定常雷诺时均纳维斯托克斯方程.针对数值计算结果,通过对静止及旋转车轮周围流场的流动情况、表面压力系数、气动阻力系数和升力系数等数据的详细分析,得到了车轮旋转会对轮边流场和整车流场产生极大的影响,整车气动阻力和气动升力下降,气动性能得到改善.

    2014年06期 v.42 949-955页 [查看摘要][在线阅读][下载 707K]
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  • 涡流发生器对3/4汽车模型风洞流场品质的影响

    贾青;吴桐;杨志刚;

    采用数值计算的方法对3/4开口回流式汽车风洞喷口处的涡流发生器进行了研究.对比研究了三种不同片数的涡流发生器对流场品质的影响.首先采用定常雷诺时均纳维斯托克斯方程求解了流场的定常特性,接着采用大涡模拟(LES)方法对流场的非定常特性进行了研究.并就两种计算方法给予了相应的试验验证.对比计算结果得到涡流发生器可以在一定程度上提高流场均与性,尤其是三片式涡流发生器的工况能较好地拓宽风洞测试区的高流速区域的范围,降低测试区的静压梯度,减小试验段内的湍流度和剪切层内的湍流度,延长测试段内低湍流区的长度,分散流场内的脉动能量,降低低频颤振敏感频率区的能量聚集.

    2014年06期 v.42 956-962+975页 [查看摘要][在线阅读][下载 772K]
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  • 格子Boltzmann方法对于大粘度差两相流的模拟

    邱若凡;王安麟;龚启伟;姜涛;

    为了模拟具有大粘度差的两相流,对Boltzmann(LB)方法中的伪势多组分模型进行了改进.伪势模型将粒子作用力转化为速度形式,再将其引入离散的LB方程.改进模型把力的添加形式变为将力离散处理后,引入离散的LB方程中,以此提高数值计算的稳定性.该模型能够比原伪势模型得到更小的虚假速度和更大的粘度差.通过对沥青-水的大粘度差两相流体和粘性指进现象的模拟,验证了改进模型的正确性和有效性.该模型具有较好的适用性,它能模拟的两相流体最大粘度差可达到4 510倍.

    2014年06期 v.42 963-968页 [查看摘要][在线阅读][下载 281K]
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经济与管理科学

  • 动力电池回收的环境质量成本控制模型构建

    尤建新;段春艳;黄志明;钟之阳;

    针对新能源汽车普及化后将存在大量废弃动力电池对环境造成污染,提出废弃动力电池回收处理过程中的环境质量成本控制问题,运用委托代理理论和博弈分析,分别构建对称信息条件下废弃动力电池回收的环境质量成本控制模型,以及非对称信息条件下废弃动力电池回收商的单边道德风险环境质量成本控制模型和政府的单边道德风险环境质量检测成本控制模型,并运用Matlab对数值算例进行计算和分析.研究结果表明:在对称信息条件下,存在回收商和政府期望收益同时最优的环境质量成本预防水平和环境质量检测水平;在非对称信息情况下,无论回收商还是政府存在单边道德风险时,回收商在环境质量成本控制过程中,始终处于负收益状态,整个逆向供应链的联合期望收益也始终处于负收益状态.

    2014年06期 v.42 969-975页 [查看摘要][在线阅读][下载 222K]
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  • 纯电动出租车经济效益与服务定价分析模型

    王宁;符钢战;李赟;龚在研;

    在上海市现有传统出租车市场的基础上建立电动出租车的运营环境,基于充电与换电模式、充电时间与换电频率、单日运营时间构建电动出租车6种运营模式,利用电动汽车行驶质量与能耗回归模型,界定车辆动力电池容量.进而构建基于购置成本、使用成本、驾驶员工资、营业收入的全生命周期经济效益评价模型,基于油价上涨、电价上涨、电池成本下降3种不同情景,建立纯电动出租车的服务定价模型.计算结果表明:换电模式比充电模式盈利能力强;燃油价格年均上涨5%以上的情景下,电动出租车可以在5年与燃油出租车实现同等盈利;电价上涨10%,电动出租车服务价格则需上涨1%;电池成本若能够显著降低50%,电动出租车的服务价格将比燃油出租车低7%.

    2014年06期 v.42 976-982页 [查看摘要][在线阅读][下载 229K]
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  • 基于形式概念分析的项目成员综合相似度计算

    李冲;曹吉鸣;马腾;

    为了应对组织节点失效对组织造成的影响,针对项目中组织成员的缺失问题,在考虑成员知识属性和结构属性的基础上,提出一种基于形式概念分析的综合相似度计算方法.根据工程项目任务需求,对项目组织的人员进行适应性调整,从而保证整个工程项目系统的稳定性.

    2014年06期 v.42 983-988页 [查看摘要][在线阅读][下载 187K]
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  • 《同济大学学报(自然科学版)》投稿启事

    <正>《同济大学学报(自然科学版)》是由同济大学主办的自然科学综合性学术期刊,主要刊登国内外建设工程领域的土木建筑、交通运输、环境、海洋、测绘、材料、机电、计算机、通信等学科的高水平创新研究成果。本刊为中国自然科学核心期刊和中国科

    2014年06期 v.42 989页 [查看摘要][在线阅读][下载 784K]
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