2025年, 第44卷, 第01期　
刊出日期：2025-02-15

  

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  胶质芽孢杆菌改良煤矸石抗风蚀性能研究

  易文, 杜撰文, 黄盎峰, 刘谭剑

  兰州交通大学学报. 2025, 44(01): 1-9+38.

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  煤矸石作为煤炭开采过程中产生的主要固体废弃物，其质地疏松，易受风蚀影响，产生大量粉尘，导致严重的环境污染。研究采用胶质芽孢杆菌对煤矸石颗粒进行胶结固化处理，改良煤矸石的抗风蚀能力，降低其对环境以及大气的污染。通过响应面法优化胶质芽孢杆菌产碳酸酐酶的培养条件，确定最优参数为温度31.2℃、培养时间48 h、装液量114.7 mL及接种量14%,酶活性达0.012 26 U。实验结果表明，温度、装液量、培养时间和接种量对酶活性具有显著影响，且温度与装液量、接种量与装液量之间存在显著的交互作用。在4～6级风速的模拟测试下微生物处理组质量损失量明显小于对照组质量损失量，在12 m/s的风速下，胶质芽孢杆菌处理后的煤矸石试样质量损失仅在2.0～7.5 g之间。研究表明，微生物固结层显著增强了煤矸石的抗风蚀性能，具备在实际工程中有效抑制风蚀和扬尘的应用潜力。
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  酸/碱+超声联合厌氧发酵强化污泥释磷及蓝铁矿法磷回收研究

  马娟, 周怡君, 蔡雨麒, 周园, 张贤庆, 赵龙, 于占洋

  兰州交通大学学报. 2025, 44(01): 10-18.

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  以污水处理厂市政污泥为研究对象，考察了污泥厌氧处理过程中不同铁源，无定形铁（γ-FeOOH）、赤铁矿（Fe₂O₃）及针铁矿（α-FeOOH），被异化金属还原菌（DMRB）还原的难易及酸碱+超声联合预处理对污泥释磷乃至蓝铁矿生成的提升影响。结果表明：不同铁源体系铁还原率分别为γ-FeOOH（68.28%）、α-FeOOH（20.92%）、Fe₂O₃（5.32%），铁被还原的难易受铁源结晶度的影响最大，结晶度越低，越易被微生物利用。酸/碱+超声预处理均能有效促进磷的释放，且超声条件相同，碱性环境的释磷性能显著优于酸性环境，初始pH=9和11条件下PO₄^3-释出量相较中性条件分别提高了68%和80%。另外，中性偏碱环境也有利于DMRB的异化铁还原过程，有利于系统内释出的磷和还原态铁结合，从而促进蓝铁矿的生成。相较于单独厌氧发酵体系，预处理联合厌氧发酵系统的PO₄^3-释放量增加94%，蓝铁矿产量提升至110%。
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  干旱区混交灌木根区土壤水分特征及其影响因素

  胡广录, 李昊辰, 李嘉楠, 刘鹏, 杨鹏华, 樊亚仑

  兰州交通大学学报. 2025, 44(01): 19-27.

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  探明黑河中游不同混交灌木根区土壤水分及其影响因素之间的关系，为今后研究区防风固沙工程中植物合理配置提供参考依据。在黑河中游荒漠-绿洲过渡带选取混交灌木梭梭×泡泡刺、沙拐枣×梭梭、沙拐枣×泡泡刺为研究对象，对三种混交灌木根区0～120 cm土层土壤进行采样并测定分析土壤含水率与主要理化指标。结果显示：灌木根区的土壤含水率在5-8月随土层深度增加先增大后减小，而9-10月随土层深度增加呈现逐渐增大的趋势。月际间梭梭×泡泡刺根区土壤含水率总体上高于其他两种混交灌木。三种不同类型的混交灌木根区土壤含水率表现出显著的种间差异，月际间同类型混交灌木土壤含水率亦存在显著性差异。三种混交灌木根区的土壤含水率与土壤容重存在负相关关系，而与有机质含量、毛管持水量和总孔隙度呈正相关关系。梭梭×泡泡刺根区的有机质含量、毛管持水量和总孔隙度均表现出优于其他两种混交灌木的特点。三种混交灌木中梭梭×泡泡刺对土壤理化性质的改善最为突出，能够更好地保蓄土壤水分，今后研究区应优先选择梭梭与泡泡刺混交的栽植方式。
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  SDN环境下基于Rényi-RF-XGBoost的DDoS攻击检测研究

  杨桂芹, 张蔚, 张若

  兰州交通大学学报. 2025, 44(01): 28-38.

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  DDoS攻击会对SDN造成毁灭性的打击，如何高效精准地检测出DDoS攻击就显得尤为重要。针对该问题，提出了一种在SDN环境下基于Rényi-RF-XGBoost的DDoS攻击检测方案。使用Rényi熵提取特征并对随机森林进行改进，通过集成学习将其与XGBoost进行融合，对网络流量进行分类预测，从而实现针对DDoS攻击的检测。此外，采用交叉熵损失和袋外误差对所提模型进行评价，通过相关检测指标对实验结果进行实时观察验证。结果表明，所提出的方法不仅有较低的交叉熵损失和袋外误差，相比于其他方法还提高了检测精度、精确率和召回率，缩短了检测时间，降低了误报率。
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  荷控型忆阻混沌系统的动力学及图像加密应用

  吕小红, 程百信, 周文君

  兰州交通大学学报. 2025, 44(01): 39-48.

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  设计了一个四维荷控型忆阻混沌电路，建立了相应状态变量的动力学方程。分析了平衡点的稳定性，结合分岔图、Lyapunov指数谱和相轨图等研究了初始条件对系统运行状态的影响，以及系统在一定电路参数和初值条件下的瞬态行为。运用分块理论和DNA编码的加密算法对图像进行了直方图、相邻像素相关性、密匙敏感性和信息熵分析。结果表明：改变忆阻器内部状态变量的初值可以产生五种不同类型的吸引子，反映了系统动力学对初始条件的敏感性；在不同的电路参数和初值条件下，系统具有瞬态混沌、间歇性混沌和状态转移等复杂的非线性动力学行为；基于荷控型忆阻混沌系统的加密算法安全性较高，统计性能分析反映了图像加密算法的有效性，展示了该算法在安全通信中的潜在应用。
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  具有阻尼的随机弹性系统mild解的存在性

  范虹霞, 张小云

  兰州交通大学学报. 2025, 44(01): 49-54.

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  在实际的阻尼弹性系统的应用中，研究的模型受到白噪声或周围环境的影响而产生一些变化，这些随机因素会影响模型的运行结果。相较于传统的阻尼弹性系统，这类系统因融入了随机项而显得更为复杂，给理论研究带来了极大的困难。为了攻克这一难题，本文将采用随机分析这一工具，在Hilbert空间中对具有阻尼的随机弹性系统mild解的存在性结果进行深入探讨。在具体的研究过程中，我们首先巧妙地运用了单调迭代技巧和算子半群理论，成功构建了所研究系统的mild解。这一步骤为后续的深入分析奠定了坚实的理论基础。随后，在非线性项非Lipschitz连续的情况下，进一步利用随机分析理论、H9lder不等式和不动点定理，经过一系列严谨的推导和论证，最终得出了所研究系统mild解的存在性结果。这一成果，是对阻尼弹性系统现有理论的重要补充与拓展。
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  数字技术赋能市域旅游业高质量发展——基于“京津冀”的实证研究

  金梅, 王湘博, 何宗琴, 李雪梅

  兰州交通大学学报. 2025, 44(01): 55-66+87.

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  以“京津冀”地区13个地级市2007-2021年数据为研究对象，对数字技术与旅游业高质量发展之间的耦合协调关系进行了量化分析，借助空间杜宾模型探讨数字技术对旅游业高质量发展的空间效应及其作用机制。研究发现：“京津冀”地区数字技术与旅游业的高质量发展存在显著的时空关联性，其中北京对周边城市旅游业发展起到引领作用，且旅游业在地理空间上呈现集聚现象；数字技术对本地的旅游业高质量发展呈“倒U型”影响，对邻近地区的旅游业高质量发展呈“U型”影响。这些发现在经过稳健性检验后依然稳健，为数字技术如何有效赋能旅游业提供了新的理论视角和经验支持。
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  家庭债务对碳排放的影响及其机制研究

  张敏锋, 朱鑫婷

  兰州交通大学学报. 2025, 44(01): 67-76.

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  基于中国家庭追踪调查数据，采用消费者生活方式法测算了2014-2020年我国家庭碳排放水平。通过双向固定面板模型，分析家庭债务对其碳排放的影响及机制。研究发现：我国家庭碳排放逐年增加，间接碳排放占主体；家庭债务显著增加碳排放，杠杆率每增长1单位，碳排放增加9.5%;风险态度强化了债务对碳排放的正向作用；收入不平等、消费结构受抑、社会网络扩张是家庭债务增加碳排放的重要机制；处于城市、东部地区及受金融排斥的家庭债务的碳排放负面效应更高。因此，应加强家庭债务监管，发展普惠金融，实行分区域的绿色信贷政策，加快新质生产力发展，以实现降低家庭债务风险与碳减排的“双赢”。
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  皖南乡村发展潜力评价与分类研究——以青阳县为例

  肖铁桥, 高前程, 盛兰兰, 张少杰, 杨婷

  兰州交通大学学报. 2025, 44(01): 77-87.

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  构建乡村发展潜力评价体系并分析发展障碍因子对于促进乡村未来发展具有重要意义。本文以青阳县115个行政村为实证研究对象，从“城镇辐射-资源本底-乡村引力”3个维度构建乡村发展潜力指标评价体系，运用熵值法、空间自相关分析、障碍度分析，探究青阳县乡村发展潜力空间格局特征、主要障碍因素及乡村类型。结果表明：青阳县各乡村发展潜力的空间集聚特征明显，总体呈现“中部高四周低”的空间分异格局。乡村发展潜力高值区主要分布在青阳县城镇周边，整体呈现城乡联系紧密、资源禀赋高、产业资源发展良好的共性特征，阻碍青阳县乡村发展潜力最大的因素是特色资源。运用“特色单维度-综合评价”划分出四种乡村类型，分别为乡村引力主导型、城镇辐射主导型、资源本底主导型、综合潜力普通型，并针对性地拟定相适应的规划策略。
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  协同机制下黄河流域生态保护和高质量发展路径研究

  薛静御, 马湉岳

  兰州交通大学学报. 2025, 44(01): 88-95.

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  随着黄河流域生态保护和高质量发展上升为重大国家战略，为了更好地探寻黄河流域生态保护与高质量发展的新发展格局路径，文章首先梳理了黄河流域的水资源、土地资源、经济发展状况及产业结构。在梳理过程中发现，流域内存在生态环境薄弱和产业结构协调困难的问题，加强流域内环境协同已经成为新的趋势。随后，从经济效率和生态治理两个方面构建了指标评价体系。结果表明，多数省份的综合评价结果在近年来呈现出上升趋势，表明黄河流域的生态保护与高质量发展工作取得了一定成效。山东、河南等地整体得分较高，但与青海、甘肃等地相比仍存在较大差距，这主要受到产业协同困难和生态环境脆弱的影响。最后，对黄河流域生态保护与高质量发展的协同路径选择进行了简要分析，主要包括：加强多层级、多专业、全流域的多方主体协同联动，推进环境全流域一体化管理，整合信息资源以打破信息壁垒；贯彻落实《中华人民共和国黄河保护法》,通过流域立法构建生态治理一体化；应用大数据、区块链、云计算等技术构建黄河流域环境云平台，推动黄河流域生态保护与高质量发展步入新阶段。
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  等通道转角挤压及随后退火对20钢拉伸性能的影响

  李正宁, 王明珂, 杨成亮, 叶松, 强小虎, 康纪龙

  兰州交通大学学报. 2025, 44(01): 96-105.

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  基于Deform-3D有限元软件的模拟计算结果，首先对20钢进行等通道转角挤压变形，随后对变形后的试样进行不同温度的退火处理。利用金相显微镜、扫描电子显微镜和电子万能试验机对等通道转角挤压及随后退火处理20钢的微观组织及拉伸性能进行研究分析。结果表明：ECAP变形后的20钢由于晶粒尺寸细化以及加工硬化的原因，使得挤压态20钢强度增大，屈服强度和抗拉强度分别提高到590 MPa和683 MPa,延伸率下降到8.9%。退火后的20钢由于晶粒长大以及再结晶的原因，20钢的屈服强度和抗拉强度随退火温度升高而下降，延伸率随退火温度升高而上升。当退火温度400℃时，20钢具有良好的强度和延伸率结合，屈服强度和抗拉强度分别为600 MPa和712 MPa,延伸率为12.5%。
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  钢底板-波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应分析

  蔡明昊, 刘世忠, 毛亚娜

  兰州交通大学学报. 2025, 44(01): 106-113.

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  以箱梁弯曲理论为基础，从组合梁截面面内剪切变形入手，从理论上证明了钢底板-波形钢腹板组合箱梁纵向翘曲位移函数为二次函数；结合能量变分原理对波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应进行了分析，算例试验值及有限元空间模型证明了其可靠性。针对顶板的二维受力特性与悬臂板自由端不受约束的差异，致使理论值与有限元值存在误差的现象，引入修正系数对纵向位移函数进行了优化，结果表明修正系数取1.4时，理论值与有限元值更加吻合；对轴向平衡条件进行了探讨，结果表明：当波形钢腹板组合箱梁宽跨比小于0.5或板宽比小于0.75时，轴向平衡条件应予考虑。
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  考虑畸变与扭转耦合变形的箱梁偏载效应分析

  刘泽翔, 张元海

  兰州交通大学学报. 2025, 44(01): 114-120.

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  为全面分析偏载对薄壁箱梁的应力放大效应，给出一种考虑畸变及其与扭转耦合变形的应力放大系数计算方法。基于广义坐标法的变形假设，根据虚位移原理推导复合变形控制微分方程组，给出变形状态向量的初参数解与应力放大系数计算式。采用简支钢箱梁算例验证理论方法的正确性。结果表明：简支钢箱梁承受车道偏载时，顶板正应力和腹板剪应力的应力放大系数沿纵向从支座到跨中先衰减后增大，扭转、畸变耦合变形应力对弯曲应力的放大效应在跨中最明显，跨中腹板中点的剪应力放大系数为2.00。顶板翘曲正应力对弯曲正应力的放大效应与该点至顶板中点的距离正相关。薄壁箱梁的偏载效应分析应考虑畸变的应力放大效应也不可忽视其与扭转的耦合影响。
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  400km/h动车组隧道交会压力波与气动特性仿真分析

  马瑶, 滕万秀, 余以正, 王雷, 梅元贵

  兰州交通大学学报. 2025, 44(01): 121-128+136.

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  基于精细化的车-隧耦合湍流模型对速度400 km/h动车组隧道中央等速交会情形的压力波进行仿真分析，结合波轨迹图分析了隧道内流场特性，车体及隧道内不同测点处的压力历程特征，在进行400 km/h动车组隧道交会仿真分析的基础上，首次提出了400 km/h动车组气动力分布及数值特征，重点分析了列车交会过程中整车及不同区域的气动阻力、气动升力和气动侧向力的平均值和最大值，结合实车试验中出现的列车头车“负升力”特征，应用计算结果进行了原理性解释，验证了气动是导致头车“负升力”增加的主要原因。结果表明：400 km/h动车组隧道内交会条件下的整车压力峰峰值为12 kPa左右，隧道中部气动载荷压力峰值为15.5 kPa左右。头车对整车的负升力作用最明显，头型区域最大负升力为14.7 kN,平均负升力为8.71 kN。
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  生物质炭对蚯蚓肠道中活体微生物数量与菌群结构的影响

  丁浚刚, 黄魁, 夏慧, 陈景阳

  兰州交通大学学报. 2025, 44(01): 129-136.

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  微生物在协助蚯蚓进行肠道消化实现有机质降解中发挥重要作用，生物质炭通过改变基质环境影响微生物种群，从而调控堆肥进程，但其对蚯蚓肠道中微生物的影响尚不明确。向脱水污泥中分别添加5%(质量比)的玉米芯炭和稻壳炭，经过7 d的蚯蚓肠道消化，采用叠氮溴化丙锭(PMA)对蚯蚓肠道样品进行预处理，探讨不同类型生物质炭对蚯蚓肠道中活体微生物数量与细菌种群的影响.结果显示，生物质炭显著增强污泥有机质的降解、矿化和硝化作用(P<0.05)。与对照组相比，玉米芯炭显著提高蚯蚓肠道中活体细菌和真菌的绝对丰度，分别增加4.04%和25.03%(P<0.05)。两种生物质炭均显著提高了蚯蚓肠道中活体细菌的Shannon和Chao1指数(P<0.05)。而玉米芯炭更能显著改变细菌群落的β多样性。此外，两种生物质炭均显著增加肠道中的变形菌门的丰度(P<0.05),但玉米芯炭进一步提升了氮循环相关菌属的丰度。研究表明，不同类型生物质炭对蚯蚓肠道中活体微生物的影响存在差异，其中玉米芯炭能够有效提升其微生物的数量并改变细菌群落结构。研究结果为利用生物质炭调控蚯蚓堆肥过程提供了科学依据，为洞察蚯蚓肠道微生物提供理论基础。
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  计及多因素优化分解电动汽车充电站短期充电负荷预测研究

  李瀚婷, 汤旻安, 杨桐, 苏毅, 王昶又

  兰州交通大学学报. 2025, 44(01): 137-146.

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  电动汽车(electric vehicle, EV)充电行为存在强随机性与高波动性，使其充电站短期充电负荷预测精度较低，作为移动电力存储和负载资源参与车到网(vehicle-to-grid, V2G)服务中，其调度中心需要在短时间内预测EV的充电负荷来改善其对电网负荷的影响。为了提高EV充电站短期充电负荷预测精度，提出一种冠豪猪优化器-变分模态分解-双向长短期记忆神经网络(crested porcupine optimizer-variational mode decomposition-bidirectional long short-term memory, CPO-VMD-BiLSTM)组合模型进行EV充电站短期充电负荷预测的方法。首先，考虑影响EV充电负荷的多种因素和历史充电站充电负荷共同构成输入特征矩阵。然后利用CPO算法对VMD其核心参数进行优化搜索，实现参数自适应优化设置。之后采用CPO-VMD对历史充电负荷数据进行分解，弱化负荷的非平稳性，捕捉其局部特征。最后在BiLSTM模型中输入分解后的特征矩阵来实现充电站短期充电负荷的预测目标。以美国ANN-DATA公开数据集中位于加州理工大学校园内EV充电站的历史充电负荷数据作为实际算例，与独立模型、未优化组合模型、优化组合模型进行对比，均方根误差(root mean squared error, RMSE)和平均绝对误差(mean absolute error, MAE)平均降低了41.23%和59.04%。因此，验证了提出方法在充电站充电负荷短期预测中精度的提高和实用性。
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  计及2个单元动力完全缺失的动车组镇定控制

  魏晓春, 李茂青, 王以庆, 岳丽丽

  兰州交通大学学报. 2025, 44(01): 147-156.

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  在动车组动力单元执行机构或信息网络故障导致2个动力单元动力完全缺失的情况下，应用受控拉格朗日函数法实现此系统的速度镇定控制与位移镇定控制。首先，建立动车组的多质点非线性动力学模型，并利用期望的受控能量构造受控拉格朗日方程；其次，由于忽略陀螺力项，明确并简化了受控方程与原始方程的匹配条件；然后，通过求解其中的偏微分方程，确定了实现速度稳定的期望位移条件，并得到了光滑的反馈控制器；接着，选取受控能量作为Lyapunov函数，并利用LaSalle不变定理证明其渐近稳定性；最后，以CRH3型动车组为研究对象进行仿真实证，验证了该控制器的可行性和有效性。该控制器确保了动车组在发生故障后能够安全地减速，并在低速状态下平稳运行，直至最终精确停靠在目的地。
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  艰苦方显勇毅 磨砺始得玉成——兰州交通大学“校史系列”之四

  高斐 , 张哲

  兰州交通大学学报. 2025, 44(01): 157.

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  <正>学校初建,正值全国高举三面红旗,积极贯彻执行多、快、好、省建设社会主义总路线的时代。学院教职工队伍主要来自京、唐两院,以及铁道部、各铁路局和其他单位,他们都是怀着热爱党、热爱社会主义、为支援西北教育事业、建设兰州铁道学院的共同目标而来,他们带来了老校和铁路单位丰富的教学经验、管理经验、严谨治学的作风和艰苦创业的优良传统。