东北大学学报（自然科学版）

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基于GM-ELM的有杆泵抽油井故障诊断

侯延彬，陈炳均，高宪文

2019, 40 (12): 1673-1678. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.12.001

摘要 ( 762 )

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PDF(1247KB) ( 941 )

为了解决有杆泵抽油井故障诊断问题，提出了基于灰度矩阵极限学习机(gray matrix-extreme learning machine，GM-ELM)故障诊断方法.首先用灰度矩阵对有杆泵抽油井进行故障特征提取；然后用数理统计的方法建立灰度矩阵的特征向量，将故障特征向量作为故障诊断模型的输入值；最后建立GM-ELM模型对有杆泵抽油井故障进行诊断.仿真结果表明该方法与GRNN(general regression neural network)方法、LS-SVM(least squares support vector machine)方法、BPNN(back propagation neural network)方法相比具有更高的故障诊断准确率.

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基于改进GAN算法的电机轴承故障诊断方法

徐林，郑晓彤，付博，田歌

2019, 40 (12): 1679-1684. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.12.002

摘要 ( 1180 )

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PDF(723KB) ( 1320 )

提出一种基于改进GAN(生成对抗网络)的滚动轴承故障诊断方法，以振动信号作为主要依据，结合连续小波变换处理非平稳信号的能力和半监督生成对抗网络(semi-supervised generation adversarial networks，SSGAN)处理和识别图像的功能，在半监督生成对抗网络的基础上引入条件模型并对损失函数进行优化，指导生成器和判别器的训练.首次将改进GAN算法应用于故障诊断领域并利用其生成模型和半监督学习能力分别解决了样本数据不足和样本标记问题.实验表明，连续小波变换与改进GAN 结合的故障诊断方法与其他主流诊断方法相比能达到较高准确率.

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考虑风险态度的多属性逆向拍卖模型及机制设计

陈德艳，汪定伟

2019, 40 (12): 1685-1689. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.12.003

摘要 ( 635 )

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PDF(363KB) ( 620 )

针对多属性逆向拍卖中买家得分函数和属性权重难以确定的问题，考虑到买家风险态度的影响，提出一个兼顾模糊投入产出效率和供应商能力的赢者决定模型，并设计一个两阶段的拍卖机制.买家在拍卖第一阶段提取有效投标信息并剔除差的卖家，在第二阶段优化各属性投标值并确定赢者.数例分析结果验证了模型的有效性.在不揭露买家信息的情况下，两阶段拍卖机制保证了买家的利益；随着买家风险爱好程度的增加，卖家综合效率得分也随之增高，不同的风险态度会导致拍卖双方策略和拍卖结果的改变.

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基于双互信息准则的雷达自适应波形设计方法

辛凤鸣，汪晋宽，王彬，李梅梅

2019, 40 (12): 1690-1694. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.12.004

摘要 ( 730 )

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PDF(430KB) ( 861 )

自适应波形优化技术是认知雷达的关键技术之一，通过优化发射波形能够提高雷达系统性能.针对目标检测问题，在杂波环境下，提出一种基于双互信息优化准则的自适应波形优化方法.该方法同时以接收信号与目标冲激响应之间的互信息最大和接收信号与杂波冲激响应之间的互信息最小为优化准则，在发射信号能量有限的约束条件下，建立优化模型，通过最大边缘分配算法求解最优波形.仿真结果表明，相对于固定波形，所提方法优化发射波形能够提高目标检测性能.

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基于Lognormal函数的脉搏波分解可行性研究

王璐，陈雪玮，郝丽玲，徐礼胜

2019, 40 (12): 1695-1699. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.12.005

摘要 ( 611 )

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PDF(597KB) ( 744 )

探讨利用Lognormal(对数正态)函数构建血流流量波进行脉搏波分解的可行性.研究对象为23名健康在校大学生，利用无创主动脉脉搏分析仪(AtCor Medical SphygmoCor)获取无创主动脉脉搏波形.分别利用Lognormal函数和三角波函数构建血流波形，采用阻抗分析技术将主动脉压力波形分解为前向波和反向波并计算反射幅度(RM_log，RM_tri)、反射指数(RI_log，RI_tri)，然后对参数进行Bland-Altman法分析和回归分析.两种方法计算的RM，RI一致性良好，其回归方程分别为:RM_log=1.009RM_tri-0.007，RI_log=1.008RI_tri-0.004；RM_log和RM_tri显著相关(r=0.999; P<0.001)，RI_log和RI_tri显著相关(r=0.999; P<0.001)，且从波形上分析，基于Lognormal函数的脉搏波分解较三角波更好.因此，基于Lognormal函数对主动脉压力波形分解是可行的，而且效果优于三角波函数分解的结果.

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两相区退火温度对高铝低硅TRIP钢组织性能的影响

黄慧强，邸洪双，张天宇，闫宁

2019, 40 (12): 1700-1706. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.12.006

摘要 ( 649 )

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PDF(1170KB) ( 859 )

对高铝低硅TRIP钢进行两相区退火，通过分析退火后实验钢的微观结构和力学性能，建立了加工硬化指数与相组成的关系，探讨了残余奥氏体稳定性对力学性能的影响.结果表明，随着两相区退火温度的升高，实验钢中贝氏体含量逐渐降低，残余奥氏体含量先增大后降低，并在930℃退火时达到最大.随着两相区退火温度的升高，实验钢的抗拉强度逐渐降低，延伸率先增大后降低，930℃退火时抗拉强度为665MPa，延伸率达到最大，为30%，强塑积约为20GPa·%.EBSD统计和拉伸试验的结果表明，两相区退火温度为930℃时，残余奥氏体稳定性适中，从而在拉伸过程中不断地提供加工硬化，推迟颈缩的发生，大幅度提高塑性.

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两相区轧制后淬火引入马氏体降低钢板屈强比

沈鑫珺，李德志，唐帅，王国栋

2019, 40 (12): 1707-1710. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.12.007

摘要 ( 703 )

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PDF(5251KB) ( 700 )

晶粒细化和分裂增韧可使两相区轧制的层状超细晶钢板具有高强度同时韧性优异.前期研究发现轧后空冷生成的层状超细晶钢板，存在屈强比偏高的问题，高达0.9.本研究通过轧后淬火在层状超细晶组织中引入马氏体的方法降低屈强比.研究发现，在750℃和810℃轧制后淬火，层状超细晶组织中可生成体积分数约为14%的马氏体.此部分马氏体使拉伸过程中呈现连续屈服行为，提高加工硬化率，使钢板的屈强比降至0.7以下，解决了屈强比偏高的问题.此外，实验钢在具有高强度的同时，韧性优良.

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高渗透轧制对SA738 Gr.B 厚板变形渗透性的影响

李艳梅，杨梦奇，张舒展，张田

2019, 40 (12): 1711-1715. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.12.008

摘要 ( 592 )

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PDF(2153KB) ( 639 )

AP1000的钢质安全壳主要用料是SA738 Gr.B 特厚钢板，采用传统轧制方法，由于坯料尺寸和轧机能力限制，变形渗透性差，心部韧性不足，通过轧制-冷却一体化的高渗透轧制工艺有望改善厚板性能.采用数值模拟和实验相结合的方法，分析了高渗透轧制工艺对厚规格SA738 Gr.B 轧制变形的影响规律.结果表明:为了获得相同的厚向轧制渗透效果，采用厚向温差300℃的高渗透轧制工艺所需单道次压下率相比常规轧制可减少3%~4 %.对比实验结果可知，采用高渗透轧制工艺可以提高心部金属变形程度，同时可使各层金属流动更加均匀.

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xCeO₂-yWO₃-TiO₂脱硝催化剂的制备与性能

边雪，胡吕，彭朋，刘思洋

2019, 40 (12): 1716-1720. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.12.009

摘要 ( 564 )

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PDF(1151KB) ( 774 )

我国面临着大气污染物氮氧化物排放限制要求，以及商业催化剂(V₂O₅-WO₃/TiO₂)危废处理困难等问题.以工业偏钛酸为钛源，采用共沉淀法制备了xCeO₂-yWO₃/TiO₂催化剂，研究了活性组分Ce，W含量对催化剂脱硝效率的影响，其中30Ce4W催化剂脱硝率90%和95%的温度区间最宽分别达到了310℃和285℃.采用XRD，XPS，BET，NH₃-TPD，H₂-TPR等测试方法对催化剂结构及脱硝性能机理进行表征.结果表明，30Ce4W催化剂表面较高的Ce⁴⁺占比和化学吸附氧含量、较高的比表面积有利于提高脱硝性能，且该催化剂表面氧化物更容易被还原并对NH₃的吸附能力较大，因此其脱硝效果最佳.

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基于双效催化剂的生物油吸附强化重整实验

谢华清，袁佳伟，蓝碧兰，李蜜

2019, 40 (12): 1721-1725. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.12.010

摘要 ( 605 )

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PDF(707KB) ( 878 )

制备了镍基双效催化剂，并将其应用在多组分生物油模化物吸附强化重整制氢的研究中，考察了重整温度、水碳比、液体质量空速对反应过程的影响.结果表明，在双效催化剂作用下，吸附强化重整阶段获得的氢气体积分数和氢气产率较普通重整阶段显著提升；且随着温度升高、S/C比(水蒸气与碳物质的量之比)增大，氢气产率与氢气体积分数呈现先增加后小幅减少的趋势；且相比于普通重整阶段，最高氢气产率所对应温度明显下降，在650℃，S/C比为4.5时氢气产率达到最大值87.60%，此时氢气体积分数为94.75%.

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反向回转双机驱动振动系统的倍频控制同步

刘云山，贾磊，闻邦椿

2019, 40 (12): 1726-1731. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.12.011

摘要 ( 512 )

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PDF(1044KB) ( 641 )

针对基频同步不利于物料筛分的多样性和倍频自同步难以实现且只能实现一种整数倍频同步运动的问题，提出了一种双机驱动振动系统的倍频控制同步方法.建立了振动系统的机电耦合动力学模型，在此基础上应用小参数平均法推导出了振动系统的响应方程，同时基于主从控制策略引入了模糊PID控制方法，不仅实现了倍频控制同步运动，而且实现了最小公倍周期的零相位差倍频同步运动.最后用Matlab/Simulink仿真证明了理论的准确性与有效性.

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分段线性刚度非线性能量阱的参数优化方法

姚红良，张钦，杨沛然，闻邦椿

2019, 40 (12): 1732-1738. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.12.012

摘要 ( 696 )

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PDF(1395KB) ( 781 )

基于作者先前提出的具有分段线性刚度的非线性能量阱(nonlinear energy sink，NES)模型，利用遗传算法研究了该NES的参数优化问题.首先，介绍了分段线性刚度NES的结构，并分析了其非线性特性；其次，提出通过对立方曲线端点连线拟合的方法以缩减设计空间，并采用二进制与实数混合编码方式设计了NESs的参数优化方法；最后，以框剪结构-NESs系统为例，研究了NESs在多自由度系统中的优化问题，并通过试验进行了验证.结果表明，采用所提出的优化方法所设计的NESs，能在较宽的激励频率下有效减小振动系统的振幅，可以获得较好的多模态振动抑制效果.

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滚珠丝杠螺母副载荷分布的计算方法

刘畅，赵春雨，韩彦龙，闻邦椿

2019, 40 (12): 1739-1743. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.12.013

摘要 ( 932 )

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PDF(625KB) ( 932 )

依据滚珠丝杠螺母副工作过程的变形机制，提出了滚珠与滚道接触载荷仅引起滚道螺旋面整体轴向位置变化的假设，进而推导出滚珠与滚道接触点对应中心的轴向变化关系；依据赫兹接触理论和滚珠与滚道局部接触变形的几何关系，建立了滚珠与滚道接触力的数值计算模型.利用所提出的模型、有限元模型和现有文献模型对二维平面接触问题进行了计算，通过计算结果的对比验证了本文计算方法的准确性和适用性.以某滚珠丝杠螺母副为例，利用数值计算模型进行了计算，分析了滚珠与滚道之间的接触力和接触角随轴向载荷的变化规律.

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直行截割下采煤机截割部齿轮箱动态特性实验分析

张睿，朱丽莎，张义民

2019, 40 (12): 1744-1749. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.12.014

摘要 ( 648 )

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PDF(1791KB) ( 666 )

目前对采煤机截割部齿轮箱振动特性的研究主要通过理论模型，但这些研究缺乏实验验证.通过实验室模拟井下真实的采煤机直行截割过程来分析齿轮箱非线性振动特性.以振动烈度为评判标准，与已有研究所得理论计算结果进行对比.以截深、牵引速度及煤岩体硬度为实验变量，分析它们对齿轮箱振动的影响规律.分析了煤岩体硬度突变冲击、拍振现象和电机启动冲击等影响齿轮箱可靠性的恶劣工况及其影响因素.本实验所得到的数据及相关结论可以为采煤机齿轮箱理论模型及可靠性分析提供参考和对照.

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基于PC-Kriging模型与主动学习的齿轮热传递误差可靠性分析

于震梁，孙志礼，曹汝男，张毅博

2019, 40 (12): 1750-1754. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.12.015

摘要 ( 663 )

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PDF(530KB) ( 825 )

为提高齿轮热传递误差可靠性分析的计算效率和精度，提出了一种高效的基于PC-Kriging代理模型与主动学习函数LIF相结合的可靠性分析方法.采用多项式混沌展开(polynomial-chaos-expansion，PCE)替代传统Kriging模型的回归基函数来增强预测模型的全局近似精度，并利用Kriging模型来捕捉预测模型局部特征的能力.采用最小角回归(LAR)构建回归基函数的最优多项式数量集，同时用Akaike信息准则(AIC)来确定最优的截断集合.并采用一种主动学习函数LIF选择每次迭代的最佳样本点以提高模型收敛效率.通过齿轮热传递误差算例表明:与传统的Kriging代理模型相比，所提出方法在保证精度的同时可以极大地减少预测模型可靠性分析中的学习次数.

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基于Newmark-β法的非线性体系动载荷识别

范玉川，黄清云，鲁艳，赵春雨

2019, 40 (12): 1755-1759. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.12.016

摘要 ( 993 )

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PDF(574KB) ( 953 )

基于Newmark-β数值仿真方法，对于刚度变化的单自由度非线性体系，采用修正的Newton-Raphson迭代方法最小化由切线刚度代替变化刚度代入的误差，推导出非线性体系在已知外部激励、体系特性下的动力响应迭代求解过程，并反向推导出在已知动力响应、体系特性下动载荷的反求迭代求解过程.通过算例分析验证了应用该修正迭代方法进行非线性体系的载荷识别是可行的，克服了无迭代方法的误差累积缺点.

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基于实测响应反推标定非接触磁场激振器激振力

孙伟，王进

2019, 40 (12): 1760-1766. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.12.017

摘要 ( 513 )

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PDF(942KB) ( 638 )

为了拓宽非接触磁场激振器的使用范围，急需对该激振器作用在结构件上激振力的大小进行标定.以悬臂梁试件为例，提出一种基于实测结构件响应以及采用优化技术来标定非接触磁场激振器激振力的方法.首先，给出了非接触磁场激振力的标定原理及方法，即通过迭代计算最小化实测与有限元分析获得的悬臂梁振动响应偏差来反推确定激振力幅.然后，简要描述基于ANSYS软件创建悬臂梁有限元模型及求解振动响应的方法.接着，给出了利用ANSYS软件的优化模块来实现相关激振力幅反推标定的迭代求解过程.最后，针对一款非接触磁场激振器，利用所描述的方法对该激振器激振力幅进行了标定，获得了相关标定曲线以及电压与激振力幅之间的函数关系，展示了所提出方法的有效性.

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基于混合循环算法的复杂装配体装配序列智能规划

曲兴田，张昆，王学旭，王宏一

2019, 40 (12): 1767-1772. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.12.018

摘要 ( 608 )

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PDF(1072KB) ( 775 )

针对单一算法无法实现复杂装配体装配序列智能规划以及缺乏深度人机交互而导致的改进效果不佳等问题，提出一种混合循环算法.该算法以遗传算法为主体，利用干涉矩阵和接触矩阵调整随机生成的装配序列，以装配方向及工具的统一性构建适应度函数；其次结合模拟退火算法，在迭代前加入退火操作，利用Metropolis准则接受交叉和变异后的个体序列；引入粒子群算法的跟踪极值思想，直接选择个体最优和群体最优序列与后代交叉；最后结合虚拟现实技术建立装配模拟平台，从装配稳定性及工具操作空间两个维度进一步优化序列.基于该方法以汽车后桥总成装配序列规划为例进行验证，表明所得装配序列符合实际生产，该方法切实有效.

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充填体应力分布理论分析及数值模拟对比研究

闫保旭，朱万成，侯晨，贾瀚文

2019, 40 (12): 1773-1778. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.12.019

摘要 ( 803 )

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PDF(1101KB) ( 805 )

考虑充填采场上下盘倾角不等，以及围岩与充填体交界面处由于剪切摩擦作用力会发生主应力方向的偏转，在土力学理论的基础上，引入考虑主应力方向发生偏转时的侧压力系数；同时考虑水平微分单元体的受力平衡，推导得出了充填体中的竖向应力解析表达式.研究表明:考虑主应力方向发生偏转时的侧压力系数随采场高度发生变化；当充填采场下盘倾角相同时，上盘倾角越大，由围岩与充填体交界面处摩擦力引起的主应力方向偏转程度越小，成拱效应越不显著；充填体与围岩交界面处的摩擦角对充填体内部的成拱效应影响较大，而充填体的内聚力对成拱效应影响相对较小.

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大型基础下基底层状土的变形性状分析

修占国，李纯，王斐笠，齐佳

2019, 40 (12): 1779-1783. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.12.020

摘要 ( 596 )

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PDF(849KB) ( 776 )

基于土体变形理论，建立了大型基础下层状土的变形计算模型，运用自编程序SSBS(Simulating Subsidence of Building Subsoil)对工程算例进行了计算分析，并结合该算例的实测数据对计算结果进行了对比校验.研究结果表明:基坑降水使得基底上覆土层产生有效应力增量，且有效应力增量对基底变形的贡献不可忽略；同时，由于大型基础下基底附加应力的非均匀分布，导致最大荷载与最大变形点不一致，基础中心点非最大变形点；应用层状地基变形计算方法得到的变形计算结果更接近工程实际.研究结论可为大型基础下层状地基变形控制提供参考依据.

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振动拌和对混凝土强度及其抗冻性能的影响

贾蓬，杜功成，任云阳，吴振东

2019, 40 (12): 1784-1789. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.12.021

摘要 ( 893 )

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PDF(752KB) ( 1043 )

为研究混凝土振动拌和过程中的振动参数对混凝土强度和抗冻性能的影响，通过正交试验分析了振动功率、振动时间、拌和次数对混凝土抗压强度的影响，得到了实验室条件下混凝土振动拌和的最优参数组合；在此基础上，对以该最优振动参数振动拌和的混凝土试件进行冻融试验，分析了振动拌和对混凝土抗冻性能的影响.试验结果表明，振动功率对混凝土试件的抗压强度影响较为显著，而振动时间对其影响较小；振动拌和可有效提高混凝土的抗压强度，以本试验获得的最佳振动参数振动拌和的混凝土，其28d抗压强度较相同配比的静力搅拌的普通混凝土抗压强度提高24.31%；随冻融循环次数的增加，经振动拌和的混凝土试件的质量损失率和抗压强度损失率均明显低于采用静力搅拌的混凝土的相应指标，振动拌和有助于提高混凝土的抗压强度和抗冻性.

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沈阳城市地铁站域地下空间开发的适宜性

齐锡晶，樊传召，邓李杰

2019, 40 (12): 1790-1795. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.12.022

摘要 ( 682 )

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PDF(476KB) ( 900 )

基于沈阳社会经济发展的现状、地铁建设和运营特点、开发建设的现状，分析其存在的问题，在对地铁站域和适宜性概念界定的基础上，从全寿命周期考虑影响因素，以青年大街地铁站为例，从规模、结构、设计三个方面，建立三级指标评价体系，利用改进的灰色聚类模型进行适宜性评价，评价结果为“良”，最主要的失分因素为对人流规模的预测，其次为绿色建筑的使用.最后提出提高沈阳城市地铁站域开发建设适宜性的对策建议.

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基于q指数贴现函数的反按揭支付偏好研究

陆阳，王健，庄新田

2019, 40 (12): 1796-1799. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.12.023

摘要 ( 563 )

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PDF(351KB) ( 600 )

为研究人们对反按揭支付方式的偏好特征，分别建立基于指数函数和q指数函数的反按揭模型并求解.根据模型按照本金递减、本金不变和本金递增的还款方式设计三种反按揭合同并进行满意度调查，三种还款方式按指数函数估值相同，按q指数函数估值不同.对调查结果进行Kruskal-Wallis非参数检验发现:三种方式中，人们最偏好本金递增的还款方式，其次是本金不变，最次是本金递减的还款方式.结论显示金融企业可在不提高利率的情况下通过改变支付方式提高客户对反按揭的满意度.

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城镇居民用电直接回弹效应分析——考虑局部和全局空间溢出效应

石建华，韩颖，寇坡

2019, 40 (12): 1800-1804. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.12.024

摘要 ( 532 )

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PDF(372KB) ( 693 )

为探究直接回弹效应的空间溢出效应与区域差异，基于空间计量方法，改进直接回弹效应测算模型，并利用中国城镇居民电力消费空间面板数据进行实证分析.研究发现，中国城镇居民用电直接回弹效应存在显著的空间溢出效应，忽略空间溢出效应会混淆本地区和相邻地区能效提高对本地区城镇居民电力消费的影响；局部空间溢出效应与全局空间溢出效应迥异，为充分发挥能效政策潜力，政府应关注能效政策的作用范围；城镇居民用电直接回弹效应及其空间溢出效应在东、中、西部地区差异较小，在区域层面具有稳健性.

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