东北大学学报（自然科学版）

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基于电流观测器的链式STATCOM反步控制方法

于洪亮，王旭，杨丹，李维军

2021, 42 (6): 761-767. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2021.06.001

摘要 ( 590 )

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PDF(528KB) ( 309 )

针对电网中链式静态同步补偿器(STATCOM)系统的非线性特性和不确定性，提出了一种基于高增益自适应观测器的链式STATCOM反步控制方法.针对STATCOM的输出电流值的估计，设计了一种基于神经网络高增益观测器，通过引入径向基函数(RBF)神经网络，对模型参数变化进行估计，通过反馈设计，对系统进行线性化处理，利用反步法实现电压控制器设计.结合李雅普诺夫的渐近稳定性理论，获得链式STATCOM输出无功电流的控制.仿真和实验结果进一步验证了控制方法的正确性和有效性.

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基于双流多关系GCNs的骨架动作识别方法

刘芳，乔建忠，代钦，石祥滨

2021, 42 (6): 768-774. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2021.06.002

摘要 ( 504 )

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PDF(900KB) ( 357 )

基于图卷积网络(graph convolutional networks，GCNs)的骨架动作识别方法只能对关节点间的单一关系进行建模，缺少描述多种关系的能力.借鉴知识图谱描述实体之间不同关系的思想，提出一种基于关节点流和肢体流的双流多关系GCNs人体骨架动作识别方法，对图结点间的自然连接关系、对称关系和全局关系进行建模，各种特征在网络中同步传输并有效融合.运动的全身协作过程中，每个部位的交互范围有限且依赖于具体动作，提出基于Non-local机制的topK全局邻接关系自适应计算方法，为每个结点动态选择交互强度较大的前K个结点作为全局关系邻接点.实验结果表明，所提出的双流多关系网络在Kinetics和NTU-RGB+D数据集上取得了较好的动作识别效果.

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一种基于安全性的CAN-FD信号打包方法

丁山，暴林慧，高梦宁，佘黎煌

2021, 42 (6): 775-781. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2021.06.003

摘要 ( 556 )

HTML ( 12)

PDF(534KB) ( 146 )

现代车辆配备的大量电子设备可能成为黑客侵入车载网络系统的途径.为了防范攻击，需要为CAN-FD车载总线引入安全机制.建立了一种通过区分信号、帧、ECU层面安全等级、基于帧AES加密与添加MAC消息认证码的CAN-FD分层安全模型，并在此基础上提出一种可以有效降低 ECU 安全设计硬件成本的信号打包安全约束.通过将贪婪算法引入遗传算法的交叉算子与变异算子，设计了一种基于安全性的混合遗传算法，对具有不同安全等级的 CAN-FD 信号进行打包优化.实验表明，混合遗传算法可以获得比贪婪算法更低的带宽利用率，并通过实验分析了此安全设计对带宽利用率的影响.

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淬火温度对12Cr14Ni2不锈结构钢组织及力学性能的影响

朱成林，高秀华，王明明，宋丽英

2021, 42 (6): 781-788. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2021.06.004

摘要 ( 857 )

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PDF(10913KB) ( 194 )

使用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)及透射电镜(TEM)分析研究了淬火温度对12Cr14Ni2索氏体不锈结构钢的显微组织和力学性能的影响.结果表明:热轧后的实验钢板经 900~1050℃保温0.5h淬火及710℃高温回火2h热处理后，均可以获得细小均匀的回火索氏体组织；回火索氏体晶界处存在大量直径100~200nm的富含Cr的M₂₃C₆型析出相；随着淬火温度从900℃升高到1050℃，淬火后奥氏体晶粒尺寸逐渐增大，进而导致热处理后的回火索氏体组织粗化；实验钢强度先减小后增大，延伸率和冲击功均先增加后降低；在最佳淬火温度950℃时，实验钢抗拉强度为767MPa，屈服强度为588MPa，断后延伸率为22%，在20℃时冲击功达107J，综合力学性能优异.

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磷酸铵镁结晶法高效回收提钒废水中的高浓度氨氮

周素莹，丁学勇，薛向欣，杨合

2021, 42 (6): 789-794. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2021.06.005

摘要 ( 626 )

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PDF(1270KB) ( 208 )

为实现提钒废水中氨氮的高效回收，探究了磷酸铵镁(MAP)结晶法回收提钒废水中高浓度氨氮过程中磷源、镁源、pH值、沉淀时间和n(Mg)∶n(N)∶n(P)对氨氮回收率的影响，采用Box-Behnken响应面法进行优化建模并用XRD分析产物.结果表明:MgCl₂·6H₂O和Na₂HPO₄·12H₂O是最适合的镁源和磷源.最佳沉淀时间为20min.响应面得到的多项式回归方程表明各因素对氨回收率的影响程度为n(Mg)∶n(N)＞n(P)∶n(N)＞pH，在最优条件附近，pH值、n(Mg)∶n(N)和n(P)∶n(N)分别为9.51，1.22和1.12时进行实验验证，氨的回收率为98.32%，模型优化效果明显.综上，通过响应面优化MAP法对提钒废水中氨氮的高效回收有重要意义.

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(NH₄)₂SO₄-NH₃-H₂O体系浸出高碱性脉石低品位氧化铜矿

肖发新，彭宇，孙树臣，涂赣峰

2021, 42 (6): 795-801. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2021.06.006

摘要 ( 629 )

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PDF(1411KB) ( 197 )

以高碱性脉石低品位氧化铜矿为研究对象，针对该矿样钙镁含量高的特点，采用氨水-硫酸铵浸出体系进行了常温常压浸出实验.针对该矿样的主要含铜矿物孔雀石(Cu₂(OH)₂CO₃)，基于质量和电荷的双守恒的条件下构建的浸出体系中建立Cu₂(OH)₂CO₃-(NH₄)₂SO₄-NH₃-H₂O的热力学模型，采用Matlab的拟合功能与diff和solve函数算出不同硫酸铵浓度时氨浸出孔雀石的最佳氨浓度和总铜离子浓度.实验考察了浸出氨水浓度、氨铵比、液固比对铜浸出率的影响.实验结果表明，高碱性脉石氧化铜矿石适宜浸出条件为氨水浓度1.2mol/L，氨铵比2∶1，液固比3∶1，该条件下铜浸出率较高，达到约70%.实验结果与热力学计算结果基本吻合.

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冶金级氧化铝颗粒磨损指数分析

杨酉坚，齐俊峰，庞小娟，王兆文

2021, 42 (6): 801-806. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2021.06.007

摘要 ( 617 )

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PDF(622KB) ( 201 )

为了保证冶金级氧化铝的高效输送和加料，对氧化铝的粒径分布和抗磨损性能提出一定要求，研究和探讨了冶金级氧化铝的抗磨损性能.利用依据国家标准设计的氧化铝磨损指数测定仪，对从不同氧化铝企业采样的32种氧化铝进行了磨损前后的粒径分布测试和磨损指数计算，研究了磨损指数和粒径分布之间的关系.数据分析结果重新强调了综合考虑磨损指数和粒度分布的重要性.同时分析了铝电解干法烟气净化系统对氧化铝的磨损程度.还提出了一种衡量氧化铝粒径分布好坏的方法.

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竞争失效下多元退化建模的航空发动机可靠性分析

王新刚，申强，韩凯忠，王超

2021, 42 (6): 807-814. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2021.06.008

摘要 ( 635 )

HTML ( 13)

PDF(480KB) ( 436 )

为了解决航空发动机的竞争失效下多元退化系统可靠性评估问题，提出一种多元退化失效和突发失效之间相关竞争失效的可靠性评估方法.以具有随机效应的非线性Wiener过程与Gamma过程描述退化失效过程，选择合适的Copula函数对多元退化失效相关性进行建模，通过马尔科夫链蒙特卡洛方法进行多元退化系统相关失效模型参数估计；引入Weibull分布描述突发失效时间，采用比例危险模型构建关于性能退化量的突发失效率函数，利用两步极大似然估计法识别模型参数.结合航空发动机的性能退化数据实现了竞争失效下多元退化系统可靠性评估，通过分析结果验证了模型的有效性与准确性.

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考虑质量的退化生产系统可用性中心维护决策

周炳海，侍雨，张于贤

2021, 42 (6): 814-820. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2021.06.009

摘要 ( 462 )

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PDF(498KB) ( 198 )

为了减少系统非计划停机时间，控制产品质量，提出了以设备可用性为中心的多机维护策略.首先定义三种维护方式，研究其对设备状态的影响机理，从而建立可靠性模型.在对系统进行马尔科夫状态分析的基础上，建立产品质量与系统退化状态之间的关系，构建包含质量损失成本的总成本模型.从实际应用的角度出发，综合考虑设备的可靠性和维护性，以可用性为中心、以总成本最小为目标规划系统的预防性维护策略.实验表明，提出的维护策略可有效地应用于多部件生产系统，且多操作预防性维护方式的效果优于单一操作.

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基于XFlow的仿生扑翼飞行器机翼气动特性分析

张志君，陈默，杨贺捷，孙霁宇

2021, 42 (6): 821-828. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2021.06.010

摘要 ( 1032 )

HTML ( 38)

PDF(1973KB) ( 1269 )

通过空间曲柄摇杆结构产生的急回特性来实现仿生飞行器扑翼运动.为了探究仿生扑翼飞行器的气动特性的影响因素，采用玻尔兹曼模型的粒子跟踪方法模拟扑动过程中气动特性，基于计算流体力学仿真软件XFlow对不同翼型、翼展、翼平面形状进行仿真分析并探究对升力和推力的影响.结果表明:翼型弯度和翼展的增大能够增加扑翼飞行器的升力系数，推力系数随着弯度的增大而变小；通过综合分析得到翼展长度在2.5倍弦长时，气动特性最佳；不同翼面形状的机翼具有不同的气动性能，相对于机翼后缘几何形状，前缘对气动特性的影响较大.研究结果为扑翼飞行器机翼的系统设计提供了有益的指导.

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基于粒子群算法的3种分级水网络超结构比较

刘士琦，宋锦春，杨滨

2021, 42 (6): 829-834. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2021.06.011

摘要 ( 411 )

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PDF(526KB) ( 156 )

根据换热网络分级超结构模型，提出了针对冷却水换热网络的3种改进换热模型.与传统的分级结构不同之处在于水网络不需要公用工程的设计，冷流只包括冷却水.并且3种设计方法均考虑了水的分流和汇流，实现了水的非等温混合.结构二和结构三可以实现换热器中水的分阶段混合.通过权衡公用工程费用和投资费用的关系来确定最小年度总成本.使用粒子群算法优化了换热水网络中的热负荷和水的质量流量.通过两个案例可知，提出的3种改进结构费用低于前人的研究结果，案例1中结构3的费用最低，案例2中结构1的经济性最优.

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辽西蒋家屯和兰家沟钼矿的流体包裹体对比研究

李明，王国光，张永利，巩恩普

2021, 42 (6): 835-841. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2021.06.012

摘要 ( 419 )

HTML ( 4)

PDF(4955KB) ( 137 )

通过对辽西蒋家屯和兰家沟钼矿的流体包裹体研究，两种不同类型的成矿流体被识别出来.蒋家屯脉状钼矿含矿石英脉中发现大量的Ⅰ型水溶液流体包裹体，成矿流体的均一温度为163~234℃，盐度为3.06%~ 6.01%(NaCl eqv，质量分数)，表明成矿流体为中低温度、低盐度流体.兰家沟斑岩型钼矿含矿石英脉中发育含CO₂Ⅱ型包裹体，包裹体内较高含量的CO₂指示了成矿深度较大.兰家沟钼矿的成矿流体均一温度为200~283℃(Ⅰ型包裹体)和281~346℃(Ⅱ型包裹体)，盐度为2.74%~7.31%(NaCl eqv，质量分数)(Ⅰ型包裹体)和3.52%~4.80%(NaCl eqv，质量分数)(Ⅱ型包裹体).鉴于上述研究，与大型兰家沟斑岩型钼矿相比，目前揭露的蒋家屯脉状钼矿体成矿深度较小，成矿温度较低，其深部可能会发现更具经济价值的斑岩型钼矿体.

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基于无人机点云数据的露天采场矿车提取方法

毛亚纯，伏雨文，曹旺，赵占国

2021, 42 (6): 842-849. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2021.06.013

摘要 ( 500 )

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PDF(3158KB) ( 332 )

针对在基于无人机点云数据进行露天采场验收测量过程中，由于矿车点集的存在导致验收精度降低的关键问题，提出了一种露天采场矿车点集自动提取方法.以哑巴岭露天采场无人机点云为数据源，首先利用渐进式形态学滤波算法分割出地面点与非地面点，然后通过改进的欧氏聚类算法对非地面点中的矿车点集进行聚类提取，最后基于国际摄影测量和遥感学会(ISPRS)提出的误差评判标准对矿车提取结果进行评估分析.分析结果表明，该方法可以有效提取露天采场中的矿车点集，为实现露天采场快速高效验收提供了重要的技术支持.

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带翼缘板圆钢管顶进过程地表变形研究

王志国，赵文，董驾潮，姜宝峰

2021, 42 (6): 849-856. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2021.06.014

摘要 ( 451 )

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PDF(1325KB) ( 170 )

采用带翼缘板圆钢管顶进形成地下管幕支护空间，相比传统的顶管工法具有诸多优点，已被用于建造城市地下空间.但由于翼缘板的存在，导致管周土压力分布复杂，顶进引起的地表变形与圆形顶管差异较大.基于此，在带翼缘板圆钢管管周土压力作用机理研究基础上，采用弹性力学Mindlin解推导出带翼缘板圆钢管顶进过程管周摩擦力引起的地表变形计算公式.基于沈阳地铁九号线奥体中心站暗挖段带翼缘板圆钢管顶进工程，采用Midas有限元分析软件对带翼缘板圆钢管顶进过程进行数值模拟计算.得出带翼缘板圆钢管顶进过程中，横截面地表变形呈“U”型沉降槽，纵截面监测点地表变形随顶管扰动逐渐增大，顶进截面超过监测面一节管长后地表变形趋于稳定；并分析了不同土体黏聚力、内摩擦角对顶进过程地表变形的影响.

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开挖顺序对PBA地铁车站竖向土压力分布影响

贾蓬，高登，刘冬桥

2021, 42 (6): 857-863. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2021.06.015

摘要 ( 435 )

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PDF(1609KB) ( 116 )

以北京地铁六号线PBA工法东四站为工程背景，分析了开挖顺序对小导洞和车站拱顶的竖向土压力分布的影响.结果表明:边导洞外侧拱脚竖向土压力约为内侧拱脚处的1.27倍，拱顶存在明显偏压现象，上下层边导洞外拱脚处竖向土压力分别约为土体自重应力1.1倍和1.2倍.中导洞竖向土压力受同层导洞开挖顺序影响，后施工的导洞其竖向土压力更大.拱顶竖向土压力主要受扣拱顺序影响，采用“先边后中”施工方案时，拱顶竖向土压力波动范围较大，边跨跨中竖向土压力最小约为自重应力0.77倍，拱与导洞相接部位竖向土压力最大约为自重应力1.05倍.

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基于点云的TBM隧道成型质量检测方法及应用

夏毅敏，郭子泺，邓朝辉，龙斌

2021, 42 (6): 864-870. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2021.06.016

摘要 ( 595 )

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PDF(796KB) ( 331 )

以硬岩隧道掘进机(TBM)隧道围岩为研究对象，应用三维激光扫描技术检测TBM隧道成型质量，提出了基于三维激光扫描技术的TBM隧道成型质量自动检测方法.将车载云台和二维激光扫描仪组成的三维扫描装置安装在TBM主梁上，车载云台带着二维扫描仪朝刀盘方向快速旋转90°，通过旋转编码器将扫描仪的二维点云实时转换成隧道的三维点云，对点云进行隧道轴线计算、滤波、截取等预处理，通过截面提取与三次分段Hermite插值曲线拟合的方法计算围岩的剥落与塌方.提出了隧道成型质量参数并依据其判断隧道成型质量，结合TBM隧道工程实例进行分析，验证TBM隧道成型质量检测方法的可行性.采用本方法可实现在TBM施工过程中隧道成型质量同步进行检测，形成数字化测量体系.

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地震作用下沉管隧道节段接头剪力键的力学性能

何聪，徐国元，张志刚

2021, 42 (6): 871-878. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2021.06.017

摘要 ( 561 )

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PDF(1094KB) ( 258 )

基于有限元法结合黏弹性人工边界，将地震波输入转化为等效节点力，建立了基于波动理论的三维平面SV波入射方法.半空间算例证明了SV波入射方法及其数值实现的准确性，并在该地震波输入方法的基础上，考虑上覆海水对沉管隧道的静、动水压力，研究了港珠澳大桥沉管隧道节段接头剪力键的力学性能.研究结果表明:水平地震作用下也会产生竖向加速度，但竖向加速度值较小；地震作用下剪力键受力最大的是压应力，拉应力相对较小；剪力键拉应力主要集中在剪力键与沉管主体连接的部位，该处易产生拉伸裂缝，水平剪力键的破坏形式主要是拉伸破坏；接头剪力键的布设方向决定了剪力键根部的剪力分布，绝大部分剪力被布设方向和节段位移方向相一致的剪力键所承担.

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地上输料通道浅圆仓足尺装卸料试验及仿真分析

孙巍巍，冯君，毛风涛，汪晨晨

2021, 42 (6): 879-886. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2021.06.018

摘要 ( 385 )

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PDF(1825KB) ( 152 )

为了研究地上输料通道浅圆仓的仓壁和通道压力分布和演化规律，开展了足尺筒仓装卸料试验及仿真分析.研究表明通道的存在影响了仓壁底部侧压力分布，通道压力与其正上方的贮料实际高度相关.朗肯主动土压力系数更适合预测仓壁和通道的侧压力.隧道的深埋浅埋判定依据并不适用于贮料拱效应不明显的浅圆仓输料通道，公路隧道规范和太沙基理论预测的通道顶壁压力与实仓测试值相差甚远，而采用提出的基于浅埋理论的通道压力计算公式更为合理安全.主、次通道顶壁和侧壁偏心卸料过程中均呈现不同程度的超压现象，建议在浅圆仓通道卸料荷载计算时应适当考虑通道的超压系数.

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橡胶混凝土与常规混凝土组合桩抗震性能研究

高幸，贾金青，王维玉，张丽华

2021, 42 (6): 886-892. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2021.06.019

摘要 ( 518 )

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PDF(1024KB) ( 105 )

地震中，桩基础常常因抗弯能力不足或位移过大而发生破坏.为改善桩基的抗震性能，研发了一种上部为橡胶混凝土、下部为常规混凝土的组合桩.为分析组合桩的抗震性能，在施工现场采用落锤激振模拟震源，对组合桩进行现场足尺试验研究.研究表明:桩顶荷载产生侧向约束，可增强桩基抗震性能.试验中，橡胶混凝土桩段与桩身长度比小于1/6时，荷载约束影响深度为橡胶混凝土桩段长度，橡胶混凝土桩段与桩身长度比大于1/6时，荷载约束影响深度恒为1/6桩长.桩位临近震源，橡胶混凝土桩段减震作用明显，随着桩位远离震源，橡胶混凝土桩段减震性能降低，且不再全长发挥作用.减震效率和橡胶混凝土桩段与桩身长度比值的拟合曲线呈S形，抗震设计时，不可采用持续增加橡胶混凝土桩段长度的方式提高桩的抗震性能.

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沈阳房地产开发行业发展效率评价与优化

齐锡晶，张晶钰，季红男

2021, 42 (6): 893-899. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2021.06.020

摘要 ( 364 )

HTML ( 3)

PDF(967KB) ( 160 )

将房地产开发行业发展效率界定为资源要素投入(土地、资金)与产出之间转化的相对有效程度.利用超效率DEA模型，选取土地购置面积、房地产开发投资为投入指标，商品房销售面积、商品房销售额和土地增值税为产出指标，通过横向对比与纵向对比相结合的方式，对沈阳房地产开发行业发展效率进行测度分析.研究结果表明，沈阳房地产开发行业发展效率相对不高，进而从政策和企业两个层面，提出优化发展效率的对策建议，旨在促进行业转型升级.

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风险厌恶下第三方物流供应商选择的拍卖机制

任嵘嵘，王波，卢福强，李伟鑫人名，(半空) 人名

2021, 42 (6): 900-908. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2021.06.021

摘要 ( 424 )

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PDF(574KB) ( 171 )

以往在研究第三方物流供应商的选择问题时，通常假设第三方物流供应商(3PLS)对第四方物流集成商(4PLI)持风险中性态度，而这与现实是不符的.为了使研究更加贴近实际，考虑第三方物流供应商有风险态度的情况下，第四方物流集成商通过多属性逆向拍卖方式对第三方物流供应商进行选择.通过案例设计和进行相关实验，发现通过条件风险价值(conditional value at risk，CVaR)的风险度量方法对风险态度进行度量，很好地将风险因素融合到了多属性逆向拍卖中，打破了传统的第四方物流集成商选择时风险中性的假设，并且将风险度量中常用的CVaR方法融合到了供应商选择中，具有一定创新性.通过对不同风险厌恶程度以及风险中性的情况进行对比，结果表明，当3PLS为风险中性时对4PLI是最有利的，当3PLS为风险厌恶时，风险厌恶程度越小对4PLI越有利.

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