东北大学学报（自然科学版）

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不确定车辆电子稳定控制系统传感器故障估计

王宏伟，张昊天，韩杰，刘晨宇

2023, 44 (1): 1-8. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.01.001

摘要 ( 787 )

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PDF(835KB) ( 412 )

针对车辆横摆角速度传感器故障问题，提出一种基于观测器的故障估计策略.首先，考虑由于轮胎侧偏刚度特性造成的不确定性以及系统中存在非线性干扰等因素，建立车辆四轮转向系统数学模型.然后，设计基于观测器的传感器故障估计策略，利用李雅普诺夫函数和线性矩阵不等式方法求解观测器增益.最后，通过Carsim与Simulink联合仿真验证所设计的传感器故障诊断策略的有效性.结果表明:在传感器发生故障时，该诊断策略能够对系统状态以及传感器故障具有良好的估计效果，能够为车辆安全稳定系统提供关键信息，并且对于下一步的传感器故障容错控制提供技术支持.

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基于残差卷积自注意力神经网络的铝电解过热度识别方法

林清扬，陈晓方，谢永芳

2023, 44 (1): 8-17. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.01.002

摘要 ( 688 )

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PDF(909KB) ( 396 )

过热度是反映铝电解槽当前生产效率的重要指标，由于过热度难以在线实时测量，本文提出一种基于残差卷积自注意力神经网络的过热度识别方法.针对铝电解生产过程数据为时间序列数据且具有多源异构特性，设计异构数据的同构表示方法.在此基础上建立残差卷积自注意力神经网络模型以提取同构时间序列数据的全局与局部特征.针对过热度数据标签少且类别分布不均匀问题，采用基于自动编码器的无监督预训练方法与加权交叉熵损失函数以提高过热度识别任务的性能.在基准数据集上进行仿真对比实验以验证本文所提方法的有效性，然后在只包含少量不平衡标签的铝电解过热度数据集上进行实验验证，结果表明本文构建的过热度识别模型相较与其他现有模型不仅提高了过热度识别准确率，而且在训练样本较少时保证了模型的泛化能力.

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基于频谱相关性分析的齿轮早期磨损诊断

王宏民，禅亮

2023, 44 (1): 18-25. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.01.003

摘要 ( 490 )

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PDF(1791KB) ( 227 )

基于振动分析的齿轮故障检测已被证明在故障识别中是有效的，但对表征早期磨损的振动信号的提取和识别仍没有得到很好的解决.本文提出一种基于频谱相关性分析的变分模态分解(VMD)和核支持向量机(SVM)相结合的齿轮早期磨损诊断方法，对能够揭示早期磨损状态的微弱齿轮振动信号采用近似完全重构的准则来初始化模式数，并采用信号功率谱密度最大值对应的频率初始化VMD方法的中心频率，用以有效提取齿轮磨损信息，进而结合核支持向量机进行齿轮的早期磨损诊断.实验结果表明，所提方法可有效克服背景噪声大无法预设模式数的问题，对噪声具有更好的鲁棒性，诊断准确率达到94.4%，可为齿轮早期磨损检测提供解决方法.

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基于Transformer改进的两分支行人重识别算法

刘洋，闫冬梅，孟范伟

2023, 44 (1): 26-32. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.01.004

摘要 ( 662 )

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PDF(1323KB) ( 443 )

针对基于卷积神经网络的行人重识别算法全局信息建模不足的问题，分析了卷积操作的局限性，提出一种基于Transformer改进的全局-局部两分支行人重识别算法.首先利用相对位置编码改进多头自注意力机制，并将其嵌入到Resnet50骨干网络中.之后在全局分支中对图像进行空间几何划分并利用Transformer的全局感受野增强抽象特征的提取能力；在局部分支中对Layer_3输出进行降维监督，利用多尺度池化获得更丰富的局部特征.实验结果表明，该算法在公开数据集Market-1501和DukeMTMC-reID上的mAP/Rank-1分别达到了93.45%/95.61%和88.79%/90.35%，相对于单纯基于卷积神经网络的算法，本文算法达到更高的精度.

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基于深度学习的威胁情报领域命名实体识别

王瀛，王泽浩，李红，黄文军

2023, 44 (1): 33-39. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.01.005

摘要 ( 832 )

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PDF(1821KB) ( 575 )

为了从来源不同的威胁情报中提取关键信息，方便政府监管部门开展安全风险评估，针对威胁情报文本中英文混杂严重以及专业词汇生僻导致识别困难的问题，在BiGRU-CRF模型基础上，提出了一种融合边界特征以及迭代膨胀卷积神经网络(IDCNN)的威胁情报命名实体识别方法.该方法根据人工构造的规则词典将边界清晰的实体例如英文单词进行转化以减少模型在处理较长文本时容易造成的信息损失，通过IDCNN和双向门控循环单元(BiGRU)进一步提取了文本的局部和全局特征.通过在威胁情报语料库上进行实验，结果表明所提的方法模型在相关评价指标上均优于其他模型，F值达到87.4%.

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Zr含量对汽车车身用Al-0.36Mg-1.23Si合金板材组织及性能的影响

田妮，李燕杰，王文泽，冯震

2023, 44 (1): 40-48. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.01.006

摘要 ( 598 )

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PDF(2794KB) ( 112 )

借助OM，TEM观察，拉伸和杯突试验研究w(Zr)≤0.29%对T4P态Al-0.36Mg-1.23Si合金板材显微组织、成形性和烤漆硬化性的影响.结果表明，当w(Zr)≤0.15%时，Zr以40~50nm的(AlSi)₃(Zr_○xTi_1-○x○)弥散相粒子存在于铝基体中，粒子数量随Zr含量增加而增多，Zr质量分数超过0.22%，板材中出现3～23 μm的(AlSi)₃(Zr_○xTi_1-○x○)初生相.添加0.15% Zr使板材的再结晶晶粒从无Zr板材的55 μm细化至20 μm，Zr含量继续增加，晶粒无明显变化.Zr含量增加，T4P态板材的强度略有增大，延伸率先保持不变后逐渐减小，n_10~20，r₁₀和I_E值基本不变.含Zr合金板材经模拟烤漆后的屈服强度增量均超过86MPa，但Zr含量增加对合金板材的烤漆硬化性无明显影响.

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高碳镀锌钢丝的组织演变及对扭转性能的影响

支卫军，姚赞，姜周华

2023, 44 (1): 49-54. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.01.007

摘要 ( 594 )

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PDF(2997KB) ( 195 )

针对钢丝镀锌后扭转值波动很大的实际问题，本文系统表征分析了钢丝拉拔—热镀锌—扭转生产过程中的微观组织演化.研究结果表明:钢丝的微观组织在生产过程中会发生较大的变化.拉拔和扭转过程中索氏体片会发生扭曲变形使得片层间距减小，渗碳体片发生破碎，小尺寸的渗碳体颗粒发生溶解，钢丝中的位错密度会显著增加；而热镀锌过程使得小尺寸的渗碳体颗粒发生溶解，同时能消除钢丝内部的应力，使得位错密度降低.渗碳体片破碎、渗碳体颗粒溶解、索氏体片层间距、位错密度等因素综合作用，导致了钢丝扭转过程中的性能差异.

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低真空对电渣重熔工艺和铸锭质量的影响

黄雪驰，李宝宽，刘承军，刘中秋

2023, 44 (1): 55-62. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.01.008

摘要 ( 586 )

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PDF(2071KB) ( 302 )

脱氧和夹杂物控制是电渣重熔钢锭质量提升的关键.分别在氩气保护的常压和低真空(10kPa)条件下重熔H13电极，结合热力学计算，分析了低真空对电渣重熔工艺过程和铸锭质量的影响.结果表明，相比常压，低真空条件下渣池含气率升高，熔速波动更剧烈，所得电渣锭表面质量较差.常压和低真空条件制得电渣锭中总w_O分别为24×10^-6和18×10^-6，碳脱氧反应随压力降低而加强，并逐渐取代铝脱氧.相比Al-O平衡，10kPa条件下与电极中w_C平衡的溶解w_O更低，因而能够进一步降低钢锭中w_O.碳脱氧产物是CO气体，不会引入新的夹杂物.常压和低真空条件制得电渣锭中夹杂物的类型没有明显区别，最大夹杂物尺寸从14.9μm分别减小到10.5μm和8.3μm，等效直径小于3μm的夹杂物检出比分别为63.85%和75.91%.低真空条件能够进一步细化夹杂物，提高钢锭洁净度.

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基于量子微粒群优化算法的半透明介质光学参数反演

魏琳扬，郭馨，王存海，李国军

2023, 44 (1): 63-69. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.01.009

摘要 ( 517 )

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PDF(968KB) ( 132 )

针对半透明介质光学参数估计问题，建立了脉冲激光辐照下半透明介质光学参数反演模型，采用量子微粒群优化(QPSO)算法反演了折射率和吸收系数，分析了测量误差、热物性参数对反演结果的影响，并利用敏感性分析揭示了反演精度与测量误差的关系.计算结果表明:建立的反演模型和采用的QPSO算法可以精确估计折射率和吸收系数，即使人为添加10%的测量误差，反演结果依然具有较强的鲁棒性和准确度.本研究可为半透明介质物性参数获取提供技术参考.

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高炉煤气管网水力建模及调度策略

房晓晴，刘书含，孙文强

2023, 44 (1): 69-75. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.01.010

摘要 ( 522 )

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PDF(913KB) ( 218 )

通过分析某钢铁企业高炉煤气管网的结构与设备运行特性，考虑管网压力与流量之间的关系，建立了高炉煤气管网水力模型，用于制订高炉煤气调度策略.案例研究结果显示，1700热轧流量下降时，管网压力随之升高，压力升至上限20kPa时，需依次开启1#和2#放散塔并调节放散量.当放散量达到84400m³/h时，管网压力可维持在允许范围内.4#和6#高炉休风时，管网压力急剧下降，需关停辅助锅炉与2# 80MW煤气发电机组以恢复管网压力.增设煤气柜后，管网压力稳定在13kPa左右.在压力相对误差<0.01%，流量相对误差<0.8%时，各工况模型计算时间较短，为3.59～4.46s.

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面向结构可靠性分析的并行自适应加点策略

查从燚，孙志礼，潘陈蓉，王健

2023, 44 (1): 76-82. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.01.011

摘要 ( 533 )

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PDF(855KB) ( 239 )

现有的自适应加点策略多局限于Kriging模型，或在每次迭代过程中只能选取一个最佳样本点，效率较低.为解决上述问题，本文提出了一种通用的并行自适应加点策略CF-K.该方法考虑了样本点的局部不确定性并确保所选样本点分布在极限状态函数附近；此外，结合k-means算法以实现并行计算，即利用多台计算机在每次迭代的同时进行多个样本的仿真.算例分析表明，与其他方法相比，所提方法在满足精度要求的条件下具有更少的迭代次数，更节省时间.基于所提方法的结构可靠性分析不仅在计算效率和精度之间取得了较好的平衡，在理论上还可用于任何现有的代理模型.

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超声振动辅助抛光BK7过程中聚氨酯抛光垫磨损行为

梁赢东，牛俊开，张超，于天彪

2023, 44 (1): 82-88. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.01.012

摘要 ( 546 )

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PDF(1603KB) ( 312 )

抛光光学玻璃等硬脆材料时常选用聚氨酯抛光垫，其微观形貌和磨损直接影响抛光精度和效率.本文对不同抛光时长下聚氨酯抛光垫微观形貌和磨损行为及其对材料去除率和表面粗糙度的影响进行了实验研究.结果表明:当主轴转速为8000r/min，进给速度为0.0150mm/s，轴向超声振幅为5μm时，材料去除率和表面粗糙度分别为0.977μm/min 和153.67nm.聚氨酯抛光垫在30min内磨损量较小，随着抛光时长的增加，抛光垫表面孔隙逐渐被磨粒和玻璃碎屑填充，破坏抛光垫表面的疏松多孔结构，导致抛光垫表面硬化，失去弹性.同时，侵入抛光垫表面的磨粒会阻止抛光接触区域内的磨粒更新，导致抛光质量降低.

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机器人主动柔顺恒力打磨控制方法

郭万金，于苏扬，赵伍端，陈杰

2023, 44 (1): 89-100. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.01.013

摘要 ( 1038 )

HTML ( 16)

PDF(2605KB) ( 769 )

为了解决打磨过程中打磨控制系统存在扰动问题，设计了一种机器人力控末端执行器，并提出了一种机器人主动柔顺恒力打磨自抗扰模糊变阻抗控制方法.所提方法的内环控制采用模糊变阻抗控制器，外环控制采用自抗扰打磨控制器.采用Lyapunov稳定性理论证明了所提方法的跟踪误差收敛为零.通过仿真和实验，验证了所提方法的有效性和适用性.研究结果表明:在内环控制相同情况下，与外环控制为PID控制器相比，所提出的机器人主动柔顺恒力打磨自抗扰模糊变阻抗控制方法减小了打磨过程中的力跟踪误差和位置超调量，提高了机器人打磨力控制系统的控制效果和鲁棒性，实现机器人柔顺恒力控制.

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近距离煤层下行跨煤柱开采巷道的合理布局

王泓博，张勇，庞义辉

2023, 44 (1): 100-109. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.01.014

摘要 ( 535 )

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PDF(2623KB) ( 180 )

为了探究遗留区段煤柱对下伏回采巷道布局的影响，以煤峪口矿为工程背景，通过最大主应力集中系数判别底板应力增高区，采用理论解析、编程计算、数值模拟的方法，研究了不同开采阶段底板应力增高区的演化特征.结果表明:区段煤柱宽度、埋深、煤柱边缘至峰值区的距离及其垂直应力峰值控制着应力增高区的发育，采空区应力恢复特征对应力增高区的影响可以忽略；对比各模拟方案中煤柱-巷道错距与应力增高区对下煤层的影响范围峰值，并结合采空区应力逐渐恢复及工作面矿压显现的区域化特征，认为煤柱-巷道错距10~15m为优选区间.选择12 m错距进行工业试验，取得了良好效果.

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聚氧化乙烯絮凝微细粒高岭石强化赤铁矿反浮选脱硅机理研究

王俪嬴，郝晓宇，姚金，杨斌

2023, 44 (1): 110-116. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.01.015

摘要 ( 576 )

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PDF(1638KB) ( 204 )

通过矿物浮选试验并结合激光粒度测试、扫描电镜(SEM)、矿物Zeta电位及XPS等检测方法对赤铁矿反浮选过程中聚氧化乙烯絮凝细粒高岭石的行为及机理进行了研究.矿物絮凝浮选试验表明:添加聚氧化乙烯可以提高高岭石的单矿物回收率和人工混合矿分离效率，促进赤铁矿和高岭石反浮选分离.激光粒度测试和扫描电镜检测结果表明:聚氧化乙烯不絮凝赤铁矿，但絮凝高岭石颗粒，使其表观粒径增大.Zeta电位测试和XPS分析表明:聚氧化乙烯在高岭石颗粒表面发生化学吸附，并使其Zeta电位正移.因此，开展聚氧化乙烯对硅酸盐矿物絮凝的研究对赤铁矿和高岭石反浮选分离具有意义.

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基于量化计算的生物炭与苯酚弱相互作用机理研究

李海波，张文馨，李英华，刘文刚

2023, 44 (1): 117-123. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.01.016

摘要 ( 785 )

HTML ( 7)

PDF(1642KB) ( 239 )

芳香族化合物在生物炭表面的分子行为、特别是弱相互作用机制尚不清楚.为揭示生物炭－苯酚间弱相互作用机制，本文采用等温吸附、吸附动力学实验，结合FT-IR表征，应用密度泛函理论(DFT)，分析生物炭与苯酚分子间不同吸附构型的结合能、约化密度梯度(RDG)和电子密度拓扑关系.结果表明:等温吸附经72h达平衡，pH显著影响饱和吸附量，pH=6时吸附量最大; 生物炭表面官能团是吸附作用中心，吸附焓(ΔH)始终处于氢键键能范围内;4种吸附构型(A/B/C/D)的弱相互作用均由范德华力和弱氢键共同主导，B构型结合能最低、最稳定，C构型弱相互作用最强，D构型弱相互作用最弱.

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回收轮胎聚合物纤维混凝土干缩性能研究

陈猛，王瑜婷，曹宇新

2023, 44 (1): 123-129. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.01.017

摘要 ( 575 )

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PDF(1674KB) ( 191 )

为研究回收轮胎聚合物纤维(RTPF)对混凝土干缩性能的影响，对素混凝土、RTPF混凝土(体积分数分别为0.1%，0.2%，0.4%和0.8%)和聚丙烯纤维(PPF)混凝土(体积分数为0.1%)进行干缩试验和纤维作用机理分析.结果表明:不同掺量RTPF混凝土比素混凝土坍落度降低8.1%~62.2%，含气量增大11.2%~47.9%；RTPF混凝土的干缩率在0~7d时增长速率较快，之后逐渐平缓，RTPF的加入降低了混凝土干缩的早期增长速率；混凝土干缩率随RTPF掺量的增加出现先降低后升高的趋势，当RTPF体积分数为0.2%时混凝土干缩率出现最小值，不同掺量RTPF混凝土在7d和28d时的干缩率分别比素混凝土降低了14.2%~36.0%和2.9%~27.2%；相同体积分数(0.1%)下PPF混凝土的干缩率比RTPF混凝土低，在抑制混凝土干缩方面体积掺量0.2%的RTPF可替代体积掺量0.1%的PPF；扫描电子显微镜测试表明，RTPF可与混凝土基体有效黏结，并承担来自混凝土基体的收缩应力；通过干缩率的拟合值与实测值对比得到适合RTPF混凝土的干缩计算模型.

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HRB600E高强钢筋混凝土柱抗震性能及恢复力特性

李艳艳，潘进，岳圆圆，张亚龙

2023, 44 (1): 130-137. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.01.018

摘要 ( 702 )

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PDF(3138KB) ( 117 )

为研究HRB600E高强钢筋混凝土柱抗震性能，对6根配置HRB600E高强钢筋与1根配置HRB400E普通钢筋的正方形截面混凝土柱进行低周往复荷载试验.研究轴压比、箍筋间距、纵筋强度和纵筋配筋率对高强钢筋混凝土柱抗震性能的影响，建立HRB600E高强钢筋混凝土柱恢复力模型.研究结果表明:配置HRB600E高强钢筋混凝土柱的滞回性能、变形能力与耗能能力良好；轴压比增大，试件延性降低，承载力与耗能能力提升；减小箍筋间距，试件变形能力与耗能能力增强；增大纵筋配筋率，试件承载力提升，耗能能力与延性降低；建立的HRB600E高强钢筋混凝土柱三线型恢复力模型与试验结果吻合较好，为工程结构弹塑性分析提供参考.

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能量管理策略与员工工作结果关系的潜在剖面分析

张兰霞，贾媛媛，代广松，毛孟雨

2023, 44 (1): 138-144. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.01.019

摘要 ( 664 )

HTML ( 4)

PDF(587KB) ( 248 )

基于努力-恢复模型和自我损耗理论，运用潜在剖面分析(LPA)，对企业中522名员工在工作中的能量管理策略类型进行了划分，并进一步对采用不同类型能量管理策略的员工在工作幸福感和工作绩效方面的异质性进行检验.研究表明，员工在工作中使用的能量管理策略包括回避能量使用型、工作能量使用型、休闲能量使用型和积极能量使用型4种类型.相比较而言，工作能量使用型和积极能量使用型员工的工作幸福感和工作绩效水平最高，且在结果上没有显著差异，休闲能量使用型次之，回避能量使用型最低.

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基于贝叶斯网络的网约车交通事故致因机理分析

彭志鹏，潘恒彦，王永岗

2023, 44 (1): 145-152. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.01.020

摘要 ( 726 )

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PDF(1765KB) ( 292 )

为了缓解网约车交通事故，以网约车驾驶员为研究对象，探究网约车交通事故致因机理.通过调查问卷收集了2458名网约车驾驶员个体属性、工作强度、工作压力、不良驾驶行为和交通事故经历的相关信息.对数据进行分类处理后，通过贝叶斯网络建立网约车事故频率预测模型.基于十折交叉验证法，使用混淆矩阵与接收者操作特征曲线校验模型精度.结果表明，模型预测能力较好，模型分析了11种与事故频率直接相关的影响因素，识别了16类导致高频率事故发生概率增加的不利状态，且发现多种不利状态组合对事故频率产生的非线性扩增效应和叠加效应.研究结论有助于管理部门制定相应预防对策以减少网约车交通事故频率.

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