船舶能效数据清洗方法研究

船舶能效数据清洗对于建立准确的船舶能效模型,提高船舶能效计算和分析的准确度,指导船舶节能航行具有重要意义.对船舶能效数据的故障特征进行了分析,运用阈值理论、船舶航行关联理论对故障数据进行了识别,运用插值法和灰色关联理论方法对水深、对水航速以及主机油耗数据中的异常数据进行修正,并且根据数据错误特征和数据清洗方法制定了船舶能效数据清洗流程,以内河邮轮"凯娅号"船舶上安装的船舶能效数据采集系统采集到的能效数据为研究对象,对数据清洗结果进行了分析.结果表明,水深数据修正值与实测值平均误差为1.58%,油耗数据、对水航速数据修正值与实测值平均误差为2.8%,1.5%,误差较小,能够满足后续建模以及数据挖掘等工作.      

内河船舶 EEDI 测试影响因素研究

为了帮助船检人员获取相对准确的内河船舶EEDI测试结果,指导内河船舶EEDI测试,从而提高内河船舶的能效水平,对内河船舶主机转速和通航环境偏差等因素对 EEDI测试结果的影响进行了研究.以1艘西江千吨级散货船为研究对象,结合船舶静水阻力计算公式、EEDI计算公式和船-机-桨匹配原理建立了船舶EEDI仿真计算模型;利用实测数据对EEDI仿真计算模型的准确性进行了验证.利用EEDI仿真计算模型研究了对象船舶主机转速、测试时风速和水深对内河船舶EEDI测试结果的影响程度.研究结果表明,①与实测值相比,所建立的EEDI模型油耗仿真结果与实船测试结果比较相近,平均误差约为2 .77% ;②主机转速偏差率大于3 .5% ,水深小于8 m或风速大于5级时,EEDI测试结果的偏差将超过5% .      

基于随机森林算法的内河船舶油耗预测模型

准确的船舶油耗预测模型是船舶实现各项航行优化措施的基础.以长江干线某旅游船为研究对象,通过安装信息采集系统获得了大量的船舶实时营运数据.通过理论分析得出影响船舶油耗的主要因素为风速、风向、水深、水流速度和船舶航速;改进了随机森林建模时参数的设置方法,提出一种变量的重要性测度方法;对去噪处理后数据进行系统抽样并进行归一化处理,得到建模的样本数据;把样本数据按0.7∶0.3的比例随机分为训练样本和测试样本,对训练样本采用随机森林(RF)算法建立油耗预测模型;通过模型预测测试样本的油耗值,与实测数据对比,结果显示预测误差低于6.8%,优于BP神经网络与支持向量机(SVM)的预测结果;分析模型中各变量的重要性顺序为:航速>水流速度>水深>风速>风向,利用偏相关分析得到了单个因素与油耗间的定量关系.      

基于模型预测控制的船舶纵向航速协同控制方法

多船协同航行在海事搜救、资源勘探、极地航运等领域中具有显著优势,其中纵向航速协同控制是实现船舶协同航行的关键.通过分析船舶螺旋桨转速、加速度与航速之间的关系,构建了考虑风力影响的船舶纵向动力模型,为实现前后船加速度与跟驰距离的关联,引用基于变时距策略的船舶间距模型.设计了考虑航速、加速度等多约束的多船航速控制目标函数,...     

船舶导航与海洋运输安全的发展动态与展望——TansNav 2017国际会议综述

船舶安全、智能、高效航行一直是船舶行业各领域不断追求的目标,第12届船舶导航与海洋运输安全会议 (12th International Conference on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation)的召开致力于推动船舶航行安全化、智能化和高效化的发展进程.通过对该国际会议的大会报告内容及会议论文的信息统计与分析,从船舶航行优化的角度出发,探讨了该领域的研究热点问题,包括船舶避碰、船舶领域、人因可靠性、智能船舶和能效优化等,并阐述了相关理论及技术在船舶航行优化方面的应用情况.最后,论述了船舶航行安全、智能化和能效优化等方面存在的挑战,并指出了航行安全管理与决策系统研制、航行脑系统的开发、智能能效管理与基于大数据的船队能效优化等研究将是未来船舶航行优化的主要研究方向.      

柴油机技术的重大突破——WNSD SULZER 6RT—flex 58T—B柴油机简介

1 前言 随着国际航运事业的复苏，在船舶订单不断增加的同时，船舶所有人对船舶主机的要求越来越高。当前，选用船舶主机要考虑以下几个因素： (1) 船舶航行工况的选择，主机功率和转速的优化； (2) 较低的主机初投资。 (3) 制造优良。 (4) 动力装置配置合理。 (5) 运行的可靠性和持久性。 (6) 运行的经济性。 (7) 操作和维护简单。 (8) 满足IMO有关Nox的排放规定。     

基于轨迹的内河船舶行为模式挖掘

从内河海量的船舶AIS数据中提取出有用的交通知识,辅助水上安全监管,对于研究日益复杂的水上交通安全形势具有重要意义.基于内河船舶行为特征,构造由船舶位置、航速和航向4个维度组成的船舶航行状态空间来描述船舶行为.针对传统DBSCAN聚类算法提取状态空间中相似船舶轨迹存在计算复杂高的问题,提出增量式算法改进DBSCAN算法用以高效地计算不同船舶的行为模式;然后利用核密度估计等统计方法对不同模式的船舶行为特征进行数据挖掘,得到船舶航速、航向和位置的时空分布特征规律,进一步挖掘不同行为模式下的船舶微观特征.以武汉航段的汉江分叉航道水域作为研究案例,利用所提的方法对该水域分析研究,得到了6类不同行为模式,挖掘出不同模式下分叉航道内船舶静态属性信息(船舶类型、船舶尺寸)、空间分布特征(轨迹点分布、航速分布、航向分布)、船舶到达规律等信息.利用该模型所提取的知识有助于水上监管人员迅速获取水域交通态势,从而提高水上交通安全监管的水平和效率.      

考虑桩土作用的船桥碰撞动力性能及影响因素分析

为了解桩土作用下船桥碰撞时桥墩的受力特性及影响因素,以南京长江三桥北主墩为背景,选取3类共5种桩土模型,采用ANSYS软件建立船桥有限元模型进行碰撞分析。研究不同桩土模型下的船桥碰撞动力性能差异、船舶航速和质量对桥墩船撞动力性能的影响,并比较采用相关经验公式和各国桥梁设计规范评估撞击力时的适用性。结果表明:当船舶航速和船舶质量较小时,3类桩土模型得到的撞击力差异不大;撞击力与船舶航速近似成线性函数关系,与船舶质量成幂函数关系;船桥碰撞动力性能随船舶航速和质量的增加而增大;经验公式与各国桥梁规范中,使用Knott公式计算撞击力较为准确,使用我国铁路桥涵设计规范会导致抗撞评估偏于不安全。     

对某自动档车型油耗的优化研究

基于车辆静置温度和台架试验技师的操作技巧这两个噪声因子,运用DFSS对某自动档车型的节温器开启温度、换档点、怠速转速等参数进行油耗优化研究,通过模拟软件对油耗的模拟分析与实际试验结果的关联比对,不断优化分析模型,最终实车验证油耗目标的改进且结果更加稳定。     

发动机采用BOOST建模和与CRUISE联合仿真的研究

利用AVL公司开发的BOOST软件可宏观地描述发动机的热力学过程且优化发动机的性能,而AVL的CRUISE软件可调用BOOST建立的发动机模型.在进行道路循环工况的仿真时,须对发动机全部工况点进行准确的标定.文中采用BOOST开发了发动机的仿真模型.通过调整节气门开度和燃烧模型参数,标定了发动机在多个转速和负荷点的转矩、功率和油耗,较好地模拟了发动机的动力性和经济性.最后基于ECE循环工况,将此模型与CRUISE进行联合仿真,分析了发动机瞬态工况的动力性、油耗和NO_x排放等参数.     

增程发动机冷启动及稳定运行的控制策略研究

建立了电动汽车增程器系统的模块化控制仿真平台。将GT-Power中的接口模块与Simulink模块建立耦合模型，进一步通过Matlab/Simulink建立转速控制和空燃比控制模型，研究了增程发动机冷起动及稳定运行时转速和空燃比的控制策略，对比了传统 PID控制方法以及模糊 PID控制方法。结果表明，模糊 PID控制在目标转速以及空燃比的响应速度和误差方面均优于传统 PID 控制；稳定运行时，增程发动机转速保持在最佳工况点 3 000 r/min 附近，实现发动机高效节能。     

进气预热对电控柴油机起动性能影响的研究

以装备BOSCH公司生产的VP37电控分配泵管理系统的CA498Z型电控柴油机为对象,试验研究了进气预热对电控柴油机起动性能的影响。得出了进气预热在电控柴油机起动过程中对转速、起动时间、HC排放的影响规律。     

液压挖掘机节能用油门模糊控制器的开发研究

从液压挖掘机节能角度出发,提出了实现挖掘机节能的理论和控制方法。根据实际工作中不同的作业对象和工作要求,将挖掘机分为四个动力模式,分别对应不同的发动机转速。为使发动机转速控制在规定的低油耗区范围内工作,在油门控制中采用了模糊控制方法。根据挖掘机外部负载改变而引起的发动机转速变化情况,由模糊控制器实时控制步进电机实现对发动机油门的精确控制,从而达到节能的目的,并基于此方法进行了挖掘机节能控制台架试验,试验结果验证了控制理论和方法能够实现对油门的精确控制,是可行的。     

汽油机掺醇燃烧甲醛排放及后处理适应性研究

进行了电喷汽油机燃用汽油和多种不同掺混比例甲醇汽油的试验研究,使用傅里叶红外光谱仪(FTIR)测量了普通三元催化器前后的甲醛排放。试验结果表明:甲醛排放量随掺醇比例、转速的增加而增大,随扭矩的增加先减少后增加;三元催化器对甲醛排放的催化转化效率随着掺醇比例的增加而减小;燃用M30以下低比例甲醇汽油时,催化器对甲醛排放的催化转化效率在多数工况都能达到85%以上,受工况影响并不明显;燃用M50以上中高比例甲醇汽油时催化器对甲醛排放的催化转化效率受工况影响较大,随着发动机转速、扭矩的增加而增加,在低转速低负荷下催化效率下降明显。     

评估关键零件摩擦损失对发动机油耗影响的方法研究

为研究关键运动副对发动机性能的影响,以发动机摩擦功分解试验和发动机燃烧理论为基础,建立关键运动副摩擦损失和发动机油耗之间的关系式,结合实例对该计算方法进行验证。计算结果表明:在相同转速下,负荷越低运动副摩擦损失的变化对油耗的影响越敏感;在相同负荷下,除气阀机构外,其它摩擦副均是转速越高运动副摩擦功变化对油耗的影响越敏感;气阀结构恰恰相反。在各关键运动副均减小5%的摩擦损失情况下,活塞组件最高可节油1.07%;主轴承次之,最高可节油0.43%;机油泵、水泵摩擦功变化对油耗贡献最低,基本在0.1%以内。     

氢内燃机点火能量的试验研究

以1台2.0 L氢内燃机为测试对象,对其点火能量进行了试验研究,探讨了点火能量对功率的影响及最小点火能量随当量浓度、转速和负荷的变化关系。试验表明:点火能量对氢内燃机的功率影响不大;最小点火能量随转速的增加而减小,随负荷的增加先增加而后降低;在Φ<1的范围内,最小点火能量随当量浓度的增加而减小。     

基于遗传算法系统效率优化的PHEV电量保持模式控制策略

为了提高插电式混合动力汽车（PHEV）在电量保持下的燃油经济性,并解决插电式混合动力汽车在运行过程中动力元件效率对系统能量利用率影响的问题,制定了系统效率最优的控制策略。以PHEV关键动力部件的测试数据为基础,建立发动机、驱动电机、无级变速器（CVT）以及动力电池等关键部件的效率数值模型,并考虑了温度及荷电状态（SOC）对动力电池充放电功率的影响。设计以混合动力系统效率最优为适应度评价函数,将CVT速比、发动机转矩作为优化变量,以车速、加速度和SOC为状态变量,在动力性指标的约束下,运用遗传算法进行迭代寻优,PHEV的系统效率在第20代左右收敛于全局最优值。同时发动机转矩和CVT速比通过多代遗传进化,较快收敛于最佳值。将相关优化结果与车速、加速度拟合成相应的三维控制数表,综合数值建模和试验测试数据建模的方法,基于MATLAB/Simulink搭建插电式混合动力汽车整车控制策略仿真模型,采用新欧洲行驶循环工况进行仿真验证。结果表明：插电式混合动力汽车在电量保持模式下,利用遗传算法优化的系统效率最优控制策略相比优化前,动力电池SOC运行更为平稳,CVT效率有所提升,驱动电机及发动机转矩分配更为合理;百公里燃油消耗量从优化前的5.2 L降至4.5 L,燃油经济性提升了13.5%。     

Electromagnetic valve train for gasoline engine exhaust system

Electromagnetic valve train (EMVT) in camless engine offers large potential for both part load fuel economy and high load engine torque. However, it is more difficult to be applied on exhaust system than intake system. Because the gas pressure brings high demands for driving force, especially at high engine speed and full load. Based on the working characters of actuator, a method by increasing the transient currents in windings during valve’s opening motion is suggested to overcome the gas pressure. But this will cause more energy losses and heat. In order to make the EMVT used on exhaust system better, quantitative analysis is carried out against the additional power consumption caused by gas pressure under different conditions. Furthermore, an approach is introduced to define the optimal exhaust valve opening motion at full load conditions. It aims at making a better compromise between the engine power output and exhaust valves’ power consumption, thus both the efficiency of EMVT and engine performance are enhanced.