基于可靠性方框图与蒙特卡洛仿真的船舶配电网可靠性分析方法

国船舶工业发展迅速,尤其在近几年迎来了跨越式的发展。船舶建设工业的发展能充分体现一个国家的经济和国防建设水平。但船舶配电网拓扑结构与陆上电网不尽相同,其运行环境非常恶劣,供电连续性和可靠性成为衡量船舶生命力的重要指标,同时也深刻影响大型船舶的平均寿命。因此,可靠性研究在船舶建设中发挥着越来越重要的作用。本研究以典型大型船舶中压配电网结构为研究对象,在全系统元件正常运行时相互独立的情况下,重点研究不可维修与可维修下的系统可靠度、MTBF、可用度、停运时间和失效数等,并进行详细的分析与讨论。首先,本文综合考察各种可靠性分析方法的适用性和准确性,选择利用可靠性框图、最小路集分析法计算并分析不可维修情况下系统的可靠度、平均故障间隔时间等可靠性指标；接着,本文简述了配电网的多种维修任务类型,并采用最小路集法与蒙特卡洛仿真法相结合的方法计算并分析可维修系统的可用度、停电时间、失效数等指标。本文研究结果对船舶配电网的设计、建造、运行和维修等具有积极的意义。     

Economic and ecological optimization of electric bus charging considering variable electricity prices and CO2eq intensities

In many cities, diesel buses are being replaced by electric buses with the aim of reducing local emissions and thus improving air quality. The protection of the environment and the health of the population is the highest priority of our society. For the transport companies that operate these buses, not only ecological issues but also economic issues are of great importance. Due to the high purchase costs of electric buses compared to conventional buses, operators are forced to use electric vehicles in a targeted manner in order to ensure amortization over the service life of the vehicles. A compromise between ecology and economy must be found in order to both protect the environment and ensure economical operation of the buses.In this study, we present a new methodology for optimizing the vehicles’ charging time as a function of the parameters CO_2eq emissions and electricity costs. Based on recorded driving profiles in daily bus operation, the energy demands of conventional and electric buses are calculated for the passenger transportation in the city of Aachen in 2017. Different charging scenarios are defined to analyze the influence of the temporal variability of CO_2eq intensity and electricity price on the environmental impact and economy of the bus. For every individual day of a year, charging periods with the lowest and highest costs and emissions are identified and recommendations for daily bus operation are made. To enable both the ecological and economical operation of the bus, the parameters of electricity price and CO₂ are weighted differently, and several charging periods are proposed, taking into account the priorities previously set. A sensitivity analysis is carried out to evaluate the influence of selected parameters and to derive recommendations for improving the ecological and economic balance of the battery-powered electric vehicle.In all scenarios, the optimization of the charging period results in energy cost savings of a maximum of 13.6% compared to charging at a fixed electricity price. The savings potential of CO_2eq emissions is similar, at 14.9%. From an economic point of view, charging between 2 a.m. and 4 a.m. results in the lowest energy costs on average. The CO_2eq intensity is also low in this period, but midday charging leads to the largest savings in CO_2eq emissions. From a life cycle perspective, the electric bus is not economically competitive with the conventional bus. However, from an ecological point of view, the electric bus saves on average 37.5% CO_2eq emissions over its service life compared to the diesel bus. The reduction potential is maximized if the electric vehicle exclusively consumes electricity from solar and wind power.     

考虑高铁客运产品间交叉弹性的动态票价策略

将由特定高铁列车所提供的起讫点间的旅客运输服务定义为单个高铁客运产品。随着高速铁路越来越"公交化",同一起讫点间客运产品间的可替代性越来越强,票价的调整有了更精细化的要求。用经济学中的交叉弹性理论描述客运产品间的可替代程度,用指数需求函数描述客运产品的需求与票价的关系,构建并求解高铁动态票价优化模型,对客运产品间不同可替代程度下的最优动态票价策略进行研究。结果显示:高铁客运产品间的可替代性会影响票价策略的选择,且客运产品间可替代程度的增加是否有利于客票收益的提高与可行折扣票价集合的选取有关。     

新机场管廊基坑邻近高速桥梁基础施工技术研究

新机场高速公路地下综合管廊大部分结构距在建新机场高速公路桥梁较近,基坑开挖过程易导致高速公路桥梁承台及桩侧土体外露,进而导致桥梁基础产生水平变位、不均匀沉降等现象,对高速公路后期运营产生极大的安全隐患。通过3组试验确定最优注浆参数,在管廊基坑开挖过程中对既有高速桥梁基础附近土体进行注浆加固,效果良好;通过对开挖过程中基坑、桥梁基础变形监测数据进行对比分析,对管廊基坑邻近桥梁基础开挖防护施工技术进行总结,为以后同类工程提供借鉴。     

石太铁路山区段涵洞水害成因分析及防治

山区铁路涵洞每年雨季易发生水害,影响铁路正常运营。为了查明山区铁路涵洞发生水害的原因,提高山区铁路抵御水害的能力,依托石家庄至太原铁路某涵洞水害实际治理工程,对特大洪水造成涵洞闷孔水害的成因进行分析,在调查该地区气象、水文、地质资料的基础上,按照“原状复旧、适当提升、完善排水系统、提升抗洪能力”的原则,经过桥涵水文检算,最终提出框架桥扩孔改造的复旧方案。研究表明:(1)涵洞水害主要表现为杂物拱涵堵塞淤积,道床冲空造成的线路沉降与横移,以及杂物掩埋线路;(2)水害成因可归纳为暴雨历时长、雨强大,涵洞上游自然生态发生变化,涵洞高程低,涵洞前水流转向角度大,以及其他水源汇入等5个方面;(3)建议采用扩孔顶进框架桥复旧方案,可在保证线路安全运营的前提下有效降低水害发生风险。     

多模式交通环境下上海居民职住选择行为

随着城市尺度不断扩张,由职住分离带来的长距离、长时间通勤交通问题日益严重。为研究多模式交通环境上海居民职住位置选择行为及其影响因素,基于网络问卷调查数据、上海市路网数据及房价数据,构建方式选择与目的地选择联合模型,按照选择次序,分析各出行方式的服务水平和房价等变量对居住地和工作地的选择影响。结果表明,居民倾向于选择通勤距离近、交通可达性良好、房价低和人文生活环境较好的小区工作生活,同时年长者和低收入群体对通勤距离和房价更敏感。     

基于多点线圈联合数据的高速公路匝道影响范围识别

为准确识别高速公路匝道对主线车流的影响等级和范围，本文提出基于速度波动特性的高速公路匝道影响量化方法。通过建立改进加权速度排列熵指标以量化各服务水平下匝道对高速公路主线车流的影响，对建立的指标进行谱聚类分析来确定匝道的影响阈值。应用京昆高速及二广高速的99个平行式合流匝道和直接式分流匝道多点主线线圈检测器数据的分析结果表 明，所提出方法可识别高速公路主线车流受匝道的影响程度。合流匝道对主线最外侧车道的影响比次外侧车道高4%~69%；A~C级服务水平下，分流匝道对上游主线最外侧车道影响程度比次 外侧车道高6%~29%，D~F级服务水平下，最外侧车道受影响程度比次外侧车道低10%~13%。合流匝道的影响范围是合流点上游350m至下游550m；其中上游160m至下游100m和下游180~ 270m为核心影响范围。分流匝道影响范围为分流点至主线上游850m，其中750~850m、450~ 600m、100~300m为核心影响范围。研究成果可为高速公路匝道交通设计、管控策略和提升仿真可靠性提供依据，可有效降低设置匝道带来的影响。     

兰新高铁甘青段路基冻胀自动监测及分析研究

为查明兰新高铁甘青段路基冻胀变形原因和影响因素,提出相应的冻胀处理措施,将路基冻胀变形控制在允许范围之内,采用自动监测系统,对路肩以下5 m范围内路基的冻结深度、水分、冻胀变形等进行监测,并对监测结果进行统计分析和深入研究。研究结果表明:路基冻结深度的发展主要受气温的影响,基床表层以下填料含水量随着冻结深度增加缓慢增加;基床表层及基床底层上部1.0 m范围冻胀量占总冻胀量的80%以上;低路堤地段冻胀最严重。为减少路基冻胀量,设计及施工时应采用全冻结深度防冻胀方案,以填料防冻胀为主,辅以防水、疏水和隔热等综合措施;低路堤地段防冻胀措施应适当加强。     

面向新型混合交通流的智能交叉口网络布局优化

考虑网联自动驾驶车辆(Connected Autonomous Vehicle, CAV)应用先进的车联网与自动驾驶技术，可以采用智能交叉口的组织形式，大幅提升交叉口的通行效率，为降低CAV与人工驾驶车辆(Human-driven Vehicle, HV)混行条件下城市交通系统的整体出行成本，提出智能交叉口在城 市交通网络中的布局优化问题，建立数学优化模型并求解。首先，基于对两类车辆行驶特性的分析，建立混合用户均衡模型，描述CAV与HV的路径选择行为；其次，从交通规划者的角度，以系统最优为目标，整合混合用户均衡模型，建立面向新型混合交通流的智能交叉口网络布局优化模型，并利用改进的遗传算法求解；最后，选取Sioux-Falls交通网络作为案例分析，验证模型与算法的有效性，并研究CAV渗透率变化对优化结果的影响。研究表明，智能交叉口在城市路网中的合理规划极大地提高了新型混行场景下城市交通系统的出行效率，同时，大幅降低了由于网联自动 驾驶单方面技术优势带来的CAV与HV的出行效率差距，增进了出行公平性。     

考虑围岩蠕变特性的TBM隧道管片衬砌受力特性研究

为研究深部高地应力岩层中修建TBM隧道时管片衬砌结构的力学行为,以某深埋TBM工法隧道为研究对象,建立基于围岩蠕变和管片分块效应的衬砌-围岩复合模型,研究考虑时间效应下管片衬砌的受力特性。结果表明:考虑围岩蠕变效应下管片衬砌受力表现出明显的时间效应。随着围岩蠕变时间的延长,管片衬砌的形变、内力和接缝张开量均呈现两阶段增长,具体表现为前期呈线性增长,后期增加趋缓。洞周围岩应力经历三阶段变化,即先减小后增大直至稳定。围岩蠕变时间为100年时,管片衬砌的内力和形变量均接近极限值。研究结果可为深部高地应力且考虑围岩蠕变效应下的TBM隧道衬砌结构设计提供参考。