一种面积加权的半边折叠网格简化算法及其递进网格构造

以二次误差度量方法的边折叠为基本方法，实现一种面积加权半边折叠三角形网格模型简化的算法．该算法除了考虑顶点周围三角形的法向量外还考虑其他几何特征如三角形面积等来计算边的折叠代价，能够有效地对网格模型进行简化；采用递进网格表示方法存储网格信息，能够生成连续的细节层次模型，支持模型的多分辨率表示、任意精度简化等操作．文中还给出了应用实例和分析数据。     

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合理优化牵引变电所维修计划是确保电气化铁路稳定、高效运营的重要前提条件. 本文在分析牵引变电所结构特征与设备可靠性、建立维修费用计算方法的基础上,构建以维修费用为约束条件的、基于可靠性最大的维修计划优化模型. 考虑到牵引变电所构成的复杂性,本文进一步设计了基于单个设备维修计划优化的启发式求解算法流程,提出基于供电系统可靠性分析的牵引变电所维修计划调整方法. 本文还以电气化电路牵引变电所的实际调研数据为基础开展案例研究,应用所建模型及求解方法获得维修计划优化方案,验证了优化模型与求解算法的有效性与实用性.     

基于动态流场数据的虚拟港口建模方法

为了实现港口数字化升级，提出了一种基于动态流场数据的虚拟港口建模方法；采用三维重建模型从无人机倾斜摄影影像数据中重建了港口几何特征，获取高精度三维模型；引入了基于二次误差度量的边折叠算法简化模型，以避免数据量过大致使渲染效率低的问题；分析了欧拉法数值计算过程中的高耗时环节，建立了神经网络模型学习流场演化特征，加速投影项计算得到实时变化的流场数据，通过流场数据驱动水流动态渲染，结合光滑粒子流体动力学方法表现水流与船舶、陆地的交互动态，在保证渲染实时性的同时，提高渲染真实感。研究结果表明:重建的港口三维重建模型顶点数量可达3 320 937个，重建的网格模型在Meshlab中渲染频率为78.7 Hz；经过模型简化降低90.0%的模型顶点数量后，模型顶点数量缩减为332 836个，渲染频率提升至108.7 Hz，模型简化后几何误差小于2.0%；在256×256的流场网格下，采用神经网络加速的网格流体计算方法所得水流速度场平均更新间隔约为17 ms，平均仿真精度为88.6%；通过开源图像引擎驱动流场数据和港口三维模型，平均渲染频率可达50.5 Hz。可见，该方法可有效解决高精度实时渲染中的关键问题，以达到仿真精度与渲染效率间的动态平衡，在精度损失较小的情况下实现较高精度的虚拟港口建模与实时动态仿真。      

考虑牵引所多运行状态的城轨交直流供电计算

城市轨道牵引变电所存在多种运行状态:整流状态、整流机组关断状态、逆变回馈装置恒定电压运行状态、逆变回馈装置最大功率运行状态. 针对潮流计算中牵引变电所状态的不确定而影响计算收敛性的问题,提出一种考虑牵引变电所多运行状态的城轨交直流供电计算算法. 该算法对逆变回馈装置和车载制动电阻建模,根据迭代过程中牵引变电所网压、电流,采用滞环比较策略确定牵引变电所状态,通过交直流交替迭代方法求解潮流. 对某地铁工程进行仿真分析和实测验证,结果表明:仿真与实测的牵引变电所负荷过程曲线Pearson相关系数为0.76～0.92;逆变回馈装置节能率的仿真结果与实测误差不超过1.7%;在全线整流机组空载电压较高的场合,当逆变回馈装置的启动电压设置在1750 V以上时,消耗在车载制动电阻上的能量显著增大.      

模型轻量化在取消高速公路省界收费站中的应用研究

构建全省三维高速公路路网,同时集成门架、控制柜等设备精细BIM模型,能够很好地支撑高速公路设施安装、调试、运维及管理等工作的开展.然而大量数据的传输、渲染产生加载、交互过程的卡顿、崩溃现象,使用户体验非常不好,严重限制了该技术使用推广.针对这一问题,通过调研当前国内外三维模型轻量化技术,深入研究了模型复用、文件压缩、多...     

基于法矢量的三角形折叠简化算法

文中提出一个基于三角形折叠的简化算法,此算法利用三角形顶点的邻接三角形折叠前后的单位法向量变化大小来判定三角形三个顶点中的关键顶点,并将两个非关键顶点向关键顶点进行折叠以达到简化效果。实验证明,完整的简化算法可以在保持模型外观的同时有效的降低模型的规模。     

基于BIM的铁路桥墩参数化设计方法研究及应用

基于BIM技术开展铁路桥墩设计,进一步开展相关设计应用,包括参数化设计、合规检查、有限元计算、结构出图及数量计算等,能够系统解决BIM模型设计阶段的应用问题.结合实际应用情况,对相关功能进行了系统介绍.基于BIM的设计应用虽然取得了一定进展,但现阶段各功能都存在不完善之处,通过分析功能的实现路径,为后期研发明确了方向.     

基于BDD的牵引变电所主接线失效风险评估

准确分析与度量牵引变电所主接线设备失效的可能性与后果严重程度,并及时评估其失效风险以保障牵引供电系统的安全可靠运行.首先利用ITE规则将牵引变电所主接线故障树转化为BDD结构,然后利用递归公式对BDD结构进行递归访问来计算BDD根节点的概率、基本事件的Birnbaum重要度和关键重要度.根据BDD算法程序对主接线失效故障树的分析计算,得到了主接线失效风险事故的发生概率和引发事故的关键因素,为牵引变电所检修与维护提供了理论依据.对比验证表明,BDD方法与割集方法分析结果吻合,且BDD方法计算速度更快,从而为牵引变电所主接线失效风险评估提供了新思路.     

城市轨道交通工程BIM技术综述

城市轨道交通工程是一项多专业、多角色在多约束、长周期、大投入下的复杂系统工程,采用BIM （building information modeling）技术是实现其高效率、规范化、低成本、全面协同的关键. 详细分析城市轨道交通工程建造的复杂性,总结当前城市轨道交通领域BIM技术的研究和应用现状,包括4种主要应用模式:面向建造、面向协同设计和分析、基于商业软件平台、基于开放式平台的BIM工程. 在分析当前研究及应用不足的基础上,归纳城市轨道交通工程中BIM技术面临的三大问题挑战:全生命周期大量模型共享的统一性问题;基于BIM的多专业、多CAD/CAE软件协同问题;全生命周期海量信息数字化、高效率、低成本管理与应用问题. 为弥补现有不足、解决城市轨道交通工程中BIM技术所面临的问题,提出城市轨道交通工程BIM技术发展的主要趋势:面向全生命周期一体化协同管理及平台、基于BIM的多专业正向协同三维设计、面向智能建造和运维的BIM规范性设计、基于IFC （industry foundation class）的BIM表达与共享、BIM技术与信息化的深度融合.      

物流园区物流设备选型及数量优化研究

为了给物流园区选择合适型号、配备数量优化的物流设备,采用物元理论建立了货物信息物元和设备信息物元,设计货物与设备匹配的规则,构建了基于模糊匹配的设备选型匹配模型.给出了根据物流量以及设备能力计算物流设备数量的公式.根据物流园区设备类别及相应型号设备的全寿命周期成本最低的思想,建立了物流园区设备数量优化的整数规划模型.实例计算结果发现:物流设备周期成本可以节约1 276万元,证明了采用物元理论建立的货物和物流设备匹配的模型,以及基于物流园区设备的全寿命周期成本最低的数量优化模型的实用性和有效性.     

多支点处不同冲击作用下的舰船推进轴系冲击计算及分析

为分析舰船推进轴系在多支承轴承处不同冲击作用下的冲击响应,采用有限元法和大质量法建立相应的计算模型(多支点不同激励).通过数值计算,分析了多支点不同激励下推进轴系冲击响应特征及与多支点相同激励下响应结果的差异.结果表明,多支点不同激励下推进轴系的冲击响应基本介于最大和最小多支点相同激励下的结果之间,有些位置处的响应结果最大误差高达30％以上.因此,若要较准确地预估推进轴系的冲击响应,应考虑各轴承处冲击载荷不同的影响.为简便起见,工程设计中可用各轴承处最大冲击载荷作为激励,用多支点相同激励模型分析轴系的冲击响应,但计算结果偏保守.     

新建牵引变电所的负荷预测及变压器容量优化配置

为了获得新建牵引变电所的负荷情况并校验优化所内牵引变压器的配置容量，将高斯混合模型用于牵引变电所实测数据聚类，然后引入神经网络对新建牵引负荷进行匹配分类. 依据聚类和分类结果，结合概率密度及蒙特卡洛抽样方法，实现新建电气化铁路牵引负荷的预测. 根据热传递原理和相对老化计算，建立新建牵引变电所牵引变压器温升与寿命损失的差分方程模型，对新建牵引变电所的牵引变压器容量进行优化配置. 通过对大量牵引变电所实测数据的分析，聚类后伪-F统计量达12.81，匹配分类后伪-F统计量进一步上升至12.90，表明本文聚类分类方法效果良好. 通过牵引变压器建模，将算例中变压器容量利用率从60%提高到96%，即使考虑安全裕度适当提高安装容量也能使容量利用率达到75%，实现了变压器容量的优化，充分利用了变压器的温度指标和寿命损失.      

BIM技术在混凝土施工温控监测中的应用研究

本研究针对大体积混凝土施工温控过程中监测数据不直观、理论计算与施工监控脱节等问题,提出了基于BIM技术的在大体积混凝土施工的温控动态控制方法。在Revit平台上,建立某船闸混凝土施工温控监测模型,结合Revit和数据库,以二次开发的形式实现监测信息与模型集成,同时将BIM模型导入有限元软件,进行大体积混凝土温控过程的仿真模拟。研究结果表明:将BIM应用于施工温控监测,提高了对监测信息的可视化管理与分析能力,并为温控仿真数据与实际工程监测数据之间的反馈提供了途径,可更好地指导大体积混凝土施工的温控。     

改进的Graham扫描三角形化简单多边形算法及其实现

Graham 扫描在计算几何中是一种基本的后追踪技术.Graham 扫描三角形化简单多边形算法三角形化一个,1个顶点的简单多边形 P 的时间为 D(kn),k-1是多边形 P 的凹顶点数.在最坏的情况下,此算法为 O(n~2).其数据结构简单,运行速度快、极易应用.改进后的算法进一步简化了检测“耳朵”的步骤,使之更严谨、简明,并用 C 语言编程实现了改进后的算法.     

大误差参数模型的分步修正法

现有的模型修正方法要求参数的误差不能太大。本文提出一种分步修正方法，将特征值或特征矢量的误差分解为适当数量小误差，依次求出对应每一小误差的参数的修正量，最终得出正确的参数修正量。理论上，本方法适用于误差参数任意大的模型修正问题。     

含双向变流装置的城轨牵引供电系统协同供电潮流计算

双向变流装置可以有效抑制牵引变电所直流侧网压的波动,减小跨区间传输的电流，限制钢轨电位.鉴于电双向变流装置与整流机组的协同控制策略会对城轨牵引供电系统潮流产生直接影响，提出双向变流装置与24脉波整流机组协同供电的方案，分析该方案下牵引变电所的综合输出外特性；建立计及换流装置精确有功损耗的牵引变电所供电计算模型，并提出考虑滞环比较的多状态切换控制策略，实现含双向变流装置的城轨牵引供电系统协同供电潮流计算；通过与Simulink仿真结果对比，验证算法的有效性及准确性.以某地铁工程为例进行仿真，仿真结果表明：协同供电方案下，牵引网网压上升，全线上、下行钢轨电位最大值分别降低12.6%～15.6%、14.7%～17.5%，直流牵引供电系统损耗、系统综合成本最多可分别降低9.7%、1.17%；随着双向变流装置整流启动电压增大，部分牵引变电所的整流/逆变功率增大，直流牵引供电系统损耗先升高后降低，但钢轨电位变化不大.在实际工程中，双向变流装置的逆变启动电压一定时，适当提高其整流启动电压可以获得更佳的节能效果.     

自由测站边角交会网在隧道内平面控制中的应用研究

针对目前高铁隧道洞内导线环网多余观测量少、受旁折光影响大、控制点使用困难和横向误差大等问题,提出用自由测站边角交会网作为隧道洞内平面控制测量的新方法.推导了自由测站边角交会网的边长相对中误差和横向贯通误差计算模型,并进行了仿真计算.计算结果表明,这两项指标能够满足高速铁路工程测量规范的精度要求;隧道贯通精度提高了20%,并提高了测量效率;从定性和定量两方面证明了自由测站边角交会网可以代替洞内导线环网.      

基于实测数据的高铁牵引变电所负序电流概率分析

为了研究高速铁路牵引供电系统三相电流不平衡问题, 通过分析高速铁路牵引供电系统负荷及V/v接线牵引变压器负序电流,基于概率理论建立了牵引变电所负序电流的概率分析模型.用该模型对京沪高铁某牵引变电所的负序电流进行了仿真分析和实测数据验证,结果表明,利用该牵引变电所的设计参数仿真得到的负序电流概率分布与利用实测数据的分析结果一致,该牵引变电所负序电流概率分析模型能够真实地模拟高速铁路牵引变电所的负序电流分布情况.      

结合概率搜索定界的入度统计最短路径算法

Dijkstra 经典最短路径算法包括大量的排序运算,且需要对图中所有顶点进行计算,效率较低.本文针对有向网络,提出了与概率搜索定界结合的入度统计最短路径算法.该算法通过按概率搜索得到一条较短路径,依据路径长度和有向网络结构特征确定和顶点序号相关的节点阻抗最大值;采用入度统计算法代替经典的标号算法,在计算过程中根据节点阻抗最大值,采取一定方式剔除无效顶点(不在最短路径内的顶点),简化网络结构.本文提出的算法不需要进行排序运算,简化了运算过程,并且可以剔除大量的无效顶点,降低了网络复杂度.算例分析表明,相对于Dijkstra算法,结合概率搜索定界的入度统计算法大幅度提高了运算效率,具有实用性.     

城市轨道交通牵引变电所继电保护可靠性评估

为了掌握城市轨道交通牵引变电所继电保护可靠性,寻找继电保护系统薄弱环节,为故障排查提供指导,进行城市轨道交通牵引变电所继电保护可靠性评估研究. 首先针对城市轨道交通牵引变电所继电保护系统特点,确定可靠性指标;其次根据系统构成及其故障模式,建立继电保护装置故障树模型以及不同配置方案的保护系统故障树模型;最后考虑微机自检功能,基于马尔科夫理论及蒙特卡洛方法,仿真计算城市轨道交通牵引变电所继电保护可靠性指标. 研究结果表明:方法能够获取丰富的可靠性指标,进行牵引变电所继电保护可靠性评估,从而识别系统薄弱环节;自检率为0.9时,继电保护装置误动故障概率占装置故障概率比例高出拒动故障17.93%,装置误动及拒动自检成功率分别为86.09%与74.37%,保护装置可用度为99.88%;后备保护能够降低保护系统拒动概率,但由其误动造成的保护系统误动占比30%～50%,因此,在选用保护配置时需要考虑保护误动风险影响.