拖缆系统运动仿真

建立拖缆的三维运动模型,通过欧拉角的变换把拖曳线列阵微元段矢量动力平衡方程在局部坐标系下展开,在时间和空间上作中心差分数值离散.程序能够计算不同航速定常直航状态下列阵的阵形与姿态,可解决不定常运动（例如回转运动）、考虑海流等多种运动状况的阵形预测.取有关文献资料中的拖曳线列阵进行了直航、回转运动计算,计算结果与相应文献资料中计算和试验结果基本吻合.     

环境风对高速铁路接触线波动速度的影响

基于空气动力学理论分别推导了作用在接触线上的空气阻尼和脉动风气动载荷, 并将空气动力项添加至接触线波动速度公式中进行修正; 通过风洞试验和CFD绕流仿真得到了横风环境下的气动阻力系数, 分析了不同空气阻尼下接触线波动速度的变化规律; 基于AR模型和接触网的结构特性, 建立了具有时间和空间相关性的接触网脉动风场, 通过仿真计算分析了脉动风速和风攻角对接触线波动速度的影响。研究结果表明: 静风载荷引起的接触线空气阻尼很小, 当平均风速达到30 m·s-1时, 接触线空气阻尼仅为0.3, 接触线波动速度为549.1 km·h-1左右, 因此, 空气阻尼不会对接触线波动速度产生较大影响; 当来流风攻角为60°, 平均风速不大于10 m·s-1时, 脉动风下接触线波动速度标准差和最值差分别小于1和6 km·h-1, 此时接触线波动速度相对无风情况变化较小, 脉动风载荷对接触线波动速度的影响不明显; 当风速达到40 m·s-1时, 接触线平均波动速度较无风情况下降39.39 km·h-1, 且其标准差和最值差分别达到11.84和75.98 km·h-1, 此时接触线波动速度出现大幅下降与振荡, 最小波动速度低至474.16 km·h-1, 因此, 脉动风下风速越大, 接触线波动速度受脉动风载荷影响越显著; 当风速保持30 m·s-1, 来流风攻角为0°~30°时, 接触线波动速度标准差和最值差分别小于1和5 km·h-1, 此时脉动风载荷对接触线波动速度的影响较小; 当风攻角为90°时, 接触线波动速度标准差和最值差分别达到12.38和73.19 km·h-1, 此时接触线波动速度出现大幅下降与振荡, 最小波动速度低至472.91 km·h-1, 因此, 脉动风下来流风越偏于水平方向, 对接触线波动速度的影响越小。      

悬索桥有限元计算的三节点空间鞍座单元

为了进行空间缆索悬索桥主缆与塔顶鞍座间接触非线性的计算,开发了包括塔顶鞍座及两侧主缆在内的三节点空间鞍座单元.基于空间悬链线理论及主缆与鞍座的几何关系,对单元进行状态求解,得到主缆与鞍座的切点位置及切点索力,根据静力平衡条件计算单元精确的节点力;由增量代替微分,根据切线刚度矩阵的定义计算单元刚度矩阵的元素.空间鞍座单元自动满足主缆与鞍座相切,通过修改一个参数可实现鞍座顶推的计算.计算表明:计算结果与数值解析解结果完全相同,收敛速度较快,在每次状态求解时,迭代次数在12次以内.      

基于CHT消失点检测及最小二乘法的车道线检测算法

为解决在车道线识别中检测消失点误差较大和检测速率较慢的不足,提出一种基于CHT消失点检测对车道线采纳点进行最小二乘拟合的车道线检测算法。该算法首先计算RGB熵直方图的最小差值,根据该差值初步分割道路图像。然后引入平行坐标系参数化的级联霍夫变换方法,对查找消失点方法进行改进通过一次投票得出消失点。并以搜寻的消失点为约束条件,利用最小二乘法对最终点进行拟合从而完成对车道线的检测。实验结果表明,所提出的算法对离线图片车道线检测精度达到93.4%,识别速度也有大幅度提升。     

考虑牵引网线路参数频变的相模变换矩阵计算

针对现有的相模变换矩阵不能满足线路参数随频率变化的牵引网多导线系统的解耦计算,本文提出了一种适用于该情形的相模变换矩阵的计算方法,即根据特征向量和特征值的数学关系并利用LM(levenberg-marquardt)算法来实现特征向量的近似迭代,结果表明可以保证相模变换矩阵在频域内的平滑连续性,综合对比其他相模变换矩阵的计算方法得出的相速度,证明了该方法的可行性和准确性。     

具有时空约束的无人车集群构型变换方法

针对具有时空约束的无人车集群构型变换问题,采用图论方法描述集群协同关系,将集群构型变换问题分解为最小变换单元的队形变换问题. 为满足队形变换的空间约束,运用基于模型的轨迹预测方法为无人车规划提供满足起点和目标点约束的行驶路径,运用曲线插值方法规划平滑且满足时间约束的速度曲线,根据碰撞检测结果提出速度规划的边界条件. 仿真和实车实验证明了构型变换方法的有效性.     

基于交叉感应回线的磁浮车辆连续测速定位方法

分析了交叉回线区域空间磁场分布, 利用磁通密度纵向分布周期性特征, 将车辆位移、速度用感应电压包络信号相位角与角速度来表征; 建立了采用简单交叉回线的车辆测速定位状态空间方程组, 将车辆运行位置和速度作为状态变量在测试过程中连续输出; 考虑实际运行工况下的复杂电磁环境, 引入了噪声自适应算法, 提出了基于新息自适应的磁浮车辆实时连续测速定位计算方法; 在实验室条件下建立了交叉感应回线标定系统, 验证了方法的基本原理; 为了验证方法的有效性和准确性, 进了数值仿真算例分析, 考虑正常噪声和突变噪声工况, 并对比了包含和不包含自适应噪声处理过程的计算结果。试验结果表明: 不同间隔距离条件下, 感应电压包络线都接近于正弦波, 1次谐波是包络信号的主要成分, 相同阶次的谐波幅值与间隔距离成近似线性关系, 与理论分析结果一致; 在正常噪声区段, 速度误差不超过0.03 m·s-1, 定位误差约为3 mm, 在突变噪声区段, 速度误差均值为0.027 m·s-1, 最大值为0.130 m·s-1, 定位误差均值为4.82 mm, 最大值为23.39 mm, 说明测速定位方法可以满足实际应用需求; 数值仿真中突变噪声区段的低信噪比信号在实际应用中是极端情况, 对比正常噪声区段和突变噪声区段的计算结果可知改善输入信号的信噪比可以明显提高测试精度。      

基于三维线形运行速度的山区旅游公路线形安全性评价

公路线形设计的安全性评价常采用运行速度作为评价指标,针对山区旅游公路的复杂线形及车型构成,运行速度的计算工况应有针对性,计算手段也需改进。将洪雅—峨眉山旅游公路作为分析对象,以"三维线形条件下的复杂道路重载车辆行驶速度解算模型体系"为计算手段,针对长大纵坡路段左、右线的交通特点,分别解算并绘制了三维线形条件下典型车型和典型驾驶模式的运行速度曲线;分析了平纵面线形参数的协调性和安全性,提出线形修改建议;对于线形调整困难的情况,采用仿真模拟碰撞对混凝土护栏进行防护等级加强;同时检查了避险车道的设置。研究结果表明,综合道路空间线形、车型、驾驶员等因素进行系统分析和运行速度预测,能更接近实际地评价和改善山区公路的线形设计。     

基于三维线形运行速度的山区旅游公路线形

公路线形设计的安全性评价常采用运行速度作为评价指标,针对山区旅游公路的复杂线形及车型构成,运行速度的计算工况应有针对性,计算手段也需改进。将洪雅—峨眉山旅游公路作为分析对象,以“三维线形条件下的复杂道路重载车辆行驶速度解算模型体系”为计算手段,针对长大纵坡路段左、右线的交通特点,分别解算并绘制了三维线形条件下典型车型和典型驾驶模式的运行速度曲线;分析了平纵面线形参数的协调性和安全性,提出线形修改建议;对于线形调整困难的情况,采用仿真模拟碰撞对混凝土护栏进行防护等级加强;同时检查了避险车道的设置。研究结果表明,综合道路空间线形、车型、驾驶员等因素进行系统分析和运行速度预测,能更接近实际地评价和改善山区公路的线形设计。     

高速铁路列车运行图结构特征分析

以现有的高速铁路列车运行图资料为基础,通过对京沪线、武广线两条长大干线和京津、沪宁、沪杭三条城际客专的列车运行图结构特征及其在时间轴上的分布进行统计分析,说明列车的速度等级、停站情况、A、B类列车的开行比例以及旅客列车在时间轴上的分布特征,分析了列车出发间隔时间服从的分布规律,对高速铁路通过能力计算方法以及客运产品设计提出了新要求.     

列车牵引计算分析及仿真

阐述了列车牵引计算的基本原理,给出了牵引系统各参数的计算公式,并通过在每个速度区建立的电机牵引力、电机电流和电机电压对速度的数学模型,动态分析了运行中各点的情况.最后以哈尔滨地铁1号线项目为例对反映列车运行性能的各个指标进行了计算和仿真,并进行了牵引电机的选型,项目执行结果证明了选型的合理性.     

基于变换函数的船体曲面参数化修改技术研究

为实现基于CFD的船型自动优化,需要一种参数化的船体型线生成方法.文中改进了一种基于变换函数的船型参数化方法,以使变换船型更丰富、合理,该方法可以通过改变几个参数即可实现船体型线的自动生成.研究表明,只要选择合适的变换函数,参数的取值范围合理,则可以保证变化后的船型仍然满足光顺性等特征.以1 300 TEU集装箱船和戴维泰勒水池DTMB5415标模为例,阐述了基于变换函数的船体型线变换过程,结果表明,基于变换函数的船型变换方法可以应用于船型精细优化中.     

EBSD花样菊池带的快速识别

电子背散射衍射（electron backscatter diffraction,EBSD）领域引入Hough变换,实现了由计算机自动识别EBSD花样中的菊池带,EBSD技术由此发展成为表征晶体材料取向的一种重要手段。由于Hough变换的速度远远慢于扫描电子显微镜中电子束的移动速度,如何快速实现Hough变换已成为整个EBSD领域亟待解决的关键问题。分别利用中央处理器（central processing unit,CPU）和统一计算设备架构（compute unified device architecture,CUDA）对EBSD花样做Hough变换,详细比较了两者的耗时和识别结果,测试表明：CPU对EBSD花样菊池带的最快识别速度为1.7×103FPS,同样条件下,CUDA对EBSD花样菊池带的识别速度最快可达1.7×104FPS,远远超过CPU的最快识别速度,且利用CUDA进行Hough变换并没有影响EBSD花样菊池带的识别效果。基于CUDA的Hough变换将成为快速识别EBSD花样菊池带的一个发展趋势。     

移动荷载与土体中孔洞相互作用的2.5D边界元法分析

为了研究具有复杂表面的饱和土体与移动荷载相互作用机理,根据饱和土Biot理论,采用Fourier变换和势函数分解法,推导了饱和土体频域-波数内的Green函数;建立了移动荷载作用下,饱和土体中孔洞动力响应的频域-波数域内边界元法方程(2.5D boundary element methods);利用快速Fourier逆变换法,得到了时间-空间域内饱和土体的动力响应.研究结果表明:在频域内,利用移动荷载方向的一致性建立的频域-波数域内边界积分方程,可将3D空间问题转化为频域-波数域的2D平面问题, 3D边界元简化为2D边界元,使得计算面转换为计算线,减小了计算规模.      

地理信息技术在公路运行速度协调性分析中的应用

分析了当前公路项目运行速度预测缺乏空间支持的不足,探讨利用GIS进行运行速度预测计算的流程和关键点,最后利用实际公路项目数据,基于GIS进行运行速度的计算单元确定、建模、计算、分析与结果输出,讨论了将GIS作为公路项目安全性评价基本手段的可行性。     

大跨度斜拉桥拉索无应力长度的计算方法比较

推导了用抛物线理论与悬链线理论计算斜拉索无应力长度的公式,以南京长江二桥南汊斜拉桥为例,分析了用悬链线与抛物线理论计算斜拉索无应力长度的差别,通过比较,认为对大跨度斜拉桥,用抛物线理论计算拉索无应力长度,完全可以满足精度要求。     

基于小波变换的交通流速度-密度关系分析

车流速度和密度是交通流理论研究的重要参数,而小波变换是一种信号分析工具,它可以将信号进行去噪分析。基于通过调查获得的速度和密度数据构成交通流特征信号,引入小渡变换方法对交通流特征信号进行去噪,并运用典型特征构建速度与密度关系曲线,对其进行分析并与小波变换前原有速度与密度关系曲线进行对比。为更加清楚地观察三参数与时间变化的关系,以及三参数之间的相互关系提供了有效方法。     

大跨度斜拉桥拉索无应力长度的计算方法比较

推导了用抛物线理论与悬链线理论计算斜拉索无应力长度的公式 ,以南京长江二桥南汊斜拉桥为例 ,分析了用悬链线与抛物线理论计算斜拉索无应力长度的差别 .通过比较 ,认为对大跨度斜拉桥 ,用抛物线理论计算拉索无应力长度 ,完全可以满足精度要求     

基于Visual Basic 6.0的航道整治水文分析程序设计与开发

针对航道整治水文分析中大量的数学计算,设计量大且繁琐等情况和问题,以Visual Basic 6.0作为开发平台,进行航道整治水文分析的程序设计与开发。该程序除具有水文样本系列排序、经验频率计算、理论频率计算、基本站设计流量值推求等功能外,还具有描绘频率曲线的CAD图、批量计算浅滩设计水位值和整治河段内任意断面的设计水位值等功能。其中,利用切比雪夫多项式逼近公式对伽玛函数的计算免去了查Φ值表的繁琐,大大提高了频率分析的计算速度与精度。通过数学表达式的变换,将P—Ⅲ型曲线分布函数进行转换,并给出其快速通用的算法模型,该算法具有算法简单、通用性强及收敛速度较快等优点。     

矩阵的次线转置变换

本文引进了域上 n 阶方阵次对角线转置变换的概念,证明了:|A~(?)|=|A|,A~(?)～A;任何方阵都可表成两个次线对称阵之积,并给出寻找上述次线对称阵的计算方法.