Numerical study on water depth effects on hydrodynamic forces acting on berthing ships

Due to the restrictions of ports, maneuverability of berthing ships will be affected significantly by water depth. In the present study, numerical simulation of the berthing maneuver of a ship with prescribed translational motion is performed by solving the Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) equations based on overset grid, and the effects of the quaywall and freesurface are taken into consideration. To validate the present numerical method, comparison is performed between our results and the other results or measurements. It is found that the agreement is significantly better than that resulting from previous CFD-based approach. Subsequently, the effects of various water depths are investigated to evaluate their influences on hydrodynamic forces. The present results can provide helpful guidance on safe maneuvering for vessels’ berthing and fender system design in quays.     

基于生产泊位资源共享的港航物流信息系统构建

为解决邻近地域的港口群泊位资源结构性过剩问题,以港口群内泊位资源共享为基础,构建面向船舶运输方、货主方和港口方的港航物流信息系统。引入排队论和随机过程等理论,建立包含港口群干/支航线网络搭建(时空分配模型)以及腹地货流分配和船舶挂靠港选择(双层规划模型)等模块的仿真模型。采用设计的时空网络分析方法和具有双门限值的双层迭代算法求解仿真模型,验证模型参数的灵敏度,并进行具体算例分析。仿真结果表明：观察周期、腹地货物到达频率及干/支线可通阈值等的变化将影响货物到达数量或干/支线开通条件,进而影响港口群内航线网络结构,船舶到达频率的变化将影响港口群运输能力,泊位共享的等泊时间和共享成本阈值的变化将决定是否能够实现共享;通过物流系统实现共享时,港口群4个观察周期的3类干线和1类支线的总等泊时间和物流成本比不共享时分别减少23%和16.4%。     

外军军用码头防冲设备发展现状与启示

介绍了码头防冲设备的概念和作用,阐述了军用码头防冲设备应具备的吸能容量大、缓冲性能好、环境适应性好、易于维修等五项性能,介绍了外军现今应用的军用码头防冲设备的主要类型:如防冲桩、橡胶护舷、浮动式防冲设备等,指出了其构成材料新、组合性能好等结构方面的特点,得出了加强我军码头防冲设备保障能力建设的启示,如模拟分析战场环境、利用和改造民用防冲设备、研究适合特殊类型军舰的防冲设备等。     

基于船舶优先权的集装箱港口泊位分配问题

泊位作为港口的重要资源,它的有效管理对于港口有着重要意义。集装箱港口泊位分配问题（BAP）,实质是为到达集装箱港口的船舶安排最佳停靠位置与停靠时间。本文考虑到船舶动态到达的情况,以及实际操作中码头装卸效率对船舶在港作业时间和船舶优先权的影响,以最小化包括等待时间在内的船舶在港停留时间为目标,建立了基于船舶优先权的连续布置泊位分配模型。该模型是0-1混合整数规划模型,对于小规模问题,可采用商业优化软件求解,对于大规模问题,可设计遗传算法处理。算例分析表明,考虑了连续布置泊位分配问题的二维特性和船舶优先权,能够找到更符合实际的泊位分配方案。     

橡胶沥青混合料路用性能研究

橡胶沥青混合料是一种新型道路材料,可以有效地改善沥青路面路用性能。鉴于此,首先概述了橡胶沥青混合料的技术优势,进而分别从废旧轮胎胶粉的选择、橡胶沥青制备、橡胶沥青混合料配比设计、橡胶沥青混合料路用性能评价方法以及施工注意事项等几方面,介绍了橡胶沥青混合料的相关技术,可为相关人员了解橡胶沥青混合料提供参考。     

现用米轨货车橡胶缓冲器性能研究

对现有米轨货车用橡胶缓冲器性能进行了试验研究，以查明其使用效果不理想的原因，并为开发合适的缓冲器提供依据．试验结果表明，抗压模量过大和结构不合理是现用缓冲器性能不良的2个根本原因，导致冲击力、容量和质量过大、许用行程和吸收率过低、使用寿命低、缓冲效果差．此外，它们的制造与维修成本高，不宜作为米轨货车橡胶缓冲器的定型产品．     

室内停车场防撞带设计的碰撞仿真分析

针对室内停车场碰撞事故的伤害问题,提出了停车场防撞带的设计,建立有无防撞带的车辆碰撞模型,并对长方体防撞带与波浪形防撞带进行性能分析比较,运用LS-DYNA软件对车辆、防撞带以及墙体碰撞进行仿真模拟。得到防撞带和车辆翼子板的等效应力分布和能量转化情况,证实了防撞带能有效减少车辆的损害程度,且长方体防撞带效果更好。     

橡胶沥青在高速公路路面养护中的应用

文章结合橡胶沥青在浙江金丽温高速公路路面养护中的应用和橡胶沥青的性能要求,从原材料选择、配合比设计、施工工艺、路面检测等方面进行了探讨。施工实践证明:橡胶沥青罩面养护技术完全能够满足沥青路面设计要求,并能有效地提高行车舒适性,降低噪声污染,减薄路面层厚度,达到降低工程造价的效果。     

欠驱动船舶非线性滑模靠泊控制器

为了准确控制典型靠泊操纵,分析了带有加速度非完整约束的欠驱动水面船舶的自动靠泊问题,设计了动态输出反馈控制器。利用递归分解迭代设计方法,在扩展状态空间定义了非线性滑模,将控制系统的轨迹设计与跟踪问题转化为标量零阶系统的镇定控制问题,结合增量反馈技术,无需对不确定模型参数以及风、流干扰进行估计,完成典型靠泊操纵的自动控制。仿真结果表明:控制器对干扰变化不敏感,具有强的鲁棒性,且船舶平面运动轨迹设计过程简单,可以仅通过一个参数进行轨迹调节。     

码头系泊船舶缆绳线力的混沌解法

码头系泊船舶缆绳张力的理论计算对于缆绳的选取、系泊设备的设计、系泊方式、缆绳预紧力的确定,以及船级社规范的制订都有着重要的指导意义。文中对小波浪水域码头系泊船舶缆绳张力的计算建立了数学模型,引入混沌优化的方法对非线性系泊方程组进行了求解,其结果与实验结果对比有较好的一致性。     

考虑减载移泊的散货港口船舶调度优化

为提高散货港口的服务水平, 充分利用现有泊位资源, 研究了采用减载移泊策略的散货港口船舶调度优化问题; 考虑大型船舶减载移泊对散货港口船舶调度的影响, 以船舶进出港次序、移泊次序和移泊位置为决策变量, 以进出港船舶总等待时间最小为目标函数, 构建了混合整数线性规划模型; 基于模型特点设计了混合算法, 给出了生成初始种群的启发式规则, 提出了新种群的邻域构造策略, 并在模拟退火算法中引入有效的改进措施; 为验证方案及其算法的有效性, 对比了基于实际调研资料设计的方案与采用模型和算法优化的方案, 并分析了船舶乘潮比和进出港时段长度对方案优化结果的影响。研究结果表明: 与采用先到先服务思想和贪婪策略的2种现行船舶调度方案相比, 所得方案的平均优化率分别为11.07%和9.84%;船队规模从20艘增加到50艘时, 混合算法的求解耗时均在2min以内, 且所得目标函数值与下界的平均相对偏差为6.92%;随着船舶乘潮比的增加, 方案优化率和目标函数值先呈指数趋势增长, 而后趋于平稳, 乘潮比为50%左右时出现拐点; 随着进出港时段长度的增加, 方案优化率和目标函数值呈“M”形趋势变化, 且在进出港时段长度为130min左右时方案优化效果最为显著, 表明船舶调度优化模型与混合算法可行。      

考虑临时和预约需求的共享泊位动态分配方法

为解决多居住区共享停车场同时存在临时共享停车需求和提前预约共享停车需求的动态泊位分配问题，本文提出将未来几个时段的共享停车供需同时考虑到当前时段泊位分配中的单时段泊位分配方法，并将本时段泊位匹配结果延伸到后续时段，从而提出共享泊位动态分配流程。对临时停车需求，以用户成本最小为目标确立优先泊位匹配的原则；对预约停车需求，以系统收益最大为目标确立在当前时段结束时统一分配泊位的原则。定义4个指标评价模型效果。 选择来源于成都市某共享停车APP的3个居住小区一天的数据，对模型进行实证研究以及灵敏度分析。研究结果表明：临时共享停车需求和提前预约共享停车需求所占比例在0.4~0.6时，泊位分配后总目标表现最好；将未来几个时段的供需同时考虑到当前时段中，泊位分配效果更好，且考虑的未来时段越多，泊位分配后总目标越好；在泊位分配时，为了较好地保证临时停车需求能够优先分配到泊位，往往会造成总目标变差。     

级配对橡胶沥青混合料空隙率的影响

橡胶沥青混合料被越来越多的用作面层材料,但是国内现行沥青路面设计、施工规范中都还没有橡胶沥青混合料专用级配的介绍,有必要进行相关研究。在室内使用旋转压实仪成型橡胶沥青混合料试件,通过对不同级配橡胶沥青混合料试件的空隙率测定,总结级配对间断级配橡胶沥青混合料空隙率的影响规律,并提出橡胶沥青混合料的各档料用量的取值范围。在保证较低沥青用量的前提下,实现对橡胶沥青混合料的空隙率控制,有利于对实际施工的理论指导。     

台风状态下码头护舷受力与吸能特点分析

分析了台风状态下的系泊船舶所受的环境力,并进一步建立了系泊状态下的平衡方程,采用模矢搜索法求解了平衡方程组,求解过程中,护舷的反力-变形曲线采用三次样条插值进行模拟,最终解出护舷的受力与吸能.在不同的波流夹角和不同的缆绳预张力的情况下,找出了护舷可能失效的波流夹角的危险区域,对护舷的受力规律进行了分析和总结,并计算了恶劣海况下,两种不同性能护舷的受力和吸能情况.     

洪泽湖航标防撞设施设计

根据洪泽湖南线3级航道最不利船型和碰撞分析,按现有单柱式航标桩基设计抗撞能力110t,设计了2种结构形式的航标防撞设施,经实船撞击试验,取得现场实测数据。结果表明安装防护设施能有效吸收船舶撞击能量80%左右;通过有限元模型计算,推算出的船舶撞击力大于现有规范参考值20倍左右;采用钢漂护舷防撞设计方案最优,能有效地保护现有航标。     

基于动态学习的泊位调度方案优化

泊位调度方案的制定要依据在泊船舶的占用泊位情况及预计在泊时间,确定其他待泊船舶的靠泊位置与靠泊时间.然而,预计在泊时间受水文气象等多种复杂因素的影响,且影响程度是随时间动态变化的,给泊位调度方案的制定增加了难度.对此,本文采用动态学习方法对在泊时间计算函数进行更新,再基于所得函数对泊位调度方案进行优化.并设计了包含船舶在泊时间动态学习及泊位调度方案优化的并行算法,前者为后者提供更新的在泊时间计算函数,后者的实际执行结果为前者提供学习样本.通过算例对模型有效性进行了验证,结果表明：加入动态学习过程,船舶在泊时间的计算偏差得以降低;优化方案的平均在泊时间缩短2.4 h,总成本降低11.1%.     

基于轨迹特征的船舶停留行为识别与分类

为准确评估大规模轨迹数据中的船舶停留活动，构建了两阶段船舶轨迹停留点提取策略，提出了特征驱动的船舶停留行为识别与自动分类方法；以距离、时间和轨迹点数量为约束条件构建了规则模型，检测了原始轨迹中的停留候选轨迹，引入孤立森林算法检测和去除异常离群点，提取了高聚集度的船舶停留轨迹集合；基于船舶靠泊和锚泊的时空特征，定义了轨迹点重复率、相邻点平均距离和最远点对距离3个指标，构建了新的轨迹相似性度量模型，量化了船舶停留轨迹点的分布特征和聚合程度，并利用K近邻算法完成了船舶锚泊行为与靠泊行为的自动分类；采用提出的方法处理了3个不同水域的船舶轨迹数据，准确获取了船舶停留行为的分类结果，并验证了船舶锚泊与靠泊在轨迹时空特征上的差异性，以人工标注结果为参考依据评估了船舶停留行为识别与分类的准确性。研究结果表明:船舶靠泊的轨迹点重复率在80%以上，最远点对距离和相邻点平均距离分别为6~11和1~2 m，船舶锚泊的轨迹点重复率在10%以下，最远点对距离和相邻点平均距离分别为150~250和8~10 m，说明轨迹点重复率、相邻点平均距离和最远点对距离这3个时空特征对船舶靠泊和锚泊具有显著的区分能力；提出的方法对船舶停留识别分类的正确率在98%以上，充分证明了其有效性；采用提出的方法可更新已有码头和锚地的空间位置，自动识别规则水域外的船舶异常停留和规则水域内的超长时间船舶异常停留，掌握在港船舶停留分布情况，识别不同季节、不同时段的热点码头和锚地，从而辅助优化港口规划布局和交通组织。      

角钢支承钢管架防撞设施的性能分析

为猎德大桥9#墩设计了角钢支承钢管架防撞设施.根据显式瞬态非线性有限元分析技术,考虑了碰撞中的材料非线性、几何非线性、接触非线性、运动非线性以及它们之间相互耦合的特性,用ANSYS/LS-DYNA软件建立了包含9#墩防撞设施和碰撞船的有限元数值仿真模型.仿真结果反映了角钢支承钢管架防撞结构的基本性能,碰撞的整个时间历程得以全面的模拟实现.获得了角钢和钢管不同参数变化的情况下防撞设施撞深、撞击力及吸能等参数的变化情况.从总体上说,撞深随着撞击力的增加而增加,防撞装置在抵抗撞击时,钢管起到主要吸能的作用,角钢的吸能值约为钢管的1/5.在设计时,钢管的直径不必设计得过大,角钢的尺寸设计应以撞深的要求为基础.     

25T型软卧车结构随机振动精细分析

利用随机振动高效算法与振型分解法相结合的车辆随机振动仿真系统,建立25T型软卧车包括车体、构架、轮对及弹簧阻尼元件在内的整车动力学精细模型,以美国AAR标准提供的六级轨道谱为动载荷,完成了该车结构的随机振动仿真计算,动力学方程数约20万个,得到较为详细的车辆结构随机振动响应,并讨论了轮轨不平顺造成激振能量的衰减过程.     

新型公路可导向防撞垫开发研究

针对目前市场上公路防撞垫价格较高的现状,依据薄壁管梁的吸能原理,设计了一种缓冲吸能梁,通过计算机仿真分析研究,确定了单个吸能梁的吸能能力.吸能梁与支撑架组装成防撞垫,该防撞垫具有可导向功能,并且可根据需要调整吸能梁的组数以满足不同的车辆碰撞速度要求,最大程度的保障车内乘员安全,该防撞点与国内外其他同类产品相比,其性价比...