基于STAMP/STPA的LNG船对船过驳系统安全性分析

针对LNG船对船过驳作业具有高危险性和高复杂性的特点, 探究在作业过程中其复杂系统部件发生异常交互的安全性问题, 基于系统理论和控制理论构建LNG船对船过驳系统的STAMP控制关联模型, 将船对船过驳系统拆分为多个层次结构, 形成约束控制和反馈, 并采用系统理论过程分析STPA方法, 识别过驳作业中的系统级事故、系统级危险, 以及潜在的不安全控制行为, 构建考虑了人工控制器的过驳系统致因场景分析模型, 从系统控制缺陷、反馈缺陷和协调缺陷3个方面提出了系统中的22个致因因素。结果表明, LNG过驳系统中潜在致因因素众多, 传感器系统失效、控制阀失效和操作员人为因素等是引发多个系统级危险的重要原因, 并从致因因素出发提出安全控制措施。该方法应用于具有人、软件、设备等大量交互的船舶过驳动态作业中, 不仅克服了仅关注关键部件故障和不能包含系统动态行为的局限性, 同时还考虑到系统中未发生故障组件之间的不安全交互相关问题。      

曾家岩嘉陵江大桥船撞设防标准研究及防撞方案设计

为判定曾家岩嘉陵江大桥所处的风险等级,以确定桥梁的设防船撞力标准,参考《重庆市三峡库区跨江桥梁船撞设计指南》,对该桥梁在目前、近期和远期的年碰撞频率和倒塌频率进行计算分析,与可接受的风险准则进行了对比,并通过建立桥梁、船舶精细化的三维有限元模型,采用动力数值模拟方法计算桥墩在不利撞击工况下的船撞力,从而确定了桥墩的船撞设防标准。同时为了避免桥墩局部损坏,降低碰撞事故中的船舶损伤,实现对桥梁和船舶的双重保护,提出了设置固定式复合材料防撞护舷的防撞方案。     

大跨连续刚构桥-船撞击动力响应研究

以某高速公路新建连续刚构桥为工程背景，采用非线性有限元分析方法，通过大型通用非线性有限元程序LS-DYNA建立全桥有限元模型和1 000 t船舶模型，对船-桥碰撞动力过程进行模拟，以确定船-桥碰撞过程中碰撞力的大小，并将有限元计算结果与规范经验公式进行比较。结果表明：船-桥碰撞过程中，船艏发生较大变形，吸收大部分的能量，将动能转化为势能；碰撞过程具有明显的非线性波动特征；各个规范经验公式计算的船撞力差异较大，且规范经验公式具有一定的局限性，有限元分析法能完整再现船-桥碰撞结构内部动力学过程，弥补规范经验公式的不足。     

智能船舶船岸协同实验关键技术研究

为解决智能船舶实船实验困难、成本高和航行风险大等问题,选取封闭水域建立智能船舶船岸协同模拟系统.通过分析系统的功能需求,设计了系统整体架构及功能模型,研究了智能船舶船岸协同实验实现的关键技术,并在智能船舶运动建模中加入风力干扰,提升了船舶运动模型的精确度.利用船岸协同实验系统,在实验水域中进行了智能船舶操纵性实验、静态障碍物避碰实验以及路径跟踪实验.实验结果表明,运动模型仿真结果减少近50%误差,回转实验中在有风和无风2种条件下几乎无旋回速度和船速的改变,实际航行轨迹与参考轨迹的偏差也在0.2~1 m以内,满足智能船舶实验需求,为智能船舶的航行验证提供了基础实验平台.      

泉州后渚大桥船撞力试验研究

利用 Buckinghamπ定理 ,提出了进行船撞缩尺模型试验的相似判据和主要相似系数。以泉州后渚大桥为实际工程背景 ,通过模拟船撞的缩尺模型试验 ,研究了实际船撞力的大小。试验结果与各种技术规范公式计算结果的分析比较表明 ,美国 AASHTO规范的设计船撞力与试验结果最为接近 ,而中国现行规范规定的设计船撞力数值则明显偏低     

江海直达船船首入水砰击研究

基于有限体积法的数值仿真方法对3种不同江海直达船船首的入水砰击问题进行了研究。建立包含气、水流场的三维有限元模型,研究了在自由液面的变化、空气层的作用下、不同垂向速度时3种船首入水砰击问题。结果表明,数值计算仿真的方法可以有效地模拟江海直达船船首入水过程中自由液面和空气层的变化情况。在此方法下,相同速度时西瓜首的砰击峰值优于其他船首形式。     

JK90S可调喷嘴涡轮配机特性的研究

以JK90S可调喷嘴涡轮与WD615.50型柴油机配机试验数据为基础,对采用GT-POWER建立的配机仿真模型进行了校验,使仿真的发动机参数和涡轮的进出口参数与试验值误差小于5%。采用校正后的GT-POWER配机仿真模型,对经过调节喷油量后的WD615.50型柴油机与JK90S增压器的配机运行工况进行仿真计算,确定了可调喷嘴涡轮随发动机工况变化时的最优开度脉谱图。     

赤水河节能航标工作船设计

基于船型研发的成果及实绩,对赤水河山区河流航道节能航标工作船的设计要点进行阐述,主要涉及船舶主要要素、型线、总体布局、结构设计以及节能设备选型等方面.实船航行测试显示,相比于母型船在相同功率下设计航速提高30％以上.     

英德浈阳大桥船舶撞击力标准值比较研究

由于现行各船撞力经验公式计算的结果差异较大、设计值不统一,而无法直接应用于桥梁的防撞设计,因而必须结合有限元仿真计算,并综合考虑船桥碰撞各因素来确定。该文借助Ansys/LS-DYNA非线性有限元分析软件,对英德浈阳大桥进行船撞数值模拟,计算了不同工况下的撞击力,讨论了不同水位、不同角度以及船头不同碰撞部位对船撞力的影响。并将数值模拟得到的船撞力和国内外规范经验公式的计算结果进行比较分析,进而确定该桥船舶撞击力的标准取值。     

基于模糊PID的恒张力控制助力铺排船航迹跟踪

铺排船的施工作业精度直接影响长江航道治理工程的质量,文中针对长江航道铺排船作业过程中排布铺设轨迹平均误差较大,常规的锚绞车力矩控制系统难以实现减少航迹误差的情况,提出在原有控制系统基础上增加对锚缆张力的控制,保证锚缆在各种水域条件下和铺排状态下始终保持张紧状态,以提高锚绞车力矩控制效果。文中基于模糊逻辑的思想,对锚缆张力设计了一种模糊PID控制的恒张力控制策略。经过应用于实际作业中发现,在原控制系统中增加模糊PID恒张力控制策略后,排布铺设的轨迹平均误差减少了59%。     

适于交通方式划分的NL模型巢式层次结构研究

为准确把握Nested-Logit模型（NL模型）在交通方式划分中的应用,以交通方式巢式层次结构为研究对象,在分析交通方式选择影响因素和各交通方式之间的相关性的基础上,根据人们在选择交通方式过程中首先考虑因素的不同,构造了不同的交通方式巢式层次结构方案,并提出基于拟合优度度量的判断方法优选巢式层次结构方案。根据实例旅客出行调查数据,利用SAS软件对拟合优度度量系列组进行比较分析,分析结果表明：基于拟合优度度量构造的巢式层次结构更能反映交通方式选择的真实性,克服了NL模型层次结构明显的主观判断偏离客观实际的缺陷。     

不良气象微环境对机场道面抗滑性能影响分析

不良气象微环境直接影响机场区域道面使用性能及安全性.在剖析不良气象微环境作用机理基础上,利用环境舱模拟道面结冰试验,探究了不同气象微环境条件下的关键控制因子与摩擦系数的耦合作用规律,建立了水膜、积雪、结冰厚度与道面的抗滑性能预测模型.研究结果表明:厚冰道面摩擦系数介于0.09～0.15,抗滑性能最差;薄冰+水、厚冰+水...     

洗扫车清扫液压系统热平衡研究

针对洗扫车作业过程中液压油温过高造成的液压系统运转不正常的问题,在理论分析的基础上运用AMESim软件建立液压系统的热力学模型,对其热平衡特性进行仿真分析,并依据仿真结果为清扫液压系统匹配合适的散热器。在建立模型的基础上,针对产热和散热部件进行优化分析,为液压部件选型提供参考。仿真结果表明,优化方案合理。     

大型桥梁施工预测控制系统研究

为了保证实际施工中结构各节段在构形和受力状态两方面逼近施工节段合理状态,避免事故发生,确保工程高效、安全、优质,基于归一化映射规则,研究灰因和白果,提出了适应任意灰序列的灰预测模型NGM(1,1);研究遗传算法的随机摄动法,提高向前滚动优化效率;研究强度、稳定性的同步分析技术,保证施工过程强度、稳定性安全。在此基础上,论述了大型桥梁施工控制系统的理论特色,以实例说明了其应用,论证了其正确性。     

营运长途客车驾驶员疲劳累积规律及模型研究

研究营运长途客车驾驶员的疲劳累积规律是保障公共交通安全的需要.针对黑龙江省海伦市营运长途客车驾驶员,设计疲劳累积随车实验,采集驾驶员状态视频及驾驶员感知判断能力、自我主观疲劳评价等指标,利用视频分析处理软件将驾驶员状态视频转化为PERCLOS-P80值,以此作为疲劳程度的衡量指标.分别从原始疲劳和驾驶疲劳2个方面,对营运长途客车驾驶员疲劳累积规律进行分析,得出原始疲劳与前1d的实际睡眠时间呈负相关、与驾驶时间差呈正相关;驾驶疲劳与原始疲劳及连续驾驶时间呈正相关、与累计休息时间呈负相关的结论.建立了疲劳累积与驾驶员工作、休息时间的关系模型,运用回归技术对模型进行标定,其拟合优度达到0.929.在此模型的基础上,对不同原始疲劳值的驾驶员提出了连续驾驶时间的风险临界值(F=0.3时),给出了营运长途客车驾驶员工作休息建议,为其安全驾驶提供指导.      

发动机连杆工艺设备选型的可拓评价研究

针对某发动机企业的连杆生产线设备选型决策问题,应用可拓学的优度评价方法建立了设备选型的非线性多指标决策模型,构建了评价指标体系,对发动机连杆工艺设备方案从技术、经济、生态环境、安全健康等方面进行了综合评价,并根据评价结果进行了设备方案的选择。实际应用表明,采用基于可拓理论的评价模型解决生产线成套设备的选型问题是可行的。     

大跨径悬索桥主缆安全系数的研究

为研究主跨1 000m以上大跨径悬索桥主缆安全系数的取值问题,建立西堠门大桥(主跨1 650m的两跨连续梁悬索桥)空间几何非线性有限元模型,分别按照各国的荷载标准对模型进行加载,计算结构在荷载作用下的内力及位移,并根据相应的规范进行荷载组合,计算出主缆相应的安全度,采用Wyatt公式进一步计算模型考虑主缆二次应力后的安全系数。计算分析结果表明,大跨径悬索桥主缆安全系数可由2.5降低至2.3,从而给出了大跨径悬索桥主缆容许应力安全系数2.3的建议值。     

南昌红谷隧道管段浮运过程风险节点数值模拟及分析

红谷隧道是目前国内第一座在流速大、水位落差大的江河中部用沉管法修建的隧道,浮运施工难度大。为确保管段及邻近建筑物在浮运过程中的安全,需要对管段浮运过程中的风险节点进行分析。采用数值模拟的方法对管段浮运过程中各风险节点的管段所受水流力进行分析,计算软件采用Fluent,计算模型基于RNG κ-ε紊流模型,管段上的水流阻力可通过计算软件直接提取。根据数值模拟结果,结合浮运施工方案中设备拖航能力,对浮运施工方案提出建议,其中管段浮运出坞流速要求低于0.6 m/s,管段浮运出坞后转体流速要求低于0.8 m/s,管段浮运过南昌大桥流速要求低于1.0 m/s;而原施工方案中回旋区转体存在风险,经优化方案后,新回旋区流速能满足管段转体与系泊要求。     

基于改进的可拓学模型的城市道路隧道交通安全评价

为提高城市道路隧道的交通安全性,克服运营隧道安全评价难以进行定量分析的不足,根据改进的物元可拓学模型和变权理论,建立城市道路隧道交通安全评价模型,基于相关规范和已有研究成果,构建评价指标体系和指标定量分析标准。运用该模型进行实例分析,结果表明： 实例隧道1的交通安全等级为“低/3级”,偏向等级“较高/2级”; 实例隧道2的交通安全等级为“较高/2级”,与2座隧道的实际运营状况比较相符。将所建模型与其他常用评价模型进行对比分析,验证其实用性。从指标综合权重可以看出,路面亮度的均匀性和车型混杂率对评价结果影响较大。