船舶航速优化综述

从航速优化模型、油耗预测模型、航速优化模型求解方法与船舶能效管理系统方面, 分析了国内外航速优化研究现状, 探讨了航速优化存在的问题, 并针对这些问题提出了建议。研究结果表明: 在航运市场持续萎靡的情况下, 经济航行将被更广泛应用, 针对航速优化的研究仍然具有重要的意义; 在航速优化模型方面, 目前多集中在以碳排放政策、不确定因素的影响、排放控制区政策、船队调度等为单一优化目标建立航速优化模型, 优化目标主要为成本最小化和利润最大化, 未来应将航速与航线、纵倾、船队部署联合优化, 考虑多种不确定因素、多种优化目标建立航速优化模型; 在油耗预测模型方面, 预测模型主要分为白盒模型、黑盒模型和灰盒模型, 白盒模型具有更好的可解释性, 黑盒模型的预测性能更好, 灰盒模型弥补了白盒模型和黑盒模型的缺点, 将成为未来的研究重点, 未来应基于精确的船舶数据和先进的人工智能算法进行数据学习, 提升油耗预测模型预测准确性; 在优化算法方面, 由于航速优化模型的复杂性, 大多采用启发式算法进行优化求解, 这种算法可以减少优化求解时间和提高求解质量, 未来需要探索更加精确高效的求解算法; 在优化策略方面, 采用大数据分析可以识别天气对航行的影响, 动态优化策略可以补偿环境因素引起的扰动, 能够进一步提升船舶能效水平; 在船舶能效管理系统方面, 船舶能效管理系统主要包括航行数据采集、数据传输、数据储存、数据分析与智能决策等功能, 由于其成本高昂, 目前尚未在船舶上大规模运用。     

多网融合条件下市域列车开行方案编制方法

为解决铁路系统中市域铁路与其他制式轨道交通之间列车的到发时序及运能的匹配性问题,研究了多网融合条件下的市域列车开行方案编制方法。考虑枢纽站的跨制式换乘客流需求,根据客流的时间分布特征及不同乘客的时间价值对客流精细划分,以最小化列车总运营成本、旅客广义总出行成本、跨制式换乘客流对研究线路的短时冲击性为目标;考虑列车满载率、各时段区间通过能力、各类时间间隔、列车到发时刻、不同时段各类旅客的换乘协调性等约束,构建了分时段精细化编制列车开行方案的多目标非线性整数规划模型。采用线性加权法将多目标转化为单目标,引入模糊精英保留策略并对逃逸能量更新策略进行非线性化处理,以改进基本哈里斯鹰算法,降低算法陷入局部最优解的可能,提高模型的求解质量。以台州市域铁路S1线及其衔接高速铁路的相关数据为例进行实验,结果表明：与算法初始解相比,模型的总目标函数值降低36.7%;与基本哈里斯鹰算法相比,列车运营成本、旅客总广义出行成本、模型总目标函数值分别降低8.09%,7.04%,7.56%。验证了所设计的算法适合模型的特点,且具有较高的求解质量;所建模型可在不同时段兼顾列车运能与乘客换乘效率,有助于提升多网融合条件下不同制式轨道交通之间的协同作用。     

基于半导体制冷救生艇造水装置Matlab仿真

在海难事故发生时,淡水对于救生艇上人员生存安全具有非常重要的意义.结合救生艇的海洋工作环境,对半导体制冷结露空气造水装置进行改进,设计了1种适用于全封闭式救生艇的小型化造水装置.该装置主要特点是通过半导体热端对海水进行加热,并用加热后的海水加湿空气.根据该造水装置的原理改进了造水装置产水率的数学模型,并运用Matlab软件对该装置的产水率进行数值计算,得到各个工况下该装置的产水率.结果表明,通过增加加湿过程,造水装置的产水率相对于传统方法在夏季可以提高67.4%,冬季可以提高600%,该装置解决了传统造水方法在冬季无法提供乘员的基本用水问题.由于采用海水加湿会导致淡水中含有少量盐分,但是含有少量盐分的淡水并不会伤害人体.     

水运工程船载智能化固结仪的研发与应用

在水运工程勘察中，固结试验是常用测定土的压缩性参数的室内试验方法，也是研究土的强度及结构关系的重要手段。固结仪是室内土工固结试验的主要仪器设备。在分析国内外现有固结试验设备性能的基础上，针对现有固结仪体积大、噪声大、抗晃动性能差、智能化程度低、不适用于水运工程船载实验室使用等问题，研发了一套已获得实用新型专利的船载智能化固结仪。试验表明：该仪器不仅性能稳定、量测精度高，且具有结构简单、操作简便、智能化程度高、船载性能优越等特点。新型船载智能化固结仪具有广阔的市场应用前景，特别适用于移动类的土工实验室。     

高速公路上跨斜桥阴影效应的调控方法研究

为了改进高速公路上跨斜交桥梁在桥下产生的阴影效应的调控方法，从视觉参照系的角度对桥下视觉环境进行分析，建立基于驾驶人因的交通安全评价指标，并提出改进思路，即将桥下道路分为识别段、接近段、桥下段、驶离段，通过在路上设置醒目的限高架，路侧设置多频率、多尺寸的视线诱导系统，实现桥下弱视觉参照系增强和斜视觉参照系矫正，并根据道路设计速度、桥梁宽度及斜交角，确定阴影效应的调控方法。将改进后的交通工程设施应用到实际案例，结果表明高速公路桥下道路交通安全等级显著提升，证明了优化方法的有效性。     

成达万高速铁路渠江特大桥主桥桥式方案研究

成达万高速铁路渠江特大桥跨越渠江，为新建成都—南充—达州—万州高速铁路重点控制工程。结合线路、行洪、通航、环保等情况，提出(128+248+128) m连续刚构部分斜拉桥、(48+112+248+112+48) m钢管混凝土桁架组合梁斜拉桥、(128+248+128) m连续刚构拱桥3种主桥桥式方案，分别从桥梁的景观效果、经济性、施工难度、技术创新性、碳排放及后期养护维修等方面进行综合比较，(48+112+248+112+48) m钢管混凝土桁架组合梁斜拉桥具有景观好、经济性能优、碳排放少及具有技术创新等优点，选定其作为推荐桥式方案。该桥建成后，将为高速铁路桥梁智造提供一个方向，为同类桥梁设计提供借鉴。     

卡接型结构在船舶地台架的应用分析

分析现有船舶地台架型式的不足，结合实船特点和常用材料，研发卡扣附件，开发卡接型结构船舶地台架，并可实现卡扣式花纹钢板的制作与安装。新型结构具有标准化、单元化和实施方便等优点，但后续应根据市场发展优化其选材和型式，使其具有更好的应用可行性。     

弹射冲击荷载下高速铁路路基振动加速度时频特性

高速铁路具有运营时速快、平顺性高等特点，将其作为列车机动发射站坪具有一定的优势，其振动加速度作为高铁路基结构破坏的关键参数有重要的研究价值.借助ANSYS有限元分析软件，结合弹塑性理论并引入三维一致粘弹性人工边界及其边界单元，建立半无限长无砟轨道-路基-地基非线性耦合静力学分析模型；在此基础上进行模态分析，得到了模型系统的振型、固有频率，进而建立了动力分析模型，并对比弹性地基梁板模型进行模型验证；基于上述动力分析模型，结合弹射冲击荷载得到了各结构层加速度时域信号；最后，基于EEMD-HHT变换对加速度信号进行时频分析.研究结果表明：各结构层加速度在荷载突变处取得瞬时加速度峰值，在0.17 s处取得加速度幅值；各结构层加速度成分主要分布在0～20 Hz，其中，2 Hz及10 Hz两处有明显峰值，且在2 Hz附近分布最为集中；自密实混凝土层、底座板、基床表层几乎没有发生加速度成分的吸收，而基床底层及以下有较大幅的吸收，因此，应重点关注0～20 Hz超低频范围内的基床表层及以上结构层的动力响应.     

船载多功能渗透仪及试验方法

在水运工程中，土的渗透系数是重要设计指标，工程意义重大。目前，被广泛应用的渗透系数测定方法具有局限性，其智能化、精准性、可操作性及环境适应性亟待提高。为了解决此问题，研制了一套船载多功能渗透仪，并在曹妃甸某海上勘察项目进行应用的对比试验。结果表明，该渗透仪不仅适用于船舶晃动的环境，还采用自动化、智能化设计，使其能够在实验室内模拟土体原位应力状态的条件下测定土样的渗透系数；不仅具有操作方便、测试精准、自动化程度高等优点，并且转变仪器的使用方法还可以测试土的静止侧压力系数。     

不同优化类型组合预测模型在沙漠软土路基的应用

某沙漠重载铁路工程，地势低洼路段雨季易积水，加上原有高地下水位的长期浸泡和植物根系的有机分解积累，形成了淤泥质或泥炭质软土地基；运用理论分析、现场监测等方法，从权重分配合理性和子模型组合结构两方面探讨组合预测模型的精度优化效果，开展沙漠淤泥质软土路基沉降预测研究。结果表明：双曲线法、三点法、指数曲线法、泊松曲线法、BP神经网络5种预测模型均能达到较高水平的拟合程度；变权重组合预测模型、引入鲸鱼优化算法的自适应权重组合预测模型、滚动动态组合预测模型对于预测精度、效果的提升较小；引入BP神经网络的误差补偿组合预测模型，极大程度地降低了人为建立子预测模型组合结构所产生的精度影响，在沙漠淤泥质软土路基中具有更优的预测精度及效果。