排阵式交叉口几何设计与信号控制协同鲁棒优化

针对排阵式交叉口在实际交通波动环境中存在车辆滞留排序区,运行效率稳定性难以保障的问题,提出了鲁棒优化方法,平衡交叉口运行的效率和稳定性。在分析排阵式交叉口运行特性的基础上,指出了其运行效率波动性与交叉口几何设计、信号控制、交通需求、饱和流率和运行车速这5个因素有关。确定了将交通需求、饱和流率和运行车速这3个客观波动因素作为模型的输入参数,将几何设计和信号控制这2个可受设计人员控制的要素作为模型的优化控制变量进行协同优化的模型框架。在此基础上,以交叉口车均延误条件风险值最小为目标,考虑了各流向车道数、信号相位相序、排序区车辆清空等方面的约束条件,构建了基于情景的鲁棒优化模型,并建立了遗传算法对模型进行求解。通过案例分析,对鲁棒优化模型的置信水平取值和算法准确性进行了分析,证明了算法可以使目标函数收敛到最小值,并基于蒙特卡洛模拟对优化效益进行了检验。研究发现,所建立的几何设计与信号控制协同鲁棒优化模型可实现在交通需求和供给的波动下,对排阵式交叉口的车道功能、排序区长度以及主、预信号控制进行协同优化。相较于确定性的设计方法,在平均延误层面基本维持原有水平,但对延误标准差和最大值有着较为明显的改善,案例中分别减少了48%和23%。     

基于模糊滑模理论的水面航行器减摇控制

水面航行器运动控制系统中存在很多不确定因素,难以对其建立精确的数学模型,针对这一特点,将模糊滑模算法运用到水面航行器减摇控制中,使控制器保持滑模算法对参数摄动和外界扰动不灵敏、反应迅速和鲁棒性强的特点.同时,引入模糊控制对滑模控制器的抖振进行优化,减弱对舵机和鳍机的机械磨损.在充分考虑舵角和航速等约束条件下,设计分离型舵鳍联合减摇模滑模控制器,进行Matlab仿真对比研究.仿真结果表明:设计的模糊滑模控制器能使船舶具有良好的航向保持和减摇效果,同时,系统抖振相比单独使用滑模控制器明显减弱.     

基于船舶火灾蔓延态势的路径规划算法研究

船舶作为海上一个独立的建筑实体,非常容易发生火灾。本文以63500DWT油船船舱作为研究对象,通过对火灾蔓延模拟仿真实验数据进行图表分析,得出了在不同工作条件下在固定检测点位置的温度,CO浓度和烟气浓度变化规律。对基于火灾实时态势的导航网格动态生成方法以及对应的逃生路径规划方法进行研究,得出动态更新导航网格的具体算法,并对传统A*算法路径节点选择问题进行改进,得出适应船舱火灾蔓延信息的最短逃生路径规划算法,通过实验验证,该算法寻路效率更优。     

科考船雷达桅杆减振设计

为防止雷达桅杆振动过大影响雷达桅杆上设备的正常使用,对其进行减振设计.采用有限元方法对某科考船的雷达桅结构进行有限元建模和详细的振动特性分析,在此基础上开展减振设计,使雷达桅杆的振动大幅下降.提出的计算设计方法和所得结果对此类船型的雷达桅杆设计具有重要的参考价值.     

海洋工程用中厚板高强钢Q460E焊接工艺及性能

针对焊接机器人应用于海洋工程领域厚板焊接中的可行性和焊接工艺进行研究,设置焊接方案和技术参数并进行分析.采用海洋工程领域常用的高强钢Q460E,对焊接机器人焊接过程中的重要参数"侧壁停留时间"进行试验优化研究,结果表明,焊前预热温度为150℃,焊接速度为190mm/min～210mm/min,焊后后热温度为250℃,保温2h,同时配合焊接机器人摆动速度250 mm/min、侧壁停留时间1.2 s～1.4 s时,能获得良好的焊接接头,抗拉强度达到620 MPa,屈强比达0.8.在侧壁停留时间为1.2 s～1.4 s的情况下对预热温度分别为120℃和90℃的工况进行试验,结果表明,当将预热温度降至90℃时,焊缝冲击韧性仍能满足标准的要求.对于对结构性能要求不高的场合,推荐采用该预热温度.     

2020年世界船舶市场评述与2021年展望

回顾了2020年世界经济、航运、造船市场,并对2021年船舶市场进行展望。2020年新冠肺炎疫情席卷全球,全球经济整体呈现负增长,导致航运各细分市场情况迥异,除集运市场年底火热外,其他市场均处于低迷状态。新船交付量整体大幅回落,与去年同比减少约31%,市场出现大面积撤单现象,仅海工市场基本面向好。新船建造市场受疫情影响,与2019年同期相比下跌约11%,散货船是今年交付量中唯一呈现增长的船型。2021年预计世界经济同比大幅反弹,航运市场需求将强于供给,市场形势总体将优于2020年;同时,考虑到疫情对市场的影响效应短期持续,预计世界船舶市场将逐步趋于理性,主要船型的新船订单量将朝着长期均衡方向逐步恢复增长,并且绿色和智能依旧是未来的大方向。     

某型极地破冰船的艏部线型优化

极地破冰船首部线型的优化设计,既需要考虑在冰区作业时的破冰能力,又要兼顾其在敞水域中的航行性能.该文基于不同的冰阻力预报经验公式,对冰阻力和破冰船首部特征参数进行敏感性分析,提出破冰性能较佳的首部特征参数取值范围,并兼顾敞水域阻力性能进行首部线型优化.经过敞水域中的模型阻力试验验证和冰区中的阻力数值模拟验证,优化方案在敞水域中设计航速附近的阻力增加约2％,但在不同层冰厚度下、破冰航速时的冰阻力下降7％～12％.     

多目标协同下长江上游航道承载力评价*

为了进一步深化长江航道承载力的相关研究,探求航道的提升潜力,基于生态、经济、水资源配置和防洪多目标协同下航道承载力概念,以长江上游广阳坝河段为例,根据航段特性,结合影响因素互适机理,针对性地选择评价指标,初步构建航道承载力评价模型体系,分析计算该河段3.5、4.5及6.0 m航道水深下航道承载力综合评价值。结果表明,6.0 m航道水深下承载力状态最佳;广阳坝河段在综合考虑上述目标影响后,对于航道水深还有一定的提升空间。     

山区河流航标船系泊锚石系统失稳机制试验研究*

山区河流具有水流湍急、流量与水位变幅较大等特点,常导致航标船失稳、移位以及漂移破坏等,给船舶航行造成重大安全隐患。选取长江上游典型事故河段,从锚石阻水面积、锚石质量、水深、流速以及缆绳角度等因素,开展航标船系泊锚石系统失稳机制试验研究。研究结果表明：从锚石形状角度,扁平锚石具有重心低、底面积大和阻水面积小的优势,相比于同质量的方形锚石具有更强的稳定性和极限拉力;从水流和缆绳角度,随着弗劳德数和缆绳角度的增加,航标船系泊锚石系统稳定性越差,其中缆绳角度越小其稳定性越好;提出极限拉力与水深、流速及缆绳角度等因素的关系式。为山区河流航标船系泊锚石结构布置提供理论支撑。     

LNG码头靠船墩布置

LNG码头平面设计中,最为重要的是靠船墩位置的设计。针对常规靠船墩位置的设计是按照规范的系数要求选取的,但较难适应所有LNG船型的靠泊。研究如何提高靠船墩对各种LNG船的靠泊适应性：分析LNG船的仓容分布、储罐类型和外型特点,介绍LNG船靠泊准则,并结合某海外1万～22万m3LNG码头工程论述靠船墩的布置。得出如下结论：合理的靠船墩位置不是关于工作平台对称的,而应适当增加船尾方向的靠船墩与工作平台的距离。