交互式水域环卫机器人的避障路径规划算法

为使交互式水域环卫机器人（Interactive Water Sanitation Vehicle，IWSV）在进行垃圾收集时成功捕获水中浮动垃圾并顺利规避水域障碍物，提出一种将基于采样的快速搜索随机树（Rapidly-exploring Random Tree，RRT）算法与速度障碍模型相结合的路径规划算法。利用双目摄像头基于视差定位法获取水域动态障碍物的位置坐标，利用IWSV搭载的感应元件获取其自身与障碍物的相对方位角，基于速度障碍法计算可成功避开障碍物的移动角度调整范围，对更优的RRT*算法中的随机采样过程进行进一步优化，得到改进的避障路径规划算法。考虑实际应用场景，引入抗积分饱和比例积分微分控制（Proportional Integral Differential Control，PID Control）法使航向控制器的控制效果更为精准有效。在实景测试时避障路径规划算法存在稳健性，基于到达时间（Time of Arrival，TOA）定位法进行仿真分析。仿真试验结果表明，该路径规划算法比RRT算法和改进前的RRT*算法路径规划效果更优，可靠性更好，可在较短时间内避障并得到较优移动路径。在实景测试时基于TOA的Chan算法更加符合定位估计需求，且IWSV本体感应装置的噪声测算宜在10 m以内。     

计算机辅助玻璃钢快艇型线设计及性能计算

本介绍了小型玻璃钢快艇的船型特点和设计特点，阐述了计算机辅助玻璃钢艇设计系统（Ａｕｔｏｆｏｒｍ系统）的功能、结构、程序设计方法及系统的实现。系统的开发充分发挥了Ｖｉｓｕａｌ ＦｏｘＰｒｏ的友好界面设计和强大的数据库功能以及在科学和工程领域应用最为广泛的ＦＯＲＴＲＡＮ的强大数据处理、计算功能。     

交互式水域环卫机器人的设计与实现

为了解决我国内河垃圾的收集与防控问题，贴合当下环保需求，设计一种解决水域环境、水域垃圾“消”“防”问题的内河垃圾清理机器人。机器人的结构设计包含上层云台、下层推进与收集部件。上层云台利用树莓派中的opensv模块进行图像自动识别，基于神经网络模型并结合图像位置标定算法获取垃圾在水域中的位置信息，基于RRT*算法实现机器人在小型水域中进行垃圾收集的自主路径规划；下层推进部件主要由3个无刷双向防水推进器构成，通过差速推动控制机器人在水域中全向移动；收集部件基于伯努利定常流动定律，通过漩涡自主吸收水域垃圾。该设计基于伯努利定常流动定律实现漩涡吸收垃圾，并结合当下先进的自动化技术，实现一种集水域漂浮垃圾收集、水域环境（图像、温度、p H、含氧量）信息实时监测为一体的机器人设计。     

列车端部吸能装置稳态阻抗力优化设计

为了对列车端部吸能装置的稳态阻抗力进行优化，对列车纵向碰撞模型加以改进，以此为基础，研究吸能装置实际吸能量与其稳态阻抗力的关系。发现吸能量随着阻抗力增大呈现先增大后减小的趋势，且吸能装置在碰撞结束时恰好用尽全行程的情况下其实际吸能量达到最大值。为了确定此时的阻抗力，通过动力学分析推导其理论最优阻抗力。以某列车在不同场景下对撞为例，计算发现各场景下吸能装置采用理论最优解时的吸能量均为各自对照组中的最大值，并对数值设计的可靠性进行验证。     

某深水通用型FPSO消防水管路系统支架整体强度分析

目前在工程问题中，对于管道支架强度的计算往往仅考虑单支架强度而忽略相邻支架整体强度。以某深水通用型浮式生产储卸油装置（Floating Production Storage and Offloading，FPSO）消防水管路系统部分管道为研究对象，采用CAESARⅡ管道应力分析软件提取管道支架荷载数据，分别对单支架受力的应力与变形情况和相邻支架整体受力的应力与变形情况进行计算与分析。在不同算例中，支架最大应力与变形同受力情况相关，但在相邻支架整体受力下，支架最大应力与变形均显著降低。结果表明，单支架强度的传统计算方式偏于保守。在实际工程中对于管道支架强度分析应综合考虑相邻支架整体强度。     

三维探地雷达道路隐性病害检测分析与数字化技术综述

道路服役数据信息是交通基础设施数字化建设与养护的关键，先进探测设备是获取道路服役数据信息的途径。近年来，三维探地雷达(3D Ground Penetrating Radar, 3D GPR)因其高效、无损等检测优势得到广泛应用，可为道路隐性病害数据获取提供重要支撑。基于此，对道路典型隐性病害类型与检测手段进行总结归纳。梳理了三维探地雷达技术原理、数据采集方法、数据处理及在道路工程检测中的应用；根据三维探地雷达图谱隐性病害特征与识别手段，重点分析人工智能技术在探地雷达图谱识别技术中的应用与发展。针对交通基础设施发展进程，展望基于探地雷达数据的数字孪生技术，主要介绍基于三维探地雷达数据的建模与模型仿真方法。该综述可为三维探地雷达道路隐性病害检测提供基础理论知识与实践方法借鉴，同时为基于三维探地雷达数据的数字化交通基础设施建设与道路养护决策提供参考。     

高温超导磁悬浮列车气动噪声特征仿真研究

气动噪声是高温超导磁悬浮列车噪声的主要来源，以新型高温超导磁悬浮列车1∶8缩比的8车模型为研究对象，基于大涡模拟（LES）方法和K-FWH方程，通过建立可穿透积分面对列车在500,550,600及650 km·h-1 4个速度级下的气动噪声特征进行数值仿真研究。结果表明：在U型轨道的约束下，列车周围的气动激扰主要集中在车顶两侧、尾车流线型及尾流区；偶极子声源主要分布在中车车顶表面两侧、尾车流线型及超导线圈后方，尾流区也是重要的气动噪声源区；列车辐射噪声频谱呈现“宽峰”（100～315 Hz）特性，随着车速提升，低频噪声能量增强；4个速度级下测点辐射噪声水平变化规律一致，噪声最大值分别为94.2,96.4,100.1和105.2 dB(A)；随着车速提升，四极子声源能量占比不断增大，当车速大于600 km·h-1时，16个测点的四极子声源平均能量占比超过90%。研究成果可为高温超导磁悬浮列车气动声学优化设计提供参考。     

基于渐进失效理论的碳纤维/泡沫夹芯设备舱底板强度仿真

设备舱底板在列车行驶过程中会受到气动载荷与石子冲击的影响，其强度直接影响到设备舱内的设备安全。文章基于渐进失效分析理论和刚度退化模型，在验证仿真建模的准确性后，建立了碳纤维/泡沫夹芯设备舱底板的静强度与低速冲击工况下的有限元模型。基于有限元模型分析了设备舱底板在5种静强度工况下的失效因子、应变和失效载荷，讨论了200 J、300 J、400 J、500 J的冲击能量以及100 mm、200 mm、300 mm的冲头直径对设备舱底板抗冲击性能的影响。结果表明，设备舱底板满足静强度要求，其失效载荷为63.0 kPa,最大失效因子及最大应变位置位于螺栓孔周围；冲击接触力峰值、上面板凹陷深度及各铺层的基体失效面积随冲击能量的增加而增大，而冲头直径的变化对设备舱底板的低速冲击性能影响较小。