货运繁重公路的车辆荷载谱和疲劳车辆模型

为研究货运繁重公路的车辆荷载谱和疲劳车辆模型, 基于佛山平胜大桥的动态称重系统采集的多时段车流数据, 归类出了车辆荷载谱的10类代表车型, 分析了代表车型的轴距、质量、轴重和超载数据, 以及沿不同车道的车辆和轴重分布特性, 提出了可用于钢桥疲劳评估的车辆荷载谱; 以疲劳加载率最大的六轴车辆为原型, 基于疲劳损伤等效原则分别提出了桥梁单向重载车道的疲劳车辆模型和简化疲劳车辆模型。计算结果表明: 平胜大桥呈现货运繁重公路的典型特征, 车辆日均通行总量达到了45 065veh, 约为《AASHTO LRFD》定义的日均通行量20 000veh的2.3倍; 疲劳车辆在全部交通流中的比例为51.6%, 为《AASHTO LRFD》定义的20.0%的2.6倍; 货车占疲劳车辆总数的45.2%, 主要分布于重载车道, 而且通行货车超载比例占到相应车型的30%⁷0%, 最大超载货车达到了132.5t;两轴货车超载率为29.0%, 等效质量达到17.5t, 后轴等效轴重达到12.1t, 因而不能忽略两轴货车的疲劳加载贡献。对比《AASHTO LRFD》五轴标准疲劳车辆模型(前轴轴重为2.6t, 中间双联轴和后面双联轴的单轴轴重均为5.4t) 和简化标准疲劳车辆模型(前轴为2.6t, 中轴和后轴均为10.8t), 提出的六轴单向疲劳车辆模型总质量为33.1t, 前轴轴重为3.6t, 中间双联轴和后面三联轴的单轴轴重均为5.9t;简化单向疲劳车辆模型的前轴轴重为3.6t, 中轴和后轴分别为11.8、17.7t;针对重载车道提出的六轴疲劳车辆模型总质量达到了36.5t, 前轴轴重为4.0t, 联轴中的单轴轴重均为6.5t;对应的重载车道简化疲劳车模型的前轴轴重为4.0t, 中轴和后轴轴重分别为13.0、19.5t。     

区域综合客运通道多方式竞争力博弈模型

为了研究综合客运通道内多方式价格竞争对市场分担率与利润的影响, 基于非集计NL模型与博弈理论, 构建了各客运方式市场分担率与运输价格关系的双矩阵博弈模型。以成渝通道为基础, 研究了高速铁路和高速公路大巴2种典型运输方式不同情景下的市场竞争均衡价格与分担率的变化特征。分析结果表明: 在采用双矩阵博弈模型所计算的均衡价格条件下, 高速铁路和高速公路大巴平均市场分担率分别增加了56.15%和80.58%, 有利于发挥二者的规模效益; 当出行模式结构相同时, 时间价值的变化会影响运营利润和市场分担率, 随着时间价值系数的增大, 高速铁路的平均运营利润增加34.60%, 平均市场分担率增加9.98%, 同时高速公路大巴平均运营利润减少29.70%, 平均市场分担率减少3.49%;对于出行时间处于劣势的高速公路大巴, 适当降低票价有利于增加营运利润; 该博弈模型的计算结果符合区域综合运输通道客运市场实际变化规律, 高速铁路和高速公路大巴不可能通过无限制降价的方式来追求最大利润, 运营利润都呈现先增后减的趋势, 在某个价格下运营利润最大; 该博弈模型具有价格均衡解, 在外界情况变化时, 通过博弈高速铁路和高速公路大巴价格可以达到利润最优状态。     

基于模型系统工程在全舰计算环境集成框架的应用概览

“全舰计算环境”（TSCE）作为当今软件密集型复杂武器系统的典型代表,需要从研制模式上转变传统的系统工程实践,采用基于模型的系统工程（MBSE）解决方案,从以文档为中心转变为以模型为中心,实现系统的快速开发以应对需求和环境的变化。首先,介绍MBSE的发展概况及国内外相关研究情况,然后,结合TSCE集成框架并参考经典的V模型,梳理系统工程过程,初步建立各个阶段与美国国防部体系结构框架（DoDAF）视点或模型的对应关系。重点讨论为了得到合适的TSCE系统模型应该采用的建模规范和标准,主要包括：系统建模语言（SysML）、可扩展标记语言（XML）模式、面向服务架构（SOA）、业务流程模型与标注（BPMN）、军事想定定义语言（MSDL）、联合作战管理语言（C-BML）等。形式化建模方法的应用预期将在构建TSCE集成框架的过程中发挥重要作用。     

海洋污损对螺旋桨叶切面性能影响的数值模拟

通常情况下,舰艇螺旋桨桨叶表面为抛光金属材质,没有涂装防污涂层,使得桨叶易受到海洋污损生物的附着和侵蚀,然而污损对螺旋桨性能的影响研究较少。采用CFD方法对污损螺旋桨叶切面流场分布进行数值模拟,在污损生物群落中选取藤壶作为污损对象,并在几何层面上进行直接建模。计算结果表明,污损使得叶切面边界层分离更早、分离区域更大,进而使得叶切面升阻比显著降低(最大降低了近90%),从而导致螺旋桨推进效率大幅降低;当藤壶高度超过一定阈值后,藤壶的继续生长对叶切面升阻力的影响变得较小。     

考虑行程时间约束的快速公交网络可靠性

在分析快速公交网络特性的基础上,构造了快速公交网络重图模型和可靠性指标矩阵,同时建立了行程时间可靠性约束模型.然后采用组合优化的方法,建立包含可靠性指标和行程时间约束的快速公交网络的双层规划模型,其上层模型以系统最小资金投入为目标,下层模型满足用户平衡并以用户广义出行费用最小为优化目标,给出了求解算法.最后进行了简单网络的算例测试,计算结果表明,该模型能更好地评估快速公交网络性能.     

综合交通信息对小汽车通勤出行链的影响研究

为了量化综合交通信息对小汽车通勤者的诱导效果,实施网络调查获取出行行为数据,分析了调查数据的统计特性,并对比有无综合交通信息时通勤出行链的时间、空间和结构特征,然后,基于SP数据建立通勤者在综合交通信息条件下出行选择行为的网络广义极值模型(NGEV模型),并利用BIOGEME软件包进行求解.通过分析参数标定结果,得到如下结论:综合交通信息下通勤者进行复杂出行链选择公共交通的概率更低,小汽车通勤出行链(私人交通模式)在泊位数充足的情况下转向其他交通模式的倾向性较明显.     

船舶吊舱SSP推进电机的无模型自适应矢量控制方法

考虑具有不确定动态和航行中负载变化与海况干扰的船舶吊舱SSP推进电机控制问题, 提出了一种无模型自适应矢量控制方法, 推导了SSP推进电机的动态线性方程, 设计了基于速度跟踪误差无模型自适应矢量控制器和进行了收敛性证明, 在线调整伪偏导数, 保证了推进电机控制系统跟踪误差一致有界, 并对比了无模型自适应矢量控制器与自整定PI矢量控制器的控制性能。计算结果表明: 基于复合无模型自适应矢量控制的SSP推进系统在恶劣海况下转速平均振荡小于6 r·min^-1, 转矩平均振荡小于8.20×104 N·m, 机动航行时对应的值分别小于7 r·min^-1与1.08×105 N·m, 而采用自整定PI矢量控制时, 在恶劣海况下转速平均振荡达到13 r·min^-1, 转矩平均振荡达到2.13×105 N·m, 机动航行时对应的值分别达到12 r·min^-1与2.81×105 N·m, 因此, 复合无模型自适应矢量控制下的转速与转矩抖动和稳态运行静差较小, 具有良好的动态响应。     

混合式航空货运网络优化

为了优化具有点-点式与轴-辐式混合特征的航空货运网络, 基于航空货运企业的OD流量, 构建了双层优化模型。上层模型以货运企业总运输成本最小为目标, 优化航空货运网络结构与配置运力, 下层模型计算均衡状态下各航段上的货物流量。选取顺丰航空服务的14个城市的相关数据对双层优化模型进行验证, 以设置4个枢纽机场为前提, 分别对使用4、5、6架全货机的货运情况进行分析。分析结果表明: 3种情况下北京、上海、南京、深圳4个机场均被设置为枢纽机场; 当使用4架全货机时, 全货机分别被安排在北京-南京、北京-深圳、上海-深圳、南京-深圳的航段上, 4个枢纽机场的快件中转率分别为24.3%、24.2%、47.8%、14.9%, 南京机场的快件中转率最大, 深圳机场最小; 当使用5架全货机时, 第5架全货机被安排在北京-上海航段上, 其余4架全货机的航段没有变化, 4个枢纽机场的快件中转率分别为38.6%、50.9%、44.3%、11.9%, 上海机场的快件中转率最大, 深圳机场最小; 当使用6架全货机时, 各枢纽机场间的航段上都有全货机, 4个枢纽机场的快件中转率分别为38.5%、74.0%、79.5%、10.2%, 南京机场的最大, 深圳机场的最小。可见, 南京是典型的中转型枢纽城市, 而深圳是典型的腹地型枢纽城市; 货运需求大的城市的机场易被确定为枢纽机场; 枢纽机场与非枢纽机场都可能中转货物; 距离较近的2个机场可能会同时被确定为枢纽机场。     

沥青混合料的变速拌和功率测试与拌和流变模型

为了定量评价沥青混合料的和易性与深化认识其强度构成的演变机理, 基于沥青混合料的常规拌和设备, 自行开发了一种变速拌和功率测试装置V-P-Mixer, 进行了沥青混合料的拌和流变特性试验。针对不同沥青用量(0~8%)的AC-13C型沥青混合料, 在不同拌和温度(130℃~170℃)和不同拌和速率(20~50 r·min^-1)下进行了拌和功率测试, 绘制了功率-速率流变图, 建立了黏塑性拌和流变模型, 并以拌和黏度的倒数定义了和易性指数。分析结果表明: 拌和消耗的电流、电压和有功功率的波动误差分别为2.25%、0.11%和5%, 重复再现误差为0.25%, 测试数据稳定、可靠, 可用来表征沥青混合料的拌和功率; 拌和流变模型服从线性的Bingham黏塑性模型, 流变直线的斜率可以表征沥青混合料的拌和黏度, 定义斜率的倒数为和易性指数; 拌和温度每升高10℃可降低拌和黏度和提高和易性指数10%~20%;沥青用量的增加会增大拌和的黏度和阻力, 每增加1%降低和易性指数5%~25%;从强度构成的演变机理来看, 碎石决定了内在塑性极限, 沥青决定了黏性强度。     

终端区空域结构调整对进场交通流的影响

根据终端区空域运行规则, 采用网络理论建立了终端区空域网络模型, 基于终端区航空器微观行为建立了空中交通流跟驰模型和等待模型, 基于NetLogo仿真平台进行了仿真试验, 分析了不同入度分布的空域结构对交通流的影响。仿真结果表明: 当密度小于等于0.075架次·km^-1, 速度大于等于0.04 km·s^-1时, 交通流处于自由相; 当密度为0.075~0.200架次·km-1且速度大于等于0.04 km·s^-1时, 交通流处于畅行相; 当密度大于0.200架次·km^-1, 小于最大密度时, 交通流处于拥塞相; 随着航班波作用的减弱, 交通流进入反向畅行相, 之后进入反向自由相; 当进场交通流分布一定, 入度值依次为2、3、1时, 交通流速度小, 密度大, 拥塞消散最慢, 入度值依次为3、2、1时, 交通流速度大, 密度小, 拥塞消散最快。可知, 增大空域网络上游关键节点的入度, 使进场交通流提前完成汇聚, 有利于交通流快速运行, 增大交通流量; 减小空域网络下游关键节点的入度, 有利于交通流在达到拥塞相后快速完成消散。