基于水均衡方法的隧道涌水量概率预测

准确预测隧道的涌水量对保证隧道施工安全、降低隧道工程风险及防排水设计具有重要意义。采用降水入渗法,结合蒙特卡洛随机模拟技术,对河北省水峪隧道的涌水量进行概率研究。首先,确定了涌水量计算公式中三个随机变量的分布类型及数字特征;对各参数进行了1000次随机实现,获得了涌水量的分布直方图,取其置信概率为5%对应的值作为预测结果。研究结果表明,隧道涌水量服从正态分布,均值、预测值分布为56.215m^3/d和89.340m^3/d。该研究为隧道涌水量预测提供了一种概率分析方法,具有一定的参考价值。     

碳达峰视角下的机场航空器碳排放预测

机场的航空器碳排放是民航碳排放的主要来源之一,早日实现机场航空器碳排放达峰有 助于加快推进绿色民航建设。以厦门高崎国际机场为例,首先采用改进的ICAO方法测算了2019 年机场航空器碳排放量;然后,运用情景分析与蒙特卡洛模拟方法预测了厦门机场航空器碳排放 达峰可能性、峰值与影响因素。结果表明：2019年厦门机场航空器在起降循环阶段共产生碳排放 33.8万t,2035年碳排放最多可达45.3万t;在绿色发展和技术突破情景下,2035年前均可实现航 空器碳排放达峰,且技术突破情景下达峰更早、峰值更低;航空器滑行时间和生物燃油替代率是 碳达峰的最重要影响因素;机场可从优化场面运行、加强规划引领等方面减少机场航空器碳排 放,实现机场航空器碳排放顺利达峰、早日达峰。     

牵引变电所馈线电流的概率模型

基于随机过程理论,采用数值分析方法,通过对大量实测数据的统计分析,用β-函数拟合牵引变电所馈线电流的概率密度.采用蒙特卡罗法,获得了牵引变电所馈线电流的子样,为牵引变电所馈线电流的过程分析提供了大量信息.牵引变电所馈线电流的仿真结果与实测数据的比较表明,二者的统计规律基本相同,说明所采用的方法是有效的.     

星载激光脉冲水下光斑分布的研究

利用半解析Monte Carlo方法.计算了星载激光脉冲水下光斑的分布状况.采用修正Heny-ev-Greenstein函数表示大气和海水信道的散射相位函数.计算结果表明:水下光斑的大小与卫星高度、水下深度及大气、海水的散射强度有关;在不考虑卫星与地球相对移动的条件下,水下300 m深度光斑半径可达6 km;发射机所发射光子仅有84%～88%能够到达水下接收平面;星载激光水下光斑分布不能视为大气和海水各自散射所引起光斑分布的简单叠加.     

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综合评述了活动－出行行为研究方法和存在的问题,引入贝叶斯结构学习和参数估计方法,辅以基于活动的出行行为分析理论、非集计建模方法和SP/RP数据融合方法,提出了基于贝叶斯结构学习和参数估计方法的出行行为与TDM策略互动关系分析方法的框架,探索了改进已有研究方法的途径。研究表明,贝叶斯理论可以将居民的个人属性及隐性非样本信息在出行行为预测中充分表达,并解决MNP等复杂非集计模型的参数标定问题。将贝叶斯理论与已有的出行行为分析方法相结合,可以使出行行为预测更为精确、全面和灵活,从而更加准确地描述活动－出行决策行为与TDM策略的互动响应关系,为制定有效的TDM策略,缓解城市交通供需矛盾提供理论依据。     

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路网容量可靠性是评价路网综合性能的重要指标之一,已越来越受到路网规划者和交通管理者的重视,而现有评价方法大多在确定路网最大容量过程中并没有综合考虑服务水平的约束。本文为在路网容量可靠性评价中更好地体现出行者及管理者对服务水平的要求,新建了基于服务水平约束的路网容量可靠性双层规划模型,以行程时间增量系数和饱和度系数为约束构建上层规划,结合用户路径选择行为的特点,选用SUE(随机用户平衡)分配模型作为下层规划。采用遗传算法和Monte Carlo 仿真相结合的方法求解容量可靠性模型。并给出了算例.计算结果表明,该模型能够较好地体现不同服务水平要求下的路网容量可靠性,并为城市路网规划、管理及路网性能的改善提供依据。     

信号控制交叉口机动车绿灯间隔-安全可靠度曲线簇

为了提高信号控制交叉口(以下简称为“交叉口”)的安全性,提出一种基于安全可靠度的交叉口机动车绿灯间隔计算方法,并绘制面向工程应用的绿灯间隔-安全可靠度曲线簇. 首先,对经典的交叉口绿灯间隔计算方法进行了归纳;其次,推导出基于安全可靠度的绿灯间隔计算方法公式并对各影响因素进行敏感性分析;再次,基于Monte Carlo算法模拟反应时间与车辆减速度的交互过程,对模型进行求解;最后,根据模拟结果,绘制了典型交叉口宽度 (15~35 m)、车辆运行速度(15~40 km/h)及安全可靠度(50%~95%)取值下的交叉口绿灯间隔-安全可靠度曲线簇.结果表明：经典的交叉口绿灯间隔计算方法的核心缺陷在于未考虑车道组内车辆行为参数的随机性;交叉口绿灯间隔受多个因素影响且服从正态分布,绿灯间隔对反应时间(32.46%)及车辆减速度(24.68%)的敏感性最强.将安全可靠度引入绿灯间隔计算过程中,一方面提供了一种基于概率论的计算思路与方法,另一方面为定量地分析交叉口绿灯间隔的安全性提供了依据.     

基于免疫进化算法的发动机悬置系统稳健优化

在分析各种优化方法优缺点的基础上,建立发动机悬置系统六自由度动力模型。以六自由度方向的解耦率为最大优化目标,以各悬置点三向刚度为设计变量,选用免疫进化算法对发动机的悬置刚度参数进行优化,最后用Monte Carlo法对悬置系统进行稳健性分析。结果表明,优化解不仅能保证六自由度方向的高解耦率,还能保证悬置系统的稳健性,提高了产品的质量。     

考虑过街行人运动轨迹不确定性的人-车碰撞概率预测方法

为了准确预测人-车冲突中的碰撞风险,研究了利用碰撞概率评估人-车碰撞风险的预测方法。基于车辆运动特征建立车辆运动学模型,通过采集行人实际过街运动轨迹并提取不确定性特征,采用一阶马尔科夫模型和高斯白噪声建立行人随机运动模型,在此基础上构建人-车冲突距离模型;运用蒙特卡洛抽样,提取行人过街过程中的人-车最短距离和碰撞时间（time to collision,TTC）分布特征,通过拟合这些特征来估算最短距离和TTC的概率密度函数,建立人-车碰撞概率预测模型;结合2起人-车深度事故案例和3种不同制动特性的自动紧急制动（automatic emergency braking,AEB）系统,对比验证人-车碰撞概率预测模型的有效性。结果显示：建立的行人随机运动模型,其模拟的行人运动速度的均值和标准差与实际值的绝对误差在2%以内,模型精度较高;在事故案例仿真中,车辆与行人在发生碰撞时刻对应的碰撞概率为100%;在车辆加装AEB的仿真中,激进型AEB,法规型AEB以及保守型AEB在触发时刻对应的碰撞概率分别为超过了80%,在30%~40%之间,以及不足5%,这表明人-车碰撞概率预测模型可有效预测2起真实案例中行人和车辆在不同时刻的碰撞风险,且与使用固定触发阈值的AEB相比,建立的人-车碰撞概率预测模型能够更加准确直观地反应人-车碰撞风险。     

基于BP神经网络-Monte Carlo法的结构可靠性分析

  目的  船舶结构极限承载能力不足会导致海损事故,为此提出改进AK-MCS法,用于船舶结构极限强度可靠性研究。  方法  通过引入信息熵中的学习函数H对样本点进行二次寻优,以提高最佳样本点的质量,从而提高Kriging模型的精度和更新效率;采用K折交叉验证替代AK-MCS法的迭代停止准则,解决原本迭代停止准则过于保守的问题,以有效避免发生过学习和欠学习状态,从而以较少的样本点训练Kriging模型,实现对极限状态函数的高度拟合。使用非线性振荡器数学模型进行验证,并将改进AK-MCS法应用于船舶板架的极限强度可靠性研究。  结果  仿真结果表明,改进AK-MCS法调用有限元模型的次数比原方法减少了38%,验证了改进AK-MCS法的求解效率和精度。应用结果表明,该方法的计算精度最高,且调用有限元仿真次数比原方法减少32%,验证了改进AK-MCS法在船舶板架极限强度可靠性研究中的适用性和高效性。  结论  使用改进AK-MCS法研究船舶板架极限强度的可靠性,可评估船舶实际航行中局部结构尤其局部较危险结构的失效概率。