省水船闸省水池及输水系统布置研究*

相比于常规船闸,省水船闸的省水池设计对输水系统的布置产生怎样的影响,阀门启闭次数翻倍、工作水头降低对输水时间的延长是否可控是关键的问题。通过水力计算和三维水流数学模型试验的方法对马店船闸省水池及输水系统进行研究,提出“闸底长廊道侧支孔”+“一级省水池”组合的创新型输水系统形式,其输水时间能够满足“设计输水时间不大于10 min”的要求,省水运行对船闸输水效率的折减符合设计预期,水流平稳,输水系统布置和省水池布置合理     

基于预瞄时间的斯坦利控制算法

斯坦利算法以前轮中心为误差基准,缺乏人类前视驾驶特性,导致方向频繁修正。同时,当前自动驾驶仿真方法与平台在拟真度上的局限,难以有效验证算法改进的实际效果。文章提出了一种最优预瞄理论与斯坦利控制算法相结合的“预瞄-斯坦利”控制算法,首先基于 Carla 仿真平台,创建了虚拟组合导航模块和车辆控制器局域网（CAN）通信模块;然后,建立了自动驾驶域控制器在环的仿真平台,并将“预瞄-斯坦利”算法部署在自动驾驶域控制器中进行了在环测试;最后进行了真实物理场景下的实车测试验证。结果可知,一方面通过对比硬件在环仿真和实车测试结果中的“斯坦利-实车”与“预瞄-斯坦利-实车”横向误差,表明了“预瞄-斯坦利”算法整体误差小于斯坦利算法;另一方面对比“预瞄-斯坦利-仿真”与“预瞄-斯坦利-实车”横向误差,验证了所创建的硬件在环系统的准确性和拟真度。     

大跨度钢混组合连续梁抗震性能及减隔震体系研究

以济南市凤凰路主跨245 m的组合钢箱梁桥为工程背景,采用全桥空间动力分析模型,对桥梁进行动力特性分析。在此基础上进行常规体系地震反应谱、时程分析,根据验算结果进行纵、横向减震体系优化设计,给出全桥减隔震体系力学参数,供相关桥梁参考。     

基于柔性时间窗的地铁货物车厢配置与装载优化

为缓解城市道路拥堵,提高城市物流系统周转效率,提出了利用地铁线路在非高峰时段开展货物运输;基于客货共载运输模式,在满足乘客出行需求的前提下,推算了各列车最多可挂载的货物车厢数,在此基础上进行货物车厢配置与装载方案优化;以列车货物车厢配置计划与货物装载分配方案为决策变量,考虑货物送达柔性时间窗与容量限制的约束条件,以配送服务惩罚和货物车厢挂载成本最低为目标,构建了整数线性规划模型,并利用CPLEX优化软件进行模型求解。试验结果表明：为满足4类不同送达时限货物运输需求,方案共配置货运车厢42节,运营总成本为16 970元;随着延迟送达惩罚系数增大,货物延迟送达率呈快速降低趋势,当延迟送达惩罚系数由5元·h^-1增加到100元·h^-1时,延迟送达率由22.50%降至8.75%,随着提前送达惩罚系数增大,货物提前送达率同样呈现快速降低趋势,当提前送达惩罚系数由0增加到40元·h^-1时,提前送达率由37.50%降低至3.75%,说明构建的模型对货物服务时效反应较为灵敏,同时有效满足货物送达服务时限要求;当某类货物惩罚系数增加时,该货物送达的提前率或延迟率会降低,整体表现为货物送达的准点率提高,服务水平得到改善,说明优化模型对不同类型货物的送达惩罚系数反应较为敏感;随着客运满载系数的增大,货物送达的准点率呈现递增趋势,货物送达提前率与延迟率总体上呈下降趋势,方案运营总成本也呈递减趋势,说明适当提高客运满载率阈值可以缓解部分列车运力,进而提高货物送达的准点率。     

基于时频Grad-CAM的调制识别网络可解释分析

针对时频深度学习调制识别方法存在可解释性差的问题,提出一种基于时频梯度加权类激活映射（Grad-CAM）的调制识别网络可解释框架. 该框架通过时频Grad-CAM可视化深度模型中隐含层的关键特征,从视觉上解释网络隐含层提取的时频深度特征对于正确与错误识别中的作用,揭示低信噪比环境下网络性能下降的内在机理,并通过量化和排序网络中每层不同卷积核的贡献值来判断网络的冗余程度. 仿真实验结果验证了基于时频Grad-CAM的调制识别网络可解释性框架的有效性;可解释分析结果表明,在低信噪比环境下,网络特征提取区域有大量噪声存在,且本文所测试的调制识别网络冗余程度较为严重.     

车载电缆终端应控管热老化特性及对绝缘性能的影响

为研究车载电缆终端应控管热老化条件下的特性及热老化作用下的电缆终端绝缘性能,首先,通过试验研究确定车载电缆终端应控管宏观介电特性及微观老化规律;其次,基于对热老化下应控管材料电导、极化和损耗特性测试进行分析,得到不同老化周期下的介电特性曲线;最后,建立考虑应控管老化特性的车载电缆终端电场有限元模型,并基于热老化下介电参数计算应控管电缆终端电场分布. 研究表明：140 ℃老化条件下电导率上升趋势最为显著,50 kV/m场强下电导率达到最大值1.1 × 10⁻¹⁰ S/m,高温（140 ℃）老化20 d时,相对介电常数达到最小值14.00,此外,热解反应过程中聚合物长链折叠、断裂等陷阱阻碍作用增强,介质损耗有所增大;在应控管官能团特性及微观形貌上,热老化导致应控管材料烯烃类聚合物发生热解聚反应,形成化学立体缺陷,且加剧应控管试样表面聚合物球晶的裂解以及无机氧化产物的生成,试样表面理化特性发生变化. 仿真发现,在热老化条件下电缆终端内部电场畸变区域呈现扩大的趋势,电场畸变区域沿应控管向终端高压方向不断爬伸,最终稳定在乙丙橡胶主绝缘层与应控管的交界处.     

大跨高低塔不对称斜拉桥抗震性能分析与评估

为了研究大跨斜拉桥的两阶段水准设防下的抗震性能,依托某大跨高低塔不对称斜拉桥,通过有限元模型建立了空间有限元模型,采用了反应谱和线性时程对比分析的方法。分析表明地震作用下,主桥的不利截面分别为双塔的塔底截面,其低塔受横向地震效应影响较大,高塔受纵向地震效应影响较大,设计配筋时应根据受力方向优化。     

不同墩柱形式的城市高架桥抗震性能研究

为研究不同墩柱形式对城市高架桥抗震性能的影响,选择合适的城市高架桥墩柱形式,依托3跨连续城市高架桥,采用SAP2000建立有限元模型,通过非线性时程分析结果对4种墩柱形式下城市高架桥的抗震性能进行分析。研究结果表明：城市高架桥双柱式桥墩设置盖梁和系梁会增大桥墩的横向刚度,使结构横向振动周期变小;桥墩设置盖梁和系梁会增大纵向地震作用下桥墩的受力;桥墩设置盖梁和系梁可以改变横向地震作用下桥墩的受力分布,使墩身弯矩变小,但会使剪力增大;盖梁和系梁的设置对摩擦摆支座和墩梁相对位移影响较小。研究成果可为同类型桥梁抗震设计提供参考。     

道路沥青老化评价方法研究进展

沥青是路面工程中常用的筑路材料之一,被广泛应用于中国高速公路和城镇道路中。在路面服役过程中,沥青材料会出现硬化变脆等老化现象,显著影响了路面的运营品质及服役寿命。为了进一步促进道路沥青老化评价方法研究的发展,以宏观性能测试、微观结构探测和数值模拟技术等老化评价方法为脉络,比较了各类评价方法的所属尺度和应用优劣。研究结果表明:现行的沥青热氧老化室内研究方法并不能很好地反映沥青的长期服役耐久性,而紫外老化的室内研究方法更加亟需标准化和规范化;紫外老化和热氧老化的差异在于化学键断裂机制不同,热氧老化主要是由于高温热分解导致化学键断裂,而紫外老化的引发是由于分子内所含的基团吸收了具有能量的紫外线,导致化学键发生断裂;宏观性能测试是构建沥青老化与性能衰退联系的直接研究途径,2类老化类型的宏观性能测试方法和评价指标不能完成等同和替换;荧光显微镜、原子力显微镜、傅里叶红外光谱等微观探测技术能够定性或者定量分析沥青的老化过程和改性剂的老化响应;采用分子动力学模拟和细观力学模型既能继承利用微观研究的精确结论,又可与宏观力学试验建立关联性,对沥青的老化过程进行数值表征,其研究结果能够为其微观演化规律和宏观性能特性提供参考;在实际沥青路面使用中,紫外老化和热氧老化是并行存在的,基于室外沥青路面老化监测的多因素复合老化应是沥青室内老化模拟研究的重点;融合多层次老化评价指标和数值模拟技术,建立多尺度沥青老化动态仿真模拟是沥青材料与数值模拟交叉应用的主要研究方向。     

基于热分析与低温光谱的沥青热可逆老化机理

为了研究沥青胶结料在恒定低温储存过程中产生的热可逆老化机理,运用调制式差示扫描量热分析(MDSC)和低温红外光谱(LT-FTIR)技术对沥青胶结料热信号与红外光谱的热历史依赖性进行了试验分析,以确定2种不同分子量的线性饱和链烃(C₂₀H₄₂和C₃₂H₆₆)对热可逆老化的贡献。研究结果表明:沥青恒定低温硬化并非所有沥青的固有特性,存在不受恒定低温热历史影响的沥青胶结料;低分子量的饱和长链烷烃(石蜡)因其与沥青具有较好的相容性,会通过扩散的方式随着恒定低温时间的延长逐渐从沥青基体中析出,从而导致沥青的恒温硬化现象;由于高分子量的饱和长链烷烃与研究采用的沥青在相同条件下相容性差,其石蜡与沥青的二相分离结构并没有随着恒定低温时间的延长产生明显的变化。与热分析相比,低温红外光谱技术可在较低的降温速率下直接用于测试固态沥青中的石蜡分子单元而不会产生热滞后效应。石蜡的结晶会导致红外光谱在735~715 cm^-1处形成吸收峰,且吸收峰信号随温度降低而增强。沥青中的石蜡初期(0~8 h)析出较快,随着时间延长,析出速率放缓,持续时间可长达72 h。通过试验的直接观测,确定了沥青中低分子量石蜡的持续析出或沉淀是导致所用胶结料热可逆老化的根本原因。