基于运营性能的高速铁路大跨度桥梁健康管理探讨

面向我国高速铁路大跨度桥梁结构特点和管养现状,研究提出基于运营性能的高速铁路大跨桥梁健康管理总体思路。通过高速轨检车轨道几何周期巡检结果和有砟道床捣固指数,建立基于灰度理论的捣固指数预测模型,为桥区有砟轨道线路养修提供依据。基于健康监测数据,分别引入ARMA模型、神经网络法及三分之一倍频程谱方法对桥梁结构整体状态实时预警。提出梁端伸缩装置和大吨位支座桥梁关键部位专项监测技术,构建了基于钢轨横向偏移量和伸缩装置疲劳应力变幅的梁端伸缩装置评定方法,以及基于累积位移的支座耐久性预测与评估方法。研发了基于BIM的大跨度桥梁故障预测与健康管理系统,提出了桥梁状态分层分级评估方法,融合多源数据进行历史趋势分析、故障诊断与预测,为实现高速铁路大跨度桥梁健康管理奠定了基础。     

基于CAN总线的船舶柴油机状态监测系统

针对传统船舶柴油机状态监测系统数据采集时间较长的问题,提出一种基于CAN总线的船舶柴油机状态监测系统,系统硬件包括测控节点模块、收发器模块;系统软件配置为柴油机状态监测软件,通过硬件与软件相结合实现了船舶柴油机的监测系统,为了证明该船舶柴油机状态监测系统的数据采集时间较短,将该系统与基于LonWorks总线的船舶柴油机状态监测系统、基于基金会现场总线的船舶柴油机状态监测系统、基于PROFIBUS总线的船舶柴油机状态监测系统进行对比实验,实验证明该系统的数据采集时间最短,说明该系统更适用于船舶柴油机的状态监测。     

黄土地区抗滑桩嵌固段桩前被动土拱形成演化过程试验

抗滑桩是大型交通基础设施中稳定边坡和治理滑坡的主要手段之一，嵌固段桩前被动土拱效应是影响抗滑桩水平承载力的重要因素，被动土拱的形成演化过程是抗滑桩水平抗力调整的关键。通过几何缩尺比例为1∶15的抗滑桩物理模型试验，对桩前被动土拱的形成演化过程进行了探究。根据抗滑桩桩前被动土拱和模型试验系统的对称性，自主设计土压力传感器的布设方案，以保证在试验过程中对桩前土体各测点的x和y方向土压力分布规律进行实时采集；采用千斤顶对模型桩施加水平荷载，对加载过程中抗滑桩嵌固段桩身弯矩、桩前土压力及桩前土体应力变化规律进行了分析。绘制桩前土体应力云图并对桩前被动土拱拱轴线进行了拟合，同时采用数值模拟方法进行对照分析，以揭示桩前被动土拱的演化过程。结果表明：①桩身弯矩和桩前接触土压力均在嵌固点下4倍桩宽处附近出现极大值，后随埋深逐渐减小；②桩前被动土拱是由相邻桩对桩前土体的相互作用使主应力发生偏转而逐步形成的，其演化过程可分为初步形成阶段、承载阶段和破坏阶段；③桩前被动土拱拱轴线呈抛物线形式，随埋深逐渐增大形成被动土拱所需桩顶位移随之增大；④同一埋深处桩前被动土拱矢跨比随桩顶位移增加而逐渐变大，在承载阶段土拱矢跨比随埋深逐步减小。     

多状态并联冗余支路的船舶电机伺服控制研究

为解决传统冗余支路船舶电机伺服控制方法存在控制精度较低的不足,提出多状态并联冗余支路的船舶电机伺服控制研究。基于被控参量的获取,利用传感机构以及参数的计算,对控制器进行编译,利用伴运行模式,实现船舶电机伺服控制器的驱动与执行,完成多状态并联冗余支路的船舶电机伺服控制研究,试验数据表明,提出的控制方法较传统控制方法,控制精度提升44.63%,适合与多状态并联冗余支路的船舶电机伺服控制。     

现浇混凝土桥梁支架智能化实时监测装置的研制

传统的支架应力和位移监测方法为离散式监测，离散监测与支架垮塌的突发性不相适应。通过传感器高频率采集应力、位移、加速度等结构参数，发射器实时无线传输到软件平台，事先设置预警值并及时预警，从而实现了智能化实时监测。按照位移相等原则，通过测试悬挂重锤的位移，减小风力影响、并对风力引起的水平位移进行修正，简便地实现了高空支架的位移实时监测。该装置在龙岩东环高速公路现浇混凝土桥梁支架中进行应用，取得了良好的效果，具有较大的推广价值。     

结合状态观测与遗传算法的船舶路径预测控制

为实现具有速度不易测﹑模型不确定﹑受外界因素干扰﹑输入需约束及优化等特点的欠驱动船舶的路径跟踪，提出带状态观测的模型预测控制（MPC）。在限制条件下利用MPC求解性能指标函数，处理舵角优化﹑舵幅与舵速约束问题。设计扩张状态观测器（ESO）对环境干扰和模型不确定项进行估计，提高MPC的性能。通过预测未来估计误差，利用遗传算法在线调节ESO参数，提高估计性能。基于指数函数建立速度观测器，避免速度不易测。稳定性分析和仿真试验结果表明，采用该结合状态观测的MPC船舶路径控制方案，当速度和干扰均未知时，船舶仍能跟踪上参考路径，舵角平滑且始终在约束值内，MPC控制精度和ESO估计精度均得到提高。研究结果说明该方案是可行的、有效的。