智能船舶安全研究的热点问题分析与展望

近年来,随着自主导航、传感器、通信和网络技术的成熟,智能船舶的研究迅速发展。2023年9月,第33届欧洲安全与可靠性会议在英国南安普顿成功召开。会议主题聚焦于在互联世界中构建安全的未来,特别关注智能船舶安全性。在对514篇会议论文（其中19篇涉及智能船舶安全相关主题）进行全面分析的基础上,结合前2届会议情况,以及国内外近十年的相关研究,总结了智能船舶安全研究领域的4个热点问题：①自主性水平与相关法律法规：随着船舶自主性的提升,现有法律体系需要更新以适应新技术,研究集中在界定智能船舶的自主性水平,并探讨相应的法律和监管框架;②远程操作中的人因问题：远程操作引入了新的挑战,研究聚焦于设计远程操作系统,以减轻操作员的心理负担,提高沟通效率,并提供有效的决策支持以确保安全;③智能船舶风险评估：该研究领域致力于使用先进技术进行更精准的安全和风险评估,包括运用多维传感器数据、实时监控和多样化的数据分析模型;④人工智能与机器学习的应用：二者被视为智能船舶安全领域的创新方向,研究重点在于利用这些技术进行故障预测、航行路径优化和自动化安全监督。通过分析现有文献,从4个关键角度对未来智能船舶安全研究方向进行了展望：①通过采用基于模型的系统工程方法进行船舶安全分析,可以从设计初期开始识别并消除潜在的安全隐患,同时促进跨学科团队的协作,以提高安全与可靠性分析的精确性;②人因风险分析方面,认为功能共振分析方法更适合处理智能船舶这类复杂系统,通过评估系统功能之间的相互作用,识别故障并制定预防措施;③为了提高紧急情况下的干预效率,需要研究开发能辅助操作员迅速、准确作出决策的支持系统,同时须考虑到操作员的心理和生理状况;④应用人工智能和机器学习深化理论,开发能在复杂海洋环境中作出精确决策的自主决策模型,以及能整合多种数据源提供精确天气预报和航线优化的先进算法。     

基于有限混合零截尾事故预测模型的事故多发段判别方法

为了准确判别事故多发段,有针对性地提出安全应对措施以提升道路交通的安全水平,针对零值缺失交通事故数据并考虑其异质性特点,在单零截尾负二项(ZTNB)模型的基础上建立有限混合零截尾事故预测模型(FMZTNB)。应用R软件对单零截尾负二项模型中的参数进行估计,采用马尔科夫链蒙特卡洛算法(MCMC)对FMZTNB预测模型参数进行求解,并采用Gelman-Rubin收敛统计量对抽样结果进行检查。选择事故风险水平分别为低、中和高的9个路段,分别用2种模型对交通事故次数进行预测。综合观测到的事故次数和相应的事故预测模型结果,采用经验贝叶斯方法对事故相对多发段进行判别。最后采用事故次数一致性检验、判别点段一致性检验和排序一致性检验3种检验方式对判别结果对比分析。结果表明:基于事故率的事故相对多发段判别方法存在较大的不一致性,基于零截尾负二项预测模型的路段事故相对多发判别结果明显优于基于传统负二项预测模型的结果。整体上,基于有限混合零截尾事故预测模型的事故相对多发路段的判别结果高于基于单零截尾负二项分布模型的判别结果。     

正交异性钢桥面疲劳分析方法研究综述

正交异性钢桥面构造细节复杂且构件间大量采用焊缝连接,在反复交变车辆载荷的作用下存在突出的疲劳开裂风险,而疲劳试验通常被认为是研究正交异性钢桥面疲劳性能的最直观有效手段。但疲劳试验周期长、成本高,直接应用于工程实践的局限性较大。为此,大量研究者基于数值模拟提出了名义应力法、结构热点应力法、局部应力法和断裂力学法等疲劳性能评价方法。这几种评价方法的原理和应用场景各不相同,并各有优缺点及其适用条件。     

制动盘摩擦面热损伤的形成机理分析

热斑、疲劳裂纹和应力开裂是钢铁制动盘摩擦面在服役过程中存在的热损伤现象,是导致疲劳裂纹失效的重要起因。研究摩擦面热损伤的形成机理对于防止制动盘的热损伤失效具有重要意义。采用有限元计算与理论分析相结合的方法,研究了制动盘热斑、裂纹和应力开裂3种热损伤的形成机理、影响因素。重点分析了热斑形成的温度条件和材料的组织变化、裂纹的形成和扩展规律以及5种约束所形成热应力的分布规律。     

基于出租车GPS大数据的城市热点出行路段识别方法

连续两个出租车 GPS定位点之间的时空间隔使得乘客上下车的位置必然介于一个线性区间内,据此提出轨迹线密度方法,用于在位置界限模糊的热点出行区域进一步搜索热点路段.利用成都市出租车 GPS数据,借助核密度估计分析出租车上下客位置的时空特性;基于轨迹线密度方法,计算了成都市春熙路商圈的路网密度值,划分路段热点强度,识别出了热点路段的位置,结合实际的出行需求分布完成方法有效性的验证.结果表明,本文所采用的方法能够有效识别出行需求旺盛的城市热点路段,不仅可以为出租车司机寻找客源提供重要的参考,还能够在交通相关部门选择出租车停靠站的位置时提供数据支持.     

等壁厚钢管桩横向焊缝应力集中系数的数值模拟

大型海洋工程结构多常用钢管桩,在钢管桩的制作和安装过程中通常会产生环向对接焊缝,由管节偏位引起的环向焊缝应力集中现象是焊缝疲劳热点应力评估和焊缝疲劳安全分析的重要影响因素.通过实用近似分析方法,研究在轴向拉力和平面内弯矩单独作用下等壁厚对接焊缝应力集中间题,得出等壁厚拉弯构件对接焊缝应力集中系数的近似计算公式;根据对钢管桩模型案例的试算,该近似公式的计算结果与ANSYS有限元数值模拟结果非常接近,可供实际工程参考.     

基于谱分析LNG船典型热点疲劳可靠性分析

  目的  现代LNG运输船的营运寿命通常不少于40年,相比于平均营运20~25年的其他类型商船而言,其船体结构会承受更多的交变应力,因此,有必要对LNG运输船的疲劳强度进行分析。  方法  采用谱分析法对17万立方米级LNG运输船疲劳强度分析。针对均匀满载出港和正常压载出港2种装载工况以及营运于北大西洋海区疲劳环境条件40年设计寿命的要求,通过谱分析得到累计疲劳损伤和预估疲劳寿命,对一些不满足要求的关键区域进行优化。  结果  结果显示,经优化后该船型船体结构疲劳性能满足设计要求。  结论  本文给出了对提高结构疲劳性能在建造和营运阶段可采取的质量控制建议,可为大型LNG运输船疲劳强度的研究和对相关船体结构质量的控制提供参考。     

不同载重量散货船结构形式研究

通过有限元直接计算,对不同载重量散货船要求采用不同结构形式从理论上进行了一定分析说明.具体针对双层底板架, 底边水舱, 以及底墩下纵桁等结构进行分析, 找出热点应力所在之处, 并根据热点应力形成原因, 得出结构形式上的应对方法.     

基于VOSviewer的隧道工程领域研究进展知识图谱分析

随着基础设施建设力度的不断加大,隧道工程建设得到了空前发展。利用文献可视化软件VOSviewer对CNKI中收录的2001—2020年学术期刊进行统计,分析了近些年该领域文献发表数量、热点关键词等信息,并构建了关键词及作者机构结构图谱。结果表明： 1）从发文数量来看,近20年,隧道工程领域发文数量持续增长,大致经历了缓慢增长、增长和快速增长3个阶段; 2）隧道工程领域的研究大多以团队的形式参与研究,研究团队中通常有部分研究者发文数量占到了绝对领先,这些研究者一般也是研究团队核心; 3）可视化聚类分析结果得出目前隧道工程领域的研究热点主要集中在施工技术、特殊岩土和不良地质、稳定性分析、隧道类型、风险控制及动力分析等研究方向; 4）今后高精度勘探、机械化施工、隧道防排水体系、衬砌结构开裂、不良地质灾害预测、智能化建造等将成为新的关注方向。     

双面V形角焊缝焊接细节热点应力集中系数

该文以某钢桁结合梁斜拉桥为研究背景,基于外推法和Dong氏法,研究了双面V形角焊缝焊接细节热点应力集中效应,确立了热点应力计算方法,分析边界条件、网格划分对热点应力集中系数的影响。结果表明:边界条件对计算结果影响不明显,网格划分密度对计算结果影响较大,需予以重视。