仿真技术在舰船动力装置生命周期中的应用研究

  目的  在充分分析舰船动力装置总体设计研究现状的基础上,指出现有动力装置设计方法中存在缺乏从多学科耦合角度进行仿真和优化,从而制约设计质量提高的问题,有必要开展动力装置多学科集成优化理论、方法及关键技术研究。  方法  建立舰船动力装置多学科集成优化设计系统框架,并对动力装置多学科优化技术、现代设计工具技术、协同仿真、支撑环境、设计软件开发等关键技术进行深入研究。  结果  给出了有效的解决方案。  结论  研究成果能为开展舰船主动力装置多学科集成设计优化提供一定的参考,同时为舰船动力装置设计水平的提高奠定一定的基础。     

过饱和状态干线协调控制策略适用性研究

续进式绿波协调和同步式绿波协调,均为经典干线协调控制策略。我国传统使用的续进式绿波协调策略,已无法满足高饱和度交通流的需求,甚至会对复杂多变的交通状况产生负面影响。续进式绿波控制在过饱和状态的失效机理,是由于续进式协调控制中上游交叉口先放行,当下游交叉口排队未完全消散时,导致上游绿灯初期放行车辆的二次停车,造成延误增大甚至排队溢出。过饱和状态时,同步式绿波协调更有利于车辆连续不间断地通过交叉口群,车速越高则绿波带越宽,控制效果越显著。以此为基础,基于 Vissim 仿真的建模分析,对比分析了不同交通饱和度,尤其是过饱和状态下,2种干线协调控制策略效果,并对结论进行了实例验证。     

机车编组方式对列车再充气特性的影响

为量化机车编组方式对重载列车再充气特性的影响, 结合神华铁路万吨重载列车纵向动力学试验结果, 对万吨重载列车再充气特性进行分析, 并利用基于气体流动理论的空气制动系统仿真方法, 建立列车空气制动系统模型, 通过试验对比验证仿真系统的准确性, 对不同机车编组、多机车不同滞后时间和不同减压量的再充气过程进行仿真。计算结果表明: 列车头部机车数目增加对首车再充气特性影响较小, 2种编组列车的副风缸压强差值小于15kPa; 单编列车充风时间是3辆机车编组充风时间的2.4倍; 当机车集中于列车前部时, 充风时间缩短量与机车数目增加量非正比关系, 即3辆机车集中编组的充风时间不是单编列车充风时间的3/10;机车数目对于充风时间的影响完全取决于编组方式, 分散编组减压50kPa的充风时间较集中编组节省37%~75%, 机车集中编组减压110kPa的充风时间是分散编组的1.5~3.5倍, 分散编组常用全制动的充风时间为机车集中编组的30%~63%;从控机车滞后时间对充风时间影响较小, 充风时间增长量与滞后时间相近; 得到4种机车编组方式不同减压量的充风时间的二次拟合函数, 随着减压量的增加, 4种机车编组的充风时间增长缓慢。     

新概念穿梭艇自航模操控系统试验研究

自航模试验是研究船舶性能的有效手段。针对新概念穿梭艇,设计一种自航模操控系统。该系统包括岸上操控系统和船载自航控制系统2部分,利用无线局域网完成岸上操控系统与船载自航控制系统之间的通信;执行机构配备传感器获取反馈数据,驱动器采用成熟的可编程元件;使用Python语言编写下位机和上位机软件。将系统成功应用于新概念穿梭艇的自航模试验中,试验表明所设计的自航模操控系统可以减小开发工作量,操作方便,可扩展性和可移植性强,能够反映新概念穿梭艇的操纵性能。最后经与船模拖曳水池试验结果进行对比,证明所设计系统应用于自航模试验时能够有效获取可靠数据。     

舰船备件配置研究现状与思考

备件是舰船装备进行正常检修或应急修理的保障性物资,舰船备件配置水平的高低直接影响舰船装备保障的能力与费用。在舰船维修体制分析的基础上,通过对国内外舰船备件配置文献的梳理研究,依据不同的理论基础与数学模型,总结基于历史数据、METRIC理论和系统可靠性的配置方法,并对这些方法的优势与不足进行分析对比。在此基础上,提出考虑部件重要度、混合约束下的多目标优化以及备件共用策略优化这3个舰船备件配置研究未来的发展方向。     

基于灰局势理论的交叉口安全设计综合决策模型

道路信号交叉口作为城市交通网络的重要节点,因交通运行复杂,是交通事故的集中发生地.为了降低交叉口事故发生的概率,并综合平衡各方面因素,科学地进行交通安全设计尤为重要.在多个设计方案比选过程中,综合决策模型的优劣直接决定了交通安全改善设计的实施效果.应用灰局势决策理论,选取交通事故折减系数(CRF)、工程费用、对绿化的影响、交叉口延误4项指标,结合专家打分确定各指标的权重,建立交通安全设计综合决策模型,并以实际交叉口的交通安全设计为例进行实证性研究.     

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.     

内外集卡协同服务的码头集卡预约优化模型

针对码头集卡集中到达引起的拥堵问题, 提出了基于内外集卡协同服务的码头集卡预约优化模型, 建立了休假式排队系统, 设计了基于遗传算法的求解方法, 并利用算例验证了模型与算法的有效性。分析结果表明: 内部集卡在堆场的计算平均等待时间为14.31 min, 实际平均等待时间为15.11 min, 外部集卡在堆场的计算平均等待时间为20.65 min, 实际平均等待时间为21.55 min, 计算值与实际值相差较小; 预约优化后外部集卡在堆场的平均等待时间由20.65 min缩短为16.85 min, 码头集卡的平均等待成本由29.3元降低为24.1元。休假式排队可有效描述码头内部集卡和外部集卡的特征。可见, 集卡预约优化模型能有效降低码头集卡的等待成本与等待时间, 建议对集卡进行管理时应优先考虑减少内部集卡的等待时间。     

齿轮箱滑油系统静电监测

利用某新型3 499.5 kW齿轮箱试验台搭建了用于齿轮箱地面试车磨损状态监控的滑油静电监测系统, 完成了齿轮箱滑油系统全流量磨粒静电监测试验, 通过连续加载试验和加速寿命试验采集了原始静电信号, 提取时域信号的均方根值作为特征参数, 表征滑油中颗粒荷电情况, 在2个试验阶段分别分析了静电信号的变化趋势, 并与MetalSCAN在线监测数据和油样光谱离线分析结果进行对比验证。分析结果表明: 在连续加载试验阶段, 滑油静电信号随着转速变化细微波动; 加速寿命试验阶段, 齿轮箱单个循环试验的静电信号均与扭矩同步变化; 在加速寿命试验第8次循环的极限载荷试验阶段监测到2号齿轮箱异常磨损, 而1号齿轮箱正常运行, 与MetalSCAN和光谱分析结果相符; 齿轮箱拆机故障检测发现了2号齿轮箱联轴器膜片疲劳裂纹和高速输出轴齿轮齿根点蚀现象。这证明了静电监测方法用于齿轮箱磨损状态监测的可行性和有效性, 为进一步实现齿轮箱寿命预测和实际风场装机在线监测奠定了基础。     

车载导航系统陀螺的自适应校正方法

分析了低成本压电振动陀螺误差及其影响因素,在实验的基础上得出采用温度补偿陀螺误差的可行性。建立了联合卡尔曼滤波方程融合GPS和INS信息,估计定位信息和陀螺误差。提出车载GPS/INS组合导航系统中陀螺零漂误差和标度因子误差的校正过程启动条件,当条件满足时,以估计的陀螺误差为输入,采用温度误差校正表学习算法对陀螺误差模型进行训练。用道路实验数据对提出的陀螺校正算法进行验证,结果表明该算法精度高、收敛快、可操作性好。