基于粒子群优化模糊PID控制的水厂加氯系统

水厂加氯过程具有非线性、大时滞等特点,采用传统的PID控制方式难以实现消毒剂精准投加。因此,以某采用次氯酸钠消毒系统的水厂为例,首先通过分析该水厂加氯系统工作原理,结合工程经验和运行数据确定了加氯过程的近似数学模型。然后综合使用粒子群优化算法、模糊控制算法和PID控制算法,设计了一种粒子群优化模糊PID控制器,并利用MATLAB软件搭建了粒子群优化模糊PID控制系统和传统PID控制系统的模型进行仿真验证,结果表明:相较于传统PID控制系统,粒子群优化模糊PID控制系统的超调量减少了89.36%,调节时间减少了46.63%,其抗干扰能力也更强,系统整体控制效果有了较大提升。最后使用基于粒子群优化的模糊PID控制法对水厂加氯控制系统进行改造,试运行后发现,新系统控制效果良好,出厂水游离氯值能够稳定在设定值附近。

水岩作用对充填节理岩石劣化的影响

为对比不同水岩作用对充填节理岩石损伤劣化的影响,对干湿循环和持续浸泡两种水岩作用下充填节理岩石进行波速测定、静态单轴压缩试验和动态单轴冲击试验。首先分析了两种水岩作用对充填节理岩石波速值、静态和动态抗压强度以及能量耗散特性劣化效应的影响,然后对比了干湿循环作用后不同状态(干燥和含水状态)下充填节理岩石力学参数劣化效应的差异性。结果表明:水岩作用次数小于10次时,干湿循环作用下岩样的波速值显著小于持续浸泡作用下岩样的波速值,但随着水岩作用次数的增加,两者波速值的差距不断缩小;充填节理岩石的静态抗压强度、动态抗压强度和能量耗散率随着水岩作用次数的增加而不断降低,在20次干湿循环和持续浸泡作用下,充填节理岩石的静态抗压强度分别降低了27.16%和18.94%,动态抗压强度分别降低了23.33%和21.76%,能量耗散率分别降低了74.29%和59.71%,可见干湿循环作用对充填节理岩石的损伤劣化相比于持续浸泡作用更大。此外,干湿循环作用下干燥状态岩样静态抗压强度比含水状态岩样强度高,而干燥状态岩样动态抗压强度却比含水状态岩样强度低。

公路隧道滞留人员密度和疏散时间预测研究

为研究公路隧道突发火灾事故下滞留人员的密度与疏散时间,结合火灾应急响应时间与处置要求,引入交通波传播理论,考虑交通流状态、人员组成、车辆组成等因素,提出滞留人员密度计算方法,并以人员密度、大巴车疏散时间等为参数,构建人员疏散时间预测模型,分析不同交通流条件下的疏散时间,通过实例计算与数值仿真,验证了模型的有效性。结果表明:基于交通波理论提出的滞留人员密度计算方法,能准确地计算出隧道突发火灾事故后的人员密度分布,符合真实场景中的非均匀分布特征;采用人员疏散时间预测模型,能快速预测公路隧道人员疏散所需时间,预测结果与仿真结果基本一致。

高速公路收费站车道功能及方向优化模型

为解决临近城区的高速公路收费站节假日潮汐拥堵问题,通过动态调整收费车道使用功能和切换车道收费方向,提出了收费站车道类型及收费方向控制方法,并给出了相应的收费车道配置流程。结合排队论,考虑车道控制约束,以收费站运营成本、用户延误成本和收费站免费放行损失成本之和最小为目标,构建车道功能及收费方向优化模型。研究结果表明:双向收费车道需设置在收费广场中间,收费站拥堵免费放行位置以在用车道平均排队车辆数5~10辆为判定标准;与不可切换收费方向的传统方案相比,车道控制方案通过平衡出入口交通需求,动态调整车道方向,提升了收费站通行效率;系统成本随电子不停车收费(electronic toll collection, ETC)使用率的增加、交通需求的降低而减少;车道控制方案的系统成本不大于传统方案,且存在潮汐车流时,车道控制方案效益提升更加明显。所提出的车道控制方法能适应不同流量场景,对收费站车道开放和“潮汐车道”设置具有指导意义。

平行流交叉口左转非机动车钩形转弯优化设计

为提升平行流交叉口的运行效率,消除左转非机动车和直行机动车冲突,将钩形转弯的概念引入到平行流交叉口设计中,给出非机动车过街控制策略,并结合机动车通行和行人过街,将其整合到一个统一的优化模型中。考虑信号相位相序、绿灯时长、周期时长、左转非机动车待行区容量、非机动车清空时长、车道平衡等约束条件,以机动车通过量最大为优化目标,建立线性规划优化模型。研究结果表明:两步过街和优化设计解决了左转非机动车安全过街问题,是平行流交叉口非机动车过街设置的有效替代设计方案;在低高两种流量场景下,相对于常规设计,两步过街分别降低了35.02%、55.52%的机动车延误,优化设计分别降低了42.71%、65.60%的机动车延误;两步过街会造成左转非机动车延误大幅增加,不适用于左转非机动车流量较高的场景;常规设计机动车最大通过量受直行机动车流量和左转非机动车流量的影响最为严重,说明消除左转非机动车和直行机动车冲突,对提升交叉口通行能力作用显著,有助于推动绿色出行发展。

平行流交叉口延误计算及信号配时鲁棒优化模型

为解决平行流交叉口在实际应用中因交通波动导致主预信号协调效果不佳、移位左转车道上车辆排队溢出等问题,研究了基于情景的鲁棒优化控制方法。通过解析平行流交叉口交通运行机理,确定了交通需求、饱和流率和运行车速的随机波动会影响其运行稳定性,以此关联时变交通供给与平行流交叉口控制的耦合特征。进而构建了车均延误平均值-标准差目标函数,利用权重系数直观反映决策者对通行效率和稳定性偏好程度。在此基础上,考虑主预信号协调控制、车道功能划分、车道清空等约束条件,建立了平行流交叉口鲁棒优化模型。结合移位左转车道上车辆运行规则,基于车辆到达-驶离图式推导给出延误计算模型。研究结果表明:延误模型仿真验证中,左转和直行车均延误相对误差绝对值的平均值不超过3%,且最大值不超过6%,拟合效果较好。案例分析中,鲁棒优化相对于确定性优化,在延误均值仅增加2.24%的情况下,延误标准差降低了21.23%,说明鲁棒优化在几乎不损失交叉口通行效率的前提下,提高了平行流交叉口运行稳定性,使信号控制更符合实际交通运行需要。敏感性分析中,目标函数值随移位左转车道长度、设计速度的增加呈先减后增的变化趋势,故设计阶段移位左转车道长度的取值应与交通需求相匹配,而主预信号直行相位差计算过程中设计速度的取值应比现场调查的实际运行速度平均值略大。

全自动封闭式养殖对鸡蛋品质的影响

为了研究全自动封闭式养殖对鸡蛋品质的影响,选取全自动封闭养殖与普通笼养下,饲喂相同饲料,180 d龄罗曼白羽蛋鸡生产的绿色鸡蛋与普通鸡蛋,并以市售土鸡蛋作为对比,进行鸡蛋的物理指标、营养物质和挥发性风味物质等的对比分析.结果表明,绿色鸡蛋蛋白硬度高于普通鸡蛋,接近于土鸡蛋,更具有咀嚼性和回复性,蛋白质含量明显高于普通鸡蛋和土鸡蛋;绿色鸡蛋与普通鸡蛋的氨基酸含量与挥发性风味物质种类高于土鸡蛋;绿色鸡蛋的挥发物质与普通鸡蛋种类相似,种类高于土鸡蛋,但土鸡蛋的醛类含量最高.绿色鸡蛋在品质质构上更接近于土鸡蛋,风味物质种类更丰富.不同饲养方式对鸡蛋的品质有一定的影响,全自动封闭式养殖有利于提升鸡蛋品质.

资源整合与条块协同:基层智治系统推动基层政府减负的双重机制

当前,基层治理中面临的一个突出问题是基层政府负担过重。以整体智治为价值导向、数字平台与数字大脑为技术支撑、四条跑道为核心关切、高位推动为实践保障的基层智治系统,是智慧治理在基层践行的重要载体与实践样本。基层智治系统以整合资源、协同条块为重要机制,有效提高基层政府的资源吸纳与运用能力、对“条条”部门的统筹协调能力,体系化破解职责不清、权责不一、责任无限、资源有限的治理难题,进而实现为基层赋能减负的目标。

高速公路车道分配与入口多匝道协同控制方法

为提升多车道高速公路主线合流区通行效率,由于主线合流区各车道交通特征差异,针对多条匝道相互合流再一同汇入主线的情况,分析了主线合流区流量均衡状态、各车道饱和状态和匝道流量对通行效率的影响,提出了多车道高速公路车道分配与入口多匝道协同控制模型,主要通过主线车道控制引导上游主线车辆提前选择合适车道行驶,同时采用入口多匝道控制协调匝道合流区各汇入匝道车辆的驶入,实现主线和匝道的通行效率最大化提升。仿真验证及工程应用结果表明:通过主线车道控制引导上游主线车辆尽量选择内侧车道行驶,尽管会增加内侧车道行驶车辆的车均延误,但明显降低了主线和匝道的整体车均延误,说明主线车道控制与入口多匝道控制相结合对合流区通行效率提升优势明显,且主线合流区各车道流量均衡有助于提升入口匝道汇入效率。

充填节理特性对岩石静态压缩力学行为影响的颗粒流模拟

充填节理特性是影响节理岩体工程安全稳定性的重要因素。为研究充填节理特性对岩石静态压缩力学及变形特性的影响,基于充填节理岩石室内静态单轴压缩试验结果,采用颗粒流数值模拟的方法研究不同节理倾角、多条节理数以及不同节理厚度情况下充填节理岩石的力学参数变化规律、微裂纹发育状况和最终破坏形态特点。结果表明:峰值应力和弹性模量随着充填节理倾角的增大呈现出U型变化趋势、随着充填节理厚度的增加而不断降低,且弹性模量降低速度逐渐变缓。随着充填节理倾角的增大,起裂应力和微裂纹总数量出现先减小后增大的变化趋势,微裂纹总数量随着充填节理厚度的增加而不断增加。节理倾角改变会严重影响充填节理岩石微裂纹的发育状况和最终破坏形态;当节理倾角较大且含有多条充填节理时岩样会发生明显的滑移破坏,充填节理岩石整体稳定性较差、破坏程度严重。

平行流交叉口信号控制策略及效益分析

为解决平行流交叉口左转多次停车问题,实现同一相位放行左转、直行和右转车流的同时,所有流向车辆最多停车一次,对平行流交叉口进行设计,提出两种设计方案,对比已有方案,选择左转右置的平行流交叉口作为研究对象,探讨其优劣.根据车流运行特征,以车辆不存在二次停车,车车不冲突作为约束条件,建立优化模型,并进行效益分析.结果显示,与传统经典十字交叉口控制相比,平行流交叉口使通行能力提升60%以上,车均延误下降约70%.本文提出的控制策略,在不牺牲车辆权益的情况下,能消除左转和直行冲突,提升交叉口通行能力,为平行流交叉口研究提供一个新的视角.

白马隧道软岩大变形机理及长锚杆变形控制效果评价

针对隧道开挖施工过程中出现的软岩大变形问题,文章以九绵高速公路白马隧道为例,首先结合区域地质概况及隧道监控量测、地应力测试等成果,分析了白马隧道软岩大变形机理,掌握了其变形特征,进而提出了大变形控制要点;其次结合长锚杆在软弱围岩隧道中与围岩的相互作用机理,对设计参数进行了优化,通过监测分析验证了长锚杆措施在白马隧道软弱围岩变形控制中的有效性和实用性,对类似软岩隧道工程设计与施工具有一定的参考价值。

平行流交叉口行人过街控制策略研究

为解决平行流交叉口行人与机动车冲突问题,考虑行人与机动车在冲突点为寻找间隙穿越的交替穿插的抢行博弈过程,重新设计行人过街信号相位方案,提出人车搭接相位行人过街模式;考虑行人专用相位过街模式,给出两种行人过街模式的信号控制策略;构建优化模型,并对模型等价变换,降低计算复杂度.结果显示:常规交叉口处于高饱和状态时,两种行人过街模式下平行流交叉口分别降低了73.8%、50.3%的车均延误,故人车搭接相位过街模式效益更优;人车搭接相位过街模式与不考虑行人过街模式相比,交叉口车均延误仅增加0.6~3.8 s·pcu-1.研究成果可为平行流交叉口行人信号配时提供理论依据.

梅家沟隧道二次衬砌开裂机理与防治措施探讨

针对在建九绵高速公路梅家沟隧道出口二次衬砌开裂问题,文章通过分析二次衬砌开裂的特点探讨其成因机理。以调整现场围岩初期支护参数获得的试验结果和典型断面的监控量测数据为分析依据,辅以数值模拟计算该隧道围岩在已测定参数条件下的最终位移值,提出了针对梅家沟隧道二次衬砌开裂的几条防治建议。结果表明:梅家沟隧道在开挖时通过合理地调整围岩支护参数能有效减小围岩的最终位移量;该隧道在开挖时宜根据横断面部位的不同给定不同的预留变形量。

谈天池隧道浅埋段隧道支护参数调整方案

对九绵高速天池隧道左线出口端浅埋段施工安全隐患影响因素进行分析,并通过监控量测回归曲线数据分析,对隧道浅埋段开挖支护参数调整后起到良好的效果进行评价,为以后同类隧道的支护方案设计研究提供借鉴。

昔格达地层隧道围岩变形数值模拟及控制措施

昔格达地层是一种典型半成岩,属软弱围岩。昔格达地层隧道施工极易发生围岩变形、大变形和塌方,围岩变形特别是大变形控制是实现隧道顺利、安全施工的关键。在前人研究的基础上,文章总结了昔格达地层隧道施工的特点;通过采用数值模拟计算方法,分析了昔格达地层隧道围岩变形与开挖方法、支护参数间的相关关系,并结合实际应用提出了昔格达地层隧道围岩变形的控制措施。

嘉兴夏季臭氧污染的近地层垂直变化特征

基于2018年浙江省嘉兴市14个环境国控站点的O3历史资料与气象要素,研究O3与气象要素的关系,并结合差分吸收臭氧雷达的垂直臭氧探测资料,分析近地层O3廓线变化特征.结果表明,嘉兴地区发生高浓度O3污染的关键气象要素为24~36℃的大气温度和36%~77%的相对湿度,24℃以上的大气温度与77%以下的相对湿度可作为启动预警O3污染的气象指标.差分吸收臭氧雷达监测结果显示,无论O3超标天与清洁天,在垂直方向上其浓度随高度先升后降,在600~800m范围出现峰值;O3污染时段,在中午到午后低空形成持续向下的O3输送带,这种低空O3与地表O3的叠加机制加重地表O3污染程度,导致地表O3超标与低空高浓度相伴出现;其廓线日变化规律表现出800m以下浓度在夜间和凌晨梯度不显著,日出后近地层O3随时间快速增加,中午和午后持续高值,傍晚随时间逐渐下降的特征.后向轨迹分析表明,10,500,1000m高度层的气流后向轨迹聚类有相似性,500m处沿闽浙海岸线的轨迹簇对应O3较10m处来自海上的轨迹簇高,这与500m处前体物输送堆积和紫外线辐射增强有关.污染过程近地层气流来向紧贴地面,但中高层有明显下沉气流使得O3前体物在500m附近堆积,是造成2个典型污染过程中垂直方向上O3高值出现在500m左右的原因之一.

连续流交叉口信号协调配时及延误模型

为解决连续流交叉口车辆二次停车和人-车冲突问题,防止车辆排队溢出,破坏连续流交叉口稳定的运行状态,提出人-车信号协调优化控制策略。根据车流运行特征,协调主、预信号配时,优化信号相位方案,以车均延误最小为目标构建优化模型。通过仿真对比可知,本文模型计算的延误估算误差在5%以内。通过案例分析可知,现状方案南北左转车均延误和车均停车次数是优化方案的2倍以上,说明优化方案避免了车辆二次停车;从整个交叉口来看,优化方案在两种流量场景下,车均延误分别降低了27.8%、18.5%,提升了交叉口运行效率。通过敏感性分析发现,移位左转车道长度在100 m时,综合效益最佳。

双开口式逆流左转车道几何设计及信号配时优化

为解决单开口式(即仅有1个预信号开口)逆流左转车道(即通过预信号控制动态借用的出口车道)的长度与左转交通需求匹配效果不佳的问题,通过对单开口式逆流左转车道的设计进行分析,提出1种双开口式(即设置2个预信号开口)逆流左转车道的设计及控制方法。结合逆流左转车道的车辆运行规则,分析单开口式、双开口式逆流左转车道上车辆排队行为特征差异,构建逆流左转车道通行能力计算模型和延误计算模型。考虑主预信号协调控制、饱和度、交通波传递等约束条件,以车均延误最小为优化目标,采用0-1变量表示各个预信号开口是否启用,将常规设计、单开口式、双开口式信号配时整合到1个统一的混合整数非线性规划优化模型中,并给出逆流左转车道长度的设计依据。通过案例分析发现:①在逆流左转车道长度为80 m时,交叉口通行能力提升幅度最大;②当通行能力满足需求时,逆流左转车道长度越短,交叉口延误降低越明显;③若为保证通行能力而采用较长的逆流左转车道时,双开口式逆流左转车道通行效率优于单开口式;④综合考虑延误、通行能力等因素,单开口式逆流左转车道长度宜设置为40~60 m,而双开口式宜设置为80 m左右;⑤双开口式逆流左转车道可根据需要选择是否启用每个预信号开口,应用较为灵活,适用于各种流量场景。

连续流交叉口左转非机动车交通组织创新设计

为解决连续流交叉口左转非机动车和直行机动车冲突问题,提出一种左转非机动车过街创新设计方案,对比常规设计和两步过街方案,将3种方案整合到一个统一的优化模型中。以交叉口机动车通过量最大为优化目标,建立混合整数非线性规划优化模型,将其转换为非线性模型以便于求解,并利用VISSIM仿真验证3种方案的运行效益。结果表明,两步过街和创新设计相对于常规设计能提升交叉口机动车通行能力,且在高流量场景下拥堵改善效果更佳,分别能降低55.58%、57.18%的机动车延误;常规设计不适用于直行机动车流量较大的场景,两步过街和创新设计不适用于左转机动车流量较大的场景;常规设计和两步过街左转非机动车流量增加,会导致机动车通行能力迅速下降,创新设计受左转非机动车流量的影响较小,在各种流量场景下适用性较好。