网联混合流高速公路车道管理及通行能力分析

为提高网联混合交通流环境下高速公路基本路段通行能力,需针对车流量、网联自动驾驶车辆(CAV)比例制定与之匹配的车道管理策略。针对低CAV比例环境下CAV专用车道闲置浪费的问题,提出了一种CAV优先车道管理策略。利用跟驰模型推导了混合交通流基本图模型,构建了人工驾驶车辆(HV)专用车道、CAV专用车道、混行车道及CAV优先车道通行能力模型,分析了高速公路不同车道组合方案适用的交通需求范围。然后,以双向4车道高速公路为例,基于SUMO仿真平台分析了CAV优先车道性能,对不同车道组合方案的通行能力和适用范围进行了仿真验证,并从效率、安全及能耗角度对车道组合方案进行了比较。结果表明:在适用性方面,CAV比例p≤0.5时,两条混行车道适用的交通需求范围最大,CAV优先车道次之,CAV专用车道最小;在效率方面,p≤0.5时,设置CAV专用车道方案的效率最差,CAV优先车道表现较好,且p越小优先车道效率提升越显著;在安全、能耗方面,设置CAV专用车道方案的能耗和安全性能较佳,CAV优先车道次之;在p>0.5时,设置CAV专用车道方案的综合表现更优;在多种车道管理方案均可行时,相比于两条混行车道方案,采取其他车道管理措施在安全、能耗上的表现均有提升;在需求D≤2500 veh/h,p≤0.5时,相比于其他车道方案,采用CAV优先车道方案既能满足通行需求、降低能耗,也能更充分地利用道路资源,综合表现均衡。

综掘工作面混合式风流调控下的粉尘沉降研究

煤矿掘进过程中粉尘聚集严重,目前针对综掘工作面混合式风流调控下粉尘沉降规律及优化的研究还不够深入。基于混合式风流调控系统,依托陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司综掘工作面,分析了压风口距工作面距离、压风口右偏角度、压风口口径、抽风口距工作面距离和压抽比等混合式风流调控参数对粉尘沉降规律的影响:随着压风口距工作面距离增加,司机处和回风侧行人呼吸带截面大颗粒粉尘占比先增后减再增,小颗粒粉尘占比增加;随着压风口右偏角度增加,司机处和回风侧行人呼吸带截面大颗粒粉尘占比变化明显;随着压风口口径增加,司机处截面小颗粒粉尘占比先增后减再增,回风侧行人呼吸带截面大颗粒粉尘占比先增后减;随着抽风口距工作面距离增加,司机处截面大颗粒粉尘占比先增后减,小颗粒粉尘占比先增后减再增,回风侧行人呼吸带截面粉尘粒径分布变化不大;随着压抽比增大,司机处和回风侧行人呼吸带截面小颗粒粉尘占比减小。以上述风流调控各参数为自变量,回风侧行人呼吸带全尘平均浓度和司机处呼尘平均浓度最低为优化目标,建立了粉尘沉降优化回归模型,利用粒子群优化算法求解模型,得到最优风流调控方案:压风口距工作面距离为8.9 m,压风口右偏角度为14.8°,压风口口径为0.9 m,抽风口距工作面距离为4.3 m,压抽比为1.1。搭建了风流调控下粉尘沉降实验平台,实验结果表明:测试值与粉尘沉降优化回归模型的模拟值误差在13%以内,验证了模型的准确性;优化后粒径为71~100μm的粉尘受风流调控参数影响明显,沉降在掘进机前方;优化后回风侧行人呼吸带全尘平均浓度和司机处呼尘平均浓度分别降低了47.4%和42.4%,降尘效果明显。

降速方式对混流泵压力脉动特性的影响

混流泵在降速过程中的内部流动特性变化对其性能和稳定性有重要影响。针对这一问题,该研究探究了混流泵在降速过程中内部流动的复杂性,尤其关注不同降速方式对泵内压力脉动特性的影响。通过构建多通道测试系统,收集了混流泵在不同降速方式下的外特性参数信号和泵内压力脉动信号。并采用非稳态信号处理技术,从时域、频域和时频三方面探究不同降速方式对叶轮出口和导叶内部的压力脉动特性的影响以及二者之间的相关性。结果表明,泵内压力脉动的峰值和样本熵的变化趋势与不同降速方式的幂指数呈正相关关系;在整个降速过程中叶轮出口压力脉动对导叶内压力脉动起主导作用;叶轮出口和导叶内部压力脉动之间的相干频率主要集中于80~120 Hz之间;在不同降速过程中叶轮出口和导叶内部的压力脉动之间强相关区域的频带范围保持不变,但是强相关区域在整个降速过程频带范围中的占比有所变化;对于具有固定初始转速和目标转速的降速过程,降速方式的改变不会影响叶轮出口和导叶内压力脉动的相干频率。研究结论可为揭示混流泵瞬态运行特性及提高混流泵降速运行中的稳定性提供参考。

面向钣金混流生产线的仿真优化研究

文章以某电梯钣金加工公司的钣金混流生产线为背景,通过虚拟仿真方法对钣金生产环节中的投产序列和瓶颈问题进行优化。首先,根据某电梯门板生产线的实际生产状况,建立生产线的仿真模型,以工件完工时间、设备空闲时间和设备总切换时间为目标,基于遗传算法,优化钣金混流生产线的投产序列;其次,通过分析缓存区添加位置和容量对钣金生产线产量的影响,解决生产线堵塞、利用率不平衡等问题。结果表明,对生产线的优化有效,经优化后的投产序列相比原始投产序列整体时间缩短约15%,通过适宜的缓存区设置,各工位设备平均利用率提高了9.6%,产量提高了14.15%。

考虑运输时间的混合流水车间绿色生产调度

针对运输时间对混合流水车间绿色生产调度的影响这一问题,以最大完工时间、生产能耗及生产成本为优化目标,提出一种改进的多目标麻雀搜索算法(Improved Multi-Objective Sparrow Search Algorithm,IMOSSA)进行求解,参考非支配排序将种群适应度值进行划分、引入正余弦策略提高解集质量、加入多项式变异算子和Levy飞行,提高解集的收敛速度和全局搜索能力,避免陷入局部最优。而后设计16种测试算例,将IMOSSA与其他多目标优化算法进行对比,验证了IMOSSA求解的优越性。最后,以某实际生产车间为例,将其生产调度划分为4种模式,证明算法求解的实用性。

智能网联环境下信号交叉口车辆轨迹重构模型

车辆轨迹数据提供了大量的时空交通流信息,可用于各类交通研究.传统车辆轨迹模型多以人工驾驶环境为研究对象,普遍未考虑由常规车(RV)、网联人工驾驶车(CV)以及智能网联车(CAV)组成的混合交通流的影响.为解决该问题,构建智能网联环境下信号交叉口全样本车辆轨迹重构模型.首先,介绍并分析智能网联环境下城市道路交叉口处车辆组成及排队通过情况;然后,构建城市道路混合交通流轨迹数量估计模型,并针对前后车的排队情况提出虚拟车的概念,用于估计不同车辆的交通状态;最后,设计数值仿真实验分析交通流密度和网联车渗透率对模型的影响,并基于NGSIM数据进行实例验证.结果表明:轨迹重构模型的数量误差和位置误差均随着交通流密度和网联车渗透率的增大而减小,如交通流密度由20 veh/km增大至50 veh/km的过程中,模型数量误差和位置误差均呈现下降趋势,且最大误差分别不超过6.88%和8.02 m;与网联人工驾驶车渗透率相比,智能网联车的渗透率对模型结果影响更大.

融入智能网联汽车的混行交通流混沌特性

为了研究混行交通流混沌特性、辨析影响混行车队混沌程度的因素,在传统交通流理论基础上,利用Cao方法和改进的Cao方法确定混行交通流延迟时间和嵌入维数,对混行交通流序列进行相空间重构并通过计算最大Lyapunov指数判定其混沌特性.对混行交通流中智能网联汽车(intelligent connected vehicle,ICV)协同自适应巡航(cooperative adaptive cruise control,CACC)车辆比例及延迟时间关键参数进行影响分析.结果表明:在跟驰过程中车头间距序列的最大Lyapunov指数小于0时,混行交通流存在混沌;CACC车辆比例增加能够减弱混沌的时间区域,比如当CACC车辆比例达到0.6时,跟驰系统趋于稳定;CACC车辆的延迟时间对混沌的影响显著,保持低通信延迟才能发挥CACC车辆的作用,从而有效抑制混沌.

考虑CAV自主停车行为的混合交通均衡配流模型

为了评估网联自动驾驶汽车(CAV)的自主停车行为对交通系统效率的影响,建立了CAV通勤流、人工驾驶汽车(HDV)通勤流、CAV自主停车流3类交通流混行下的交通均衡配流模型.通过引入CAV停车需求内生变量,考虑CAV对路段通行能力的提升效应,从而定量描述CAV停车需求分布以及3类交通流在路段上混行的拥挤效应.分别采用用户均衡、随机用户均衡原则描述CAV、HDV出行者的路径选择行为,采用Logit离散选择模型描述自主停车CAV的停车场选择行为,由此建立多用户混合交通均衡条件以及等价的变分不等式(VI)模型.由于模型中CAV自主停车需求为未知的内生变量,提出一种改进的相继加权平均法求解该模型.最后,通过算例验证了混合交通均衡配流模型及求解算法的有效性.

基于振荡射流的撞击流反应器流动及混合特性研究

为了研究振荡射流撞击流反应器内流场特性,利用SST k-ω湍流模型,建立振荡射流撞击流反应器数学模型且与试验进行对比。通过分析速度场、湍流动能分布、压力场和湍流黏度分布规律来研究撞击流反应器内部流动特性,揭示混合性能变化规律。结果表明:在轴向上,速度、湍动能和压力呈多峰分布趋势且随着入口速度的上升而不断增大。在径向上,振荡器混合室内部涡旋中心受喷嘴小尺度涡旋干扰不断变化,从而影响流体振荡,使流场内产生4种流型。该反应器在35 s后混合均匀,混合强度达到0.95以上。研究结果丰富了流体振荡特性理论,为新型反应装置的开发提供理论参考。

沙集泵站改造叶轮选型及流道改形研究

针对沙集泵站空化汽蚀较为严重,在工程加固改造时主体结构不变,无法通过降低站房底板增加叶轮淹没深度,从而提高空化性能的实际问题,采用计算流体动力学CFD方法,考虑泵站进口不同水位,对水泵装置全流道内部流动进行数值分析,研究水泵空化和能量特性。小幅降低叶轮中心高程,不仅未能减小空化范围,反而降低了泵装置效率,不宜采用。通过优选水泵水力模型、降速、增径并适当修整流道等方法,在保证泵装置能量性能的前提下,提高水泵空化性能。结果表明,采用方案一:叶轮直径增至1.68 m,转速降至250 r/min,基本消除了叶片进水边附近的附着空化,同时能够满足泵站特征水位组合下的流量和效率。成果也可用于类似泵站的设计和机组的选型。

叶顶间隙对螺旋混流式喷水推进泵内流及推进特性的影响

喷水推进泵是舰船泵喷推进系统的核心部件,喷水推进泵在工作过程中,叶顶间隙处所产生的泄漏流会严重影响混流泵的工作性能。为了探讨叶轮叶顶间隙对喷水推进泵推进特性的影响,本文定义了叶顶间隙系数τ,设计了六种不同叶顶间隙系数模型并使用Ansys进行仿真分析,最终得到叶顶间隙对于喷水推进泵内流以及推进特性的影响规律。结果表明:随着叶顶间隙系数的增大,叶顶间隙处泄漏流逐渐增加,泄漏涡影响范围变大,轴向推力随着叶顶间隙系数的增大呈负指数下降,叶顶间隙处泄漏量随指数上升,喷水推进泵内流损失增加,推进效率持续减小,并且在大流量工况下叶顶间隙对喷水推进泵推进特性影响最大,在设计的六套模型中,叶顶间隙系数为0.08,叶顶间隙为0.16mm时效率最高。通过本文的研究可以发现,叶顶间隙对于喷水推进泵内流以及推进特性影响较大,在设计时应尽量减小叶顶间隙。

考虑CAV与公交车比的混合交通流特性

为探究网联环境下汽车和公交车组成的混合交通流特性,考虑驾驶员行为改进Gipps安全距离规则,结合美国path实验室提出的自适应巡航(Adaptive Cruise Control,ACC)、协同自适应巡航(Cooperative Adaptive Cruise Control,CACC)跟驰模型加速度定义,构建异质流元胞自动机模型。通过数值仿真实验,分析网联自动驾驶车辆(Connected Autonomous Vehicles,CAV)与公交车辆混入比例对交通流通行能力、行驶速度、道路拥堵的影响。结果表明:随着CAV比例的提高,道路通行能力增大,临界密度增大;当道路上车辆组成仅为CAV车辆时,通行能力提升2.45倍、临界密度提高2.84倍;当CAV比例为0.5,随着公交车比例的增加,道路随机多发的轻微拥堵明显减少,通行能力、平均行驶速度略微减小。网联车能有效提高道路通行能力和行驶速度、减少拥堵,且随着公交车比例的提高,网联公交车更易形成队列,使道路拥堵得到明显改善。

抽水蓄能电站单机容量与机组转速选择

通过分析国内外已建抽水蓄能电站机组主要技术参数,研究抽蓄电站定转速混流式水泵水轮机水头与单机容量、参数水平的关系,提出了不同水头段抽水蓄能电站单机容量和比速系数选择原则,推荐了合适的机组额定转速范围,可提高抽水蓄能电站水泵水轮机选型设计的工作效率和成果质量。

普光地区侏罗系大安寨段湖相混积岩储层特征及成因

四川盆地侏罗系自流井组大安寨段是重要的陆相致密气勘探层系之一。基于野外露头与岩心宏观观察、薄片鉴定、X衍射及储层物性质等分析测试数据,证实普光地区大安寨段混积岩储层规模发育。研究结果表明:1)大安寨段混积岩储层岩性可划分为黏土质混积岩、砂质混积岩和灰质混积岩等3种主要类型;2)储集空间类型以晶间(溶)孔、无机孔、壳缘缝及微裂缝为主;3)混积岩储层主要发育在浅湖—半深湖相区,受湖平面波动、地形坡度与风暴、重力流的共同控制,是相混合与间断混合沉积的产物。

高速公路客货混行交通流元胞传输模型

针对客货混行引发的交通流稳定性下降、交通安全风险增加以及运行效率降低等问题,构建一个多车道客货混行交通流元胞传输模型,从宏观角度研究不同货车渗透率下的高速公路客货混行交通流特性.首先,利用微观车辆跟驰模型,分析均质小汽车和货车交通流的基本图特征,提出不同货车渗透率下的客货混行交通流基本图模型.然后,采用具体参数表征换道、有限加速度造成的道路交通容量下降效应,刻画客货混行交通流中货车对直行和换道流量的影响,采用Logit模型计算多因素影响下的换道交通流量,构建多车道客货混行交通流元胞传输模型.最后,通过高速公路多场景仿真实验验证模型的有效性.研究结果表明:所提出的模型可准确模拟高速公路上的客货混行交通流演变过程;货车渗透率是影响混行交通运行的关键因素,在交通事件导致车道数减少时,货车渗透率超过0.6会导致交通拥堵难以消散.研究成果可为高速公路客货混行交通流特性研究提供分析工具,为客货混行下的交通管理和疏导策略制定提供理论方法.

公交站点区域行人与非机动车交互行为建模与仿真

为研究公交站点区域行人和非机动车的冲突行为,在元胞自动机模型的基础上,首先,考虑激进型行人和混合非机动车流,通过行人穿越决策规则和非机动车避让规则耦合行人运动模型和非机动车运动模型,采用双向行人Blue模型模拟进出站行人的运动行为,采用改进的NaSch模型模拟非机动车的运动行为,建立公交站点区域行人与非机动车交互模型。然后,在北京市西单商场公交站B站台开展观测实验,微观层面展现行人和非机动车之间的交互作用,分析在不同流量构成下二者冲突演化规律以及进出站行人到达率、非机动车到达率对延误和冲突数的影响。研究结果表明,非机动车堵塞多发生在非机动车与行人刚开始的交互处,并向来车方向延伸。与进出站行人到达率相比,行人和非机动车延误受非机动车到达率影响更显著;在进出站行人比例为0.5时,行人和非机动车延误达到峰值;进站行人比例为1时,行人和非机动车延误比出站行人比例为1时延误小;在行人到达率一定时,冲突数随着非机动车达到率的增大而增加,当行人到达率较小时,冲突数呈缓慢地增长趋势,随着行人到达率的增大,冲突数增长率呈现先增大后减小的趋势。

带软时间窗的混流装配线排产与线边库存协同优化

针对混流装配线的排产计划制定和线边库存管理协同度较低所易造成排产计划可行性差,线边库存管理的缺料与过多库存问题,提出了一种带软时间窗的混流排产与线边库存协同优化方案。方案综合考虑线边库存容量、需求时间不确定性等因素,结合软时间窗对多品种小批量混流生产实际具有较高适应性的特点,以最小化最大完工时间和最小化线边库存数量为目标,构建了考虑物料准时齐套的混流装配线和线边库存协同优化模型。并设计了改进的NSGA-Ⅱ对模型求解。通过对精英个体选择与交叉变异的改进,提高了算法的搜索能力与计算效率。并以L公司挖掘机平台装配线为例进行分析求解,表明了带软时间窗的物料准时齐套协同优化策略对于提高混流装配线生产效率、降低线边库存数量等具有较为显著的优化效果,也证明了所提方案的可行性与有效性。

叶顶间隙对蜗壳式混流泵流动特性影响研究

采用计算流体力学(CFD)数值模拟技术,研究了蜗壳式混流泵在不同叶顶间隙下的水力性能及内部流动特性。通过对流场、涡流和压力分布的分析,揭示了叶顶间隙变化对泵装置扬程、效率及运行稳定性的影响。结果表明,随着间隙尺寸的增大,混流泵的整体效率逐渐下降,且对大流量工况的影响尤为显著。同时,叶顶间隙的增大会导致叶轮区域泄漏涡的增强,影响泵的运行稳定性。

考虑编队意愿的CAV队列对混合交通流条件下交叉口通行能力的影响研究

为研究考虑编队意愿的网联自动驾驶车辆(CAV)队列对混合交通流条件下交叉口通行能力的影响,针对CAV、自动驾驶车辆(AV)、人工驾驶车辆(HDV)构成的混合交通流,考虑CAV的编队意愿,基于10种车辆跟随状态类型和4种车间时距类型,基于马尔可夫链理论,推导出车辆跟随状态类型的状态转移矩阵和状态概率分布,构建交叉口通行能力模型,分析队列时距、编队意愿、渗透率(P_(C))、最大队列规模对交叉口通行能力的影响并进行数值案例验证。研究结果表明:通行能力随CAV队列时距的减小而增加;在给定P_(C)时,通行能力随编队意愿的增强而增加;P_(C)小于0.2时,编队意愿对交叉口通行能力的提高很小,P_(C)大于0.4时,编队意愿对提高交叉口通行能力的影响变得显著;更高的P_(C)是否会带来更大的通行能力,取决于编队意愿和异质的车间时距;对于控制队列规模不超过一个最大值k_(m′),在给定P_(C)时,通行能力随最大队列规模的增大而增加,但增幅逐渐减小;P_(C)小于0.2时,提高最大队列规模对通行能力的提高较小,P_(C)大于0.6时,最大队列规模对提高通行能力的影响变得显著。

声共振混合器高黏度流体混合的功耗特性研究

声共振混合利用机械共振产生高加速度振动,从而促进流体流动,其功耗特性对于其设计及应用具有重要作用。为研究声共振混合器的功耗特性,基于CFD建立了声共振混合过程仿真模型,分析了高黏度流体声共振混合过程壁面对物料的作用力和做功功率,探究了黏度和振动参数改变对混合器功耗特性的影响,并建立了声共振混合器混合功率的预测函数。研究结果表明,在混合过程中,壁面对液相做功的瞬时功率呈现先减少后稳定波动的趋势,而有效功率呈现先增加后稳定波动的趋势,这种不同的变化趋势是由于两者的相位差发生变化所导致的。增加振幅、频率或等加速度下低频大振幅都能够增加瞬时功率和有效功率,并减少液相进入稳定流动阶段所需吸收的外界能量。