飞机牵引滑行工况下前起落架疲劳寿命仿真分析

为使机场运行更加高效经济,提出一种由牵引车将飞机高速牵引滑行至跑道起飞端的新模式。在牵引滑行工况下,前起落架要承受长时间长距离的高速重载荷牵引,同时受牵引车的加速和制动特性的影响,可能导致前起落架疲劳寿命降低。于是,针对飞机前起落架在该工况下的载荷分析以及疲劳寿命验证十分重要。通过Adams软件建立多体动力学模型,模拟真实工况,对不同牵引滑行速度下的牵引车-飞机系统仿真,获取到前起落架的载荷谱信息。结合前起落架有限元模型静力学分析和载荷谱,通过频域寿命分析法,在nCode软件中计算得到前起落架的疲劳寿命。结果表明,高速牵引滑行工况产生的大载荷加剧前起落架疲劳损伤,疲劳损伤从减震支柱凸耳向下阻力臂延展,疲劳寿命缩短3个数量级,需要对前起落架下阻力臂进行结构优化。本文中的研究可以为新牵引滑行模式下前起落架的疲劳寿命结构优化提供参考。

高速无人机地面变速滑跑转弯方向稳定性研究

高速起降无人机地面滑跑过程中受到轮胎力、气动力、舵面力等多个非线性因素的影响,容易发生转弯失控,在地面打转甚至冲出跑道等严重事故。目前利用分岔理论分析飞机地面滑跑非线性转弯系统稳定性时,都是基于匀速滑跑的平衡态系统,无法分析加减速对非线性非自治飞机地面滑跑系统稳定性的影响。对此,提出利用达朗贝尔原理将非线性动态系统转化为等效非线性平衡态系统进行分岔特性研究。在MATLAB/Simulink中建立无人机非线性地面变速滑跑动力学模型,并基于达朗贝尔原理在系统模型中引入惯性力,将系统转化为等效平衡态系统,进而利用数值延拓法对系统全局稳定性及分岔特性进行求解,分析了无人机变速滑跑过程中加速度对无人机转弯方向稳定性的影响,并对系统出现的鞍结分岔现象、Hopf分岔现象进行分析。通过对3种典型工况下无人机的运动状态和受力进行分析,揭示了无人机地面变速滑跑转弯时发生方向失稳的本质与机理。同时,在加速度单参数分岔分析的基础上,采用开折方法,将前轮转角作为附加参数引入无人机地面滑跑动力学模型,进行双参数分岔分析,讨论了双参数组合对无人机地面滑跑方向稳定性的影响规律,并就双参数分岔过程中新出现的BT分岔、GH分岔和ZH分岔现象进行了讨论。

基于出租车轨迹数据的交通可达性测算

交通因素一直是可达性评价中主要考虑的影响因素。为更好地实现区域级可达性计算,通过均值法与中位值法相结合的路段行程速度估计法,从出租车轨迹数据中提取出大量真实的路况信息,作为可达性测算中交通阻抗因素。运用概率法作为可达性测算模型,弥补了常用的潜能模型在解释性方面的缺陷。并利用POI数据进行吸引强度模型的构建,利用出租车数据中提取出的居民出行时长与频率分布的关系进行阻抗模型的标定。最后,利用西安市出租车轨迹数据与POI数据进行实例验证,完成城市级别的区域可达性测算,为大数据背景下的可达性测算与分析提供借鉴。

基于出租车GPS数据的路段平均速度估计模型

为了解决现有基于GPS数据的路段平均速度估计模型应用条件苛刻、难以满足低成本和高精度信息需求问题,考虑不同类型GPS车辆运行特征,设计了两个基于出租车GPS数据估计路段平均速度的改进模型.基于两个改进模型,设计了路段平均速度的融合估计方法.用某城市局部路网的出租车GPS数据验证两个改进模型,并与传统模型进行了对比分析.结果表明,在不增加成本的条件下,两个改进模型的估计精度分别比传统模型提高了1.5%与19.7%;融合估计方法的精度比两个改进模型分别提高了2.8%与8.8%.

航空器场面滑行速度与油耗研究

针对航空器在机场的滑行路径优化问题,以航空器滑行运动模型为基础,通过离散化滑行速度,采用多目标免疫优化方法,研究了当航空器使用固定的路径推出时,其滑行速度与油耗之间的具体关系.仿真结果表明,通过权衡航空器滑行速度与油耗,可以为指定的滑行线路提供多种滑行方案,满足空管的实时航班调配,同时也可以促进基于油耗的滑行路径优化研究,从而降低滑行时间和油耗,提高机场的运行效率.

基于打车软件使用率的出租车运营速度分析

为计算打车软件对城市出租车总体运营速度的影响,分析了在打车软件背景下出租车在空驶阶段的行驶速度及选择乘客概率的差异特征,以出租车是否使用打车软件搜索乘客为衡量依据将乘客分为两类,最后根据搭载两类乘客的总运营时间及总运营里程守恒关系建立模型。在出租车固定的运营时间及乘次条件下,模型能得出不同打车软件使用率与总运营里程、总体运营速度及空驶率之间的对应关系。通过算例分析表明该模型具有有效性和可行性,有助于管理部门掌握城市出租车系统的运营参数,并制定合理发展规划。

基于出租车GPS数据的道路平均速度估计方法

浮动车技术是目前常用的获取道路交通信息技术手段之一,而出租车GPS数据是该技术重要数据来源,但其本身存在诸多不足。为更好地利用出租车GPS数据,文中提出了在定位误差、低频采样、数据量少等因素影响下的行程速度估计方法。首先结合城市复杂路段情况,提出基于车流方向、路段可达性、速度等约束条件下的实时地图匹配算法,引入反向检查机制对不确定点进行修正;然后针对出租车运营特性,建立了有效数据获取模型,并提出低频采样影响下的行程速度估计算法;最后利用北京出租车数据进行计算比较。结果表明了该方法的可用性,能满足道路状态判断的一般需求。

前三点式飞机连续低速滑行刹车偏航的力学原因

针对某型前三点式飞机在首飞前连续低速滑行刹车过程中的偏航问题,假设飞机的起落架、机轮和轮胎为刚性,其侧向、纵向和扭转变形均为零,不考虑机轮和轮胎回转体的质量和转动惯量,忽略轮胎的柔性,建立飞机平稳滑行的力学模型。基于理论力学分析方法,得到该型飞机在水平方向的力矩平衡方程和两侧主机轮刹车力矩最大允差的计算公式,并进行实验验证。结果表明:在排除其它因素的情况下,前三点式飞机在连续低速滑行刹车过程中偏航与否,取决于两侧主机轮刹车力矩的差值。在正常起飞条件下,该型飞机刹车力矩差值大于1 828N·m时,容易偏航;小于1 455 N·m时,不会偏航。这一结果可作为前三点式飞机刹车性能设计的依据,有利于促进炭刹车材料的推广和应用。

以乘客需求为导向的出租车服务质量评价指标体系研究

近年来我国出租车行业内各种大小问题层出不穷,出台有效的标准化管理方案已经势在必行,服务质量管理是实现其行业管理的一个重要分支。文中通过对乘客需求的大量调研,归纳并建立出租车的服务质量评价指标体系。以沈阳市的交通数据为例,分析出租车行业在服务质量上存在的问题并提出相应的建议对策。

融合低速等时功能的出租车合乘计价器开发

出租车合乘是解决当前打车难的一个重要方法,合乘计价器的开发对于协调出租车、乘客的多方利益,缓解交通拥堵和打车难具有重要意义。文中采用四通道独立计费的设计思路,参照哈尔滨现行低速等时计价方案,采用霍尔效应传感器作为里程计量依据,拟定费率折扣比例,设计合乘计费算法,采用Arduino Uno控制板作为计费程序开发平台,采用1602 LCD作为显示终端,集成测试出租车合乘计价器。结果表明,所开发设计的出租车合乘计价器能够精确合理地计量四批次乘客出行里程,结合费率折扣方案,能够实现出租车增收、乘客出行成本降低等共赢目的。

基于FPGA的出租车计费系统设计

本文基于FPGA芯片EP4CE6F17C8N进行了出租车计费系统的设计。本设计是利用硬件描述语言VHDL在Quartus Ⅱ软件平台上进行设计并通过调用第三方软件Modelsim进行仿真实现了出租车计费系统的功能。该计费系统不仅实现了出租车按里程计费功能,还模拟了出租车启动、暂停和停止等状态。与传统的计费系统相比较,本设计不但体积小、功能强,并且可移植性高,易于开发,可靠性更高。

基于速度分配的航空器绿色滑行优化

针对航班量过快增长以及机场容量限制导致的机场滑行道拥堵问题,在航空器滑行路径优化的基础上,提出一种基于遗传算法和Yen算法的速度优化方法。首先规定速度变化剖面,以滑行时间和尾气排放为目标,以最大滑行速度和加速度为决策变量,考虑机场滑行规则和滑行限制设定约束条件,建立滑行路径和速度的优化模型;然后利用Yen算法对浦东机场16架航空器的滑行路径进行预筛选,为每个航空器分配3条路径;最后利用遗传算法进行仿真求解,依据最小滑行成本得到最优的滑行路径和速度分配方案。结果表明:优化后的滑行时间降低21.82%,尾气排放降低27.17%,滑行成本降低25.77%,且未产生冲突。可见所建立的优化模型和方法对提高场面运行效率和减少航空污染具有一定的可行性。

基于XGBoost的短时出租车速度预测模型

准确预测短时出租车速度是识别驾驶员异常加减速行为的前提,有助于提升乘客的安全与舒适。以城市中出租车实时移动速度为研究对象,研究了基于XGBoost的短时出租车速度预测模型。将出租车的移动速度数据集划分为训练集和测试集,构造滑动时间窗口,以时间窗口内的出租车历史移动速度的时间序列为输入变量,以出租车当前时间的移动速度为输出变量,采用前向验证的方法进行模型评估。利用基于贝叶斯算法的hyperopt模块实现模型参数的快速优化,得到模型最优参数组合,并基于深圳市2013年10月22日的出租车GPS轨迹数据集进行算例分析,将模型的预测结果与非参数回归模型、神经网络模型预测结果进行比较。研究表明:所构建的短时出租车速度预测模型的平均绝对误差(MAE)为9.841,均方根误差(RMSE)为12.711,均低于非参数回归模型和神经网络模型,提高了出租车速度的预测精度;由于出租车速度序列缺乏规律性,调整后的R^(2)(R^(2)_adjusted)为0.592,且相较于其他2个模型,XGBoost模型在出租车速度发生急剧变化的时间点附近具有更优的拟合效果,避免了过拟合造成的预测精度下降。

考虑空间效应的出租车超速行为道路因素分析

为充分利用道路特征干预出租车超速行为,搜集成都市区内出租车全球定位系统(GPS)轨迹数据,识别其超速行为,并采集道路特征数据,以各道路的出租车超速频数及平均超速严重度为超速特征,应用全局莫兰指数和4类空间回归模型,分别确定超速特征及道路因素的空间自相关性和显著影响出租车超速特征的道路因素。研究结果表明:出租车超速行为和道路特征均存在明显的空间自相关性;空间自相关模型(SAC)对超速频数的拟合效果最好,空间杜宾模型(SDM)对平均超速严重度的拟合效果最佳;路段的相接道路数、出入口数及车道数明显增加超速频数;道路长度和车道数显著增大平均超速严重度;施工区和单行道均与超速特征无关。

考虑飞机运行特性的柔性道面累积损伤计算

为准确计算柔性道面任一点累计损伤,考虑飞机载重和滑行速度差异,给出了飞机滑行在道面任一横断面处单个主起落架动荷载计算方法;基于单个主起落架动荷载作用下柔性道面面层底拉应变和土基顶面竖向压应变空间响应分析,引入多轴荷载作用频次影响系数,考虑轮迹横向偏移和纵向分布规律,得出了单个主起落架在道面任一位置处荷载作用频次的计算方法,并计算了相应位置处道面允许作用次数;基于Miner准则的线性疲劳累积损伤原理,提出了可覆盖整个柔性道面的道面累积损伤计算方法。实例表明该方法可行,可为道面分段和横向减薄设计的理论计算提供参考。

基于速度和出行时间指数的道路机动性评估方法及应用——以深圳市为例

采用出租车GPS移动轨迹数据,根据道路通行速度和出行时间指数(TTI)构建一种城市道路机动性的评估方法,为居民出行提供决策支撑。以深圳市为例,将该评估方法用于测算1km×1km均分方格区内出租车的载客平均速度和道路机动性,并引入出行时间指数计算道路机动性的变化程度。结果表明,以速度和出行时间指数评估道路机动性的空间差异及其动态变化,能为评定道路机动性提供决策支持。

高峰时段下离港航空器绿色滑行策略设计与评价

为有效减少大型枢纽机场高峰时段离港航空器拥堵延误及污染物排放,开展了不同滑行策略的设计与评价研究。首先,构建了包括环境成本在内的离港航空器滑行成本计算模型;然后,提出了正点推出、机位等待以及速度优化3种不同离港航空器绿色滑行策略;最后,以总滑行成本最小为目标,采用遗传算法开展算例仿真,求解不同策略下的最优滑行路径并对比分析了不同滑行策略对缓解拥堵及减少排放的有效性。结果表明:相较于正点推出策略,机位等待与速度优化策略可减少总滑行时间5.90%和22.49%,具有良好的拥堵缓解效果;此外,机位等待策略还具有最低的油耗及排放成本,而速度优化策略具有最低的污染物排放总量,均具有一定的减排效果。

水陆两栖飞机静水面高速滑行性能数值计算与试验分析

针对水陆两栖飞机静水面高速滑行过程的运动响应大、流场强非线性等问题,提出了一种基于传统动网格技术的"状态预估--精确计算"的数值模拟方法:通过求解Reynolds平均N-S方程结合运动方程来模拟飞机静水面滑行时的流场特征和运动特性,数值模拟方法为隐式有限体积法,湍流模型采用k-ω(SSTMenter)结合壁函数进行处理,自由液面捕捉采用VOF方法;数值计算时,首先采用粗网格对简化后的飞机在不同航速下的姿态和升沉进行快速预估,再将飞机置于预估状态下进行精确网格划分,最后进行精确数值计算分析.为了验证数值模拟结果的正确性,在物理水池中进行了静水拖曳试验,将数值计算结果与试验结果进行对比分析可得:数值计算与水池试验的流场特征吻合,且阻力、姿态和升沉的计算精度达到90%,验证了数值模拟方法的可行性.

基于国六车载风速仪滑行法的试验研究

传统车载滑行道路法基于固定式风速仪,测量条件是试验环境低风速条件,且对试验环境过程中的风速要求严格,而且风速对试验结果影响极大,会导致数据一致性不稳定;车载风速仪滑行的分析模型理论适用于高低风速环境下,试验过程中实时测量补偿车辆前部风速,对风阻和机械阻力独立分析,因此数据稳定性高。

基于多目标优化的航空器滑行速度曲线生成

传统的航空器滑行路径规划方法大多给定航空器一个平均滑行速度,并且仅考虑滑行时间最短为优化目标,这些方法不能准确地反映航空器地面滑行过程。为了适应未来基于四维滑行轨迹的机场场面运行需要,针对航空器四维滑行轨迹生成中的滑行速度曲线生成方法进行了研究。首先建立了航空器滑行路段的分段线性滑行速度曲线模型,考虑滑行时间、油耗和CO、HC和NO_(x)污染物排放三个优化目标,提出了一种启发式搜索策略生成了一组航空器帕累托最优的滑行速度曲线,通过帕累托最优前沿分析了各优化目标之间的关系。以重庆江.北机场上一架离港航空器的滑行路径为例进行实验分析,结果表明:滑行速度曲线模型较传统的平均滑行速度能更准确反映航空器场面运行过程,航空器滑行时间最短并不意味着油耗最低,油耗最低也并不意味着污染物排放量最少,滑行过程中的加速次数和加速持续时间对油耗和排放有显著影响,具有一定的实际应用价值。