集成Vissim-Python和Qt的信控交叉口DRL配时仿真系统设计

针对目前Vissim-Python联合仿真系统在信控交叉口DRL配时研究中算法移植性不高且难以实际应用的问题,设计一款交叉口配时仿真系统。在该系统中,为满足实际应用的需要,提出同时考虑检测器数据和倒计时的DRL配时模型,根据此模型需求,通过Python设计必要的Vissim组件接口,并封装为Gym强化学习仿真环境。为解决算法移植性不高的问题,基于深度学习框架PyTorch对配时算法的接口规范化,并使用PyQt5设计可视化操作界面,可灵活调整算法参数。为提高系统运行效率,使用四种技巧加速仿真进程。最后以珠海市柠溪路与兴业路交叉口为例进行仿真测试,结果表明,该系统运行良好,既可对实际交叉口的配时效果进行评估,也可作为相关算法研究者的测试平台。

自适应机载式临时支架设计及仿真分析

在井下掘进工作中临时支护是必不可少的一环,但由于掘进巷道临时支护智能化的失调,导致机载式临时支护无法根据打锚杆锚索所产生的围岩变化进行有效的顶板控制,同时根据国家煤矿安全监察局发布的公告《煤矿机器人重点研发目录》,研制开发一种自适应的机载式临时支架,利用SolidWorks软件对其中关键零部件进行设计以实现对不同倾斜顶板的贴合支撑功能,并建立三维模型,通过理论力学原理分析出支护装置在不同支撑姿态下顶架和各液压缸的受力符合支护强度,同时设计相应的液压系统,利用AMESim仿真软件进行仿真分析验证支撑力可以随顶板压力变化进行自适应调整。

仿真转台控制系统变结构自适应控制技术研究

仿真转台是航空航天及工业领域重要的仿真设备。为了使仿真转台控制系统适应负载转动惯量变化,并增强其对控制系统数学模型参数摄动、外界干扰等的鲁棒性,现将自适应理论应用于仿真转台的伺服控制系统,并使用变结构滑模控制设计控制律,添加全程滑动模态因子,设计了一种基于现代控制的复合自适应控制器。使用Simulink和Matlab搭建仿真环境,在20 Hz的正弦信号下得到负载变化前后的仿真结果。PID控制系统和自适应控制系统的响应幅值误差分别增大了3.6%和1.3%,证明了自适应控制有效地降低了系统的误差。当输入阶跃信号时,自适应控制系统将稳态误差由3.2%减小到0.3%。最后在仿真转台上进行了实物实验。在幅值0.1°频率20 Hz的正弦信号下,添加负载及干扰后,PID控制系统的响应幅值误差增大了6.6%,而自适应控制系统的幅值误差仅增大2.4%,比PID控制系统误差变化小。实验结果表明,自适应控制器的控制效果优于PID控制器,所设计的自适应控制器提高了控制系统对负载变化和干扰的鲁棒性。

基于VISSIM仿真的城市信号交叉口优化设计

信号交叉口是限制车流消散的主要瓶颈,是导致城市道路交通拥堵的主要节点,对其优化设计逐渐成为研究热点。针对南京市中央路-湖南路交叉口存在的转弯半径过小、交通流量饱和、路口间距过短等问题,提出渠化车道、增加禁止掉头标志、增加相邻路口右转信号控制、增加相邻路口相位的优化方案,运用韦伯斯特模型计算各相位的信号配时方案,使用VISSIM仿真软件对设计方案实施前后的效果进行对比。结果表明:实施优化方案后,平均排队长度由12.96 m减少为11.3 m,减少12.81%;车辆平均延误由44.36 s减少到39.48 s,减少11%;平均停车次数由1.15次减少到0.96次,减少16.52%。对南京市中央路-湖南路交叉口提出的优化方案是合理的、有效的,研究结果对方案落地实施具有指导作用。

基于VISSIM仿真的信号交叉口优化研究

随着中国国民经济的不断发展,城镇化进程日益加快,产生了一系列的城市交通问题,也使得城市交通体系的压力逐年加大,交通拥堵成为大中小城市的难题。交叉口作为影响城市道路交通问题的重要节点,是城市交通中问题最多的部分。文章以上海市博山东路与枣庄路交叉口为例,在经过实地调查的基础上,对交叉口的交通状况进行分析,对车道功能划分和信号配时进行优化,使用VISSIM仿真软件对其进行交通仿真,找出存在的交通问题,提出优化设计方案并仿真对比验证,从而达到提高交叉口通行效率,保障城市交通安全的目的。研究结果表明,优化后的交叉口车辆平均延误减少了69.71%,交叉口的服务水平得到明显的提高。

基于特征矩阵分区等值和自适应插值切换的有源配电网多速率并行仿真方法

现代有源配电网呈现复杂多变、多时间尺度的特征,采用单一仿真速率难以同时兼顾计算效率与精度,对此该文提出基于特征矩阵分区等值和自适应插值切换的有源配电网多速率并行仿真方法。首先,构建系统状态空间矩阵,并基于状态矩阵特征值的量级将系统拆分为多个动态特性差异的子系统,通过将系统的状态矩阵进行分块等效,实现子区域在小步长时刻的独立仿真解算与在大步长时刻的等效补偿,在保证仿真精度的基础上大幅降低了系统仿真规模;然后,针对各区域间数据交互不同步问题,通过倍率步长相量法分析线性插值误差产生原理及主要影响因素,并提出基于二阶泰勒展开式的多步自适应插值仿真算法,可以根据系统频率与仿真步长需求调节相关插值参数,显著降低插值误差;最后,采用改进型IEEE 123节点配电网算例,通过分区等值/插值计算与仿真结果的对比,验证了所提多速率并行仿真方法的可行性与有效性。

基于仿真数据的无监督域适应轴承故障诊断方法

针对目前实际诊断任务中难以获得有效的滚动轴承故障数据以及目前诊断模型泛化能力差的问题,文章提出一种基于动力学仿真与无监督领域自适应的故障诊断方法。首先建立滚动轴承动力学仿真模型,获得大量的仿真数据充当源域;然后使用无监督领域自适应的迁移学习故障诊断方法,在全局领域适配的基础上,引入最大最小化分类器差异的对抗学习策略,进一步减小了源域和目标域特征的条件分布差异;最后通过与其他迁移学习方法对比验证所提方法的可行性与优异性。

基于自适应学习技术的变电站仿真培训系统设计与应用

在现代智能学习技术的发展背景下,变电站培训系统也在逐渐实现技术升级,而针对于传统系统与学员个性化学习需求所存在的不足之处,以智能化的自适应学习技术为研究基础,提出一种可以综合考虑用户模型有关特征,集合“教学、学习、联系、考核和评价”为一身的多种教学模式,依托于智能化与“互联网+”的智慧学习平台,旨在提升变电站运维人员的日常工作效率与质量以及处理紧急异常情况的工作能力,为个性化学习培训需求提供有效的仿真培训方案。

基于VISSIM交叉口仿真的信号配时优化研究

随着交通压力的增加,为了缓解交通压力,提高交叉口通行能力,改善交叉口交通状况,以昆明市白龙路-南院路交叉口为研究对象,采用Webster信号配时法优化此目标交叉口信号配时以降低车辆延误时间、排队长度及对环境的污染等。通过VISSIM仿真分析交叉口,对比优化前后的平均排队长度、延误时间、一氧化碳排放量、氮氧化合物排放量、停车时间等数据。结果表明:在实现Webster算法后,车辆平均排队长度减少25%、延误时间减少23%、一氧化碳排放减少6.9%、氮氧化合物排放下降6.9%、停车时间下降24.7%,优化交叉口信号配时在一定程度上缓解了交叉口通行压力,明显改善了城市交通状况。

铬污染迁移修复过程自适应仿真外挂系统计算与三维可视化数值模拟

铬污染迁移修复过程数值模拟是研究铬渣遗留场地铬污染三维时空分布,优化铬污染治理方案的重要手段。由于铬渣遗留场地存在三维结构及参数的时空异质性和修复技术的综合多样性,现有的数值模拟技术无法准确地模拟复杂场地铬污染迁移修复过程,为了解决这一问题,本文提出了铬污染迁移转化与修复过程模拟引擎–自适应外挂耦合计算架构及仿真范式。以某铬渣遗留场地为例,结合场地勘探数据,实验室数据以及监测数据,利用铬污染迁移修复过程模拟引擎–自适应外挂耦合计算架构,进行铬污染迁移修复过程模拟,得到了场地铬污染三维时空分布情况。

基于仿真数据和子领域自适应的轴承故障网络诊断框架

在实际工业环境中,往往缺乏相应工况的轴承故障数据用于模型训练,这限制了深度学习在工业场景中的应用。基于此,采用两种建模方式生成了轴承故障信号,将其用于训练模型,并利用深度子领域自适应方法,缩小了模拟信号和真实信号间的差异,提升了模型对真实信号的诊断精度。首先,采用数学建模和基于LS-DYNA的有限元仿真两种方式建立了轴承故障仿真模型,以获取与实际场景相同工况下的轴承故障仿真加速度信号;其次,针对仿真数据和真实数据存在差异的问题,利用子领域自适应方法得到了对齐仿真数据和实际数据的全局特征分布以及相关子领域的特征分布;最后,采用原始一维振动信号作为输入,在残差神经网络(ResNet)模型架构上完成了端到端的轴承故障分类工作;将德国帕德博恩大学采集到的轴承故障信号作为实验数据,对上述模型的有效性进行了验证。研究结果表明:相较于有限元仿真,数学建模生成的仿真信号能够较轻易地迁移到实际信号,在无标签数据场景下具有99.73%的轴承故障识别精度,体现了数学建模在无监督轴承故障诊断领域的广阔应用前景,是在真实工业系统和人工智能之间架起桥梁的关键技术。

基于Vissim仿真系统的公共停车楼交通影响评估

为避免大型公共停车楼建成后,产生吸引的交通量对周边道路交通产生严重影响。该文以重庆礼嘉公共停车楼为例,开展交通影响评估工作。首先,采用传统的“四阶段”法,对停车楼建成后早晚高峰时段周边路段交通量变化进行预测分析;其次,借助Vissim仿真软件进行模拟评估,对公共停车楼建成前后城市路网进行交通仿真应用,得到客观评估结论,从而为规划管理部门提供决策参考。

基于VISSIM的城市主干道交通状况仿真与优化

首先分析和研究了国内外关于交通微观仿真的发展和研究现状,介绍了交通仿真软件VISSIM所使用的模型。而对于道路的优化,主要采用了根据车流量等因素调整信号灯配时,以减少排队时间、延误等评价道路交通通畅程度的指标,这为较好地实现信号交叉口的优化提供了量化的尺度、可行的办法和理论依据。以洛阳市的开元大街与关圣街交叉口为研究对象,从信号控制、交通冲突、道路渠化方式3个方面对该路口的通行问题进行了综合分析。最后采用交通仿真软件VISSIM进行仿真研究,在确定道路参数和信号灯配时之后进行路网绘制以及仿真运行,而道路通行的能力可以用相应的评价指标进行衡量,经过比较分析,选出最优的路口通行方案,以高效地改善信号交叉口的交通现状。

自适应管道打磨机器人的设计与仿真分析

针对透过氧化层的管道焊缝检测不易、人工打磨效率低等问题,设计了一种自适应管道外壁打磨机器人,并研究了其在管道上的静态受力、旋转打磨的性能。首先,在满足管道表皮氧化层打磨质量的前提下,分析了方案的可行性并提出管道机器人的结构方案,分析了其驱动装置及作业装置特点;然后,利用SolidWorks进行三维建模,运用ANSYS Workbench对机器人进行了静力强度分析以及下角磨机支架的模态分析,以避免共振影响造成的疲劳损伤。分析结果表明:机器人的材料强度满足条件,可以无缝衔接地对管道氧化层进行打磨,但机身压力、速度和托辊的接触力存在一定的波动。

基于VISSIM仿真的二级公路路侧同向接入口最小间距研究

针对当前关于公路接入口最小间距的规定较笼统,公路设计、隐患排查等环节参照标准有差异的问题,以二级公路路侧同向接入口间距为研究对象,提出接入口设置原则,以保证主路行车安全为条件,分别从满足停车视距、避免右转重叠冲突、满足主路运行速度协调三方面提出接入口最小间距;以保证主路通行效率为条件,基于VISSIM仿真建立不同路侧同向接入口间距的二级公路路网模型,对比分析主路不同车速下满足规范中平均车速和延误率要求的最小接入口间距;最后综合行车安全和通行效率因素,得到二级公路不同设计速度下路侧同向接入口最小间距。

自适应巡航系统硬件在环仿真精度提升研究

由于被控车辆模型精度直接影响自适应巡航系统硬件在环仿真与实车测试的吻合度,提出利用实车测试外特性数据校准被控车辆模型的方法,进而提升系统仿真精度。首先,基于自适应巡航系统架构,搭建了仿真系统。然后,根据实车测试外特性数据对基础车辆动力学模型和逆纵向动力学模型进行逐级校准。最后,利用校准前和校准后的模型分别进行自适应巡航系统加速行驶工况、制动减速工况和跟车行驶工况仿真,并与实车测试结果进行对比分析。结果表明,利用实测数据校准被控车辆模型的方法可以显著提升自适应巡航系统硬件在环仿真与实测数据的吻合度。

基于VISSIM的片区开发施工交通仿真模拟研究

片区开发存在多项目、长周期、多搭接等特征,片区开发施工交通对区域产生较大影响。项目为解决区域开发过程中因施工车辆置入、道路项目开发而导致区域路网结构和线型变化对交通产生负面影响或不确定性,尝试运用VISSIM交通微观仿真模拟评估片区开发建设全生命周期各阶段交通运行情况。通过前期详细现状调研、各阶段路网模型搭建并结合施工交通组织方案、车辆起讫点调查、车辆行驶逻辑、细节设置等进行多次模拟,得出可视化全阶段区域交通流密度、交叉口服务水平数据。根据仿真评价结果,提出交通信号灯控制、交叉口导向线设置、施工车辆诱导等交通疏解措施。

基于VISSIM仿真的地铁车站疏运能力评估与瓶颈识别研究

以天津地铁营口道站为例,基于客流流量流向、行人走行行为规律及站台站厅服务设施能力与布局,运用VISSIM仿真技术构建了该站早高峰大客流疏运动态模型,以行人密度分布情况、行人密度变化情况、楼扶梯口排队人数、行人走行时间、设施服务水平5类指标为准则评估疏运能力并识别瓶颈,结果表明,该站高峰小时客流疏运能力整体有待提升,3号线站台层行人密度总体较高,北侧扶梯口为主要瓶颈点位,须加以重点疏导。

引入Vissim仿真的枢纽互通改造方案研究

文章探讨了枢纽互通改造方案的基本原则,通过实测同古枢纽互通的交通量,分析其适应性,提出改造设计思路,综合考虑各方面因素,选取了三个最有价值方案进行比选,并通过Vissim仿真分析得到最优方案。

基于VISSIM仿真的交叉口待行区交通组织设计研究

以昆明市北辰大道与金实路交叉口作为研究对象,通过设置左转、直行待行区,利用“停车线法”建立通行能力模型分析通行能力提升效果,面运用VISSIM交通仿真,验证设置待行区后的左转进口道和直行进口道在排队长度、平均延误等交通运行指标的改善程度。