本科生国际化培养模式探索——以北京航空航天大学土木与机场工程专业为例

北京航空航天大学土木与机场工程专业自2012年开设本科生国际化实验班以来,突出学校航空航天基础设施建设特色,综合中英文课程体系、国际暑期学校和国际交换学习完成授课内容。在人才培养上,注重参加科技竞赛,依托科研项目,辅以名师学术报告、学术会议等全方位提高学生的国际视野,激发创新思维,培养综合型高端人才。

车路协同环境下的交通工程

交通工程的产生与发展始终围绕着交通系统中的人车路耦合关系,来实现高效、安全、绿色的目标。载运工具智能化和车路/车车互联推动了车路协同技术的发展,将使交通系统逐渐从车路协调走向车路协同,并进一步提升交通系统的效能与安全。在车路协同环境下,传统交通系统中人为因素弱化,人车路耦合性增强,系统可控可测,随机性减弱,系统的感知、决策及控制主体逐渐从驾驶人转向机器,这给传统交通工程的基础理论方法带来了诸多变化与挑战。本文主要从人车路耦合的角度重点探讨车路协同系统对交通工程的影响,并提出未来发展过程中亟需解决的科学问题。

大学生方程式赛车——培养车辆工程专业大学生创新实践能力的优秀平台

大学生方程式汽车大赛是一项面向在校学生的赛事,在赛车设计与制造过程中,从图纸设计到赛车试制,再到驾驶赛车进行比赛,完全是靠学生亲自动手完成。该赛事对培养车辆工程专业学生的创新实践能力、主动学习能力、动手能力、组织协调能力及团队精神作用明显。北京航空航天大学的AERO方程式赛车队经过7年的建设,已成为培养大学生工程技术能力、社会实践能力的基地,也成为高校对外宣传的一面旗帜。

基于赛教融合的智能交通课程实践教学研究

结合全国大学生智能汽车竞赛百度智慧交通创意组竞赛项目,设计智能交通课程实践教学内容,从竞赛内容凝练与课程知识点结合的教学案例和实验项目,实现赛教资源融合和赛教一体化实践平台共享。设计的实验教学项目融合了图像处理、数据分析、人工智能、智能车硬件平台等内容,包括数据采集、数据分析、数据集构建,深度学习模型建立与智能车平台部署等实践环节。学生从编写简单程序开始,不断提高,到构建复杂的深度学习模型实现智能车自动巡航控制实验。将竞赛任务具有挑战性和对抗性的特点融入课程教学,吸引学生兴趣,增强学生求知欲,提升学生创新能力和工程实践能力。

基于改进系统工程决策理论的高速公路交通安全评价研究

为突破单维度交通安全评价中“事故强度分析”的局限,实现针对区域类型差异条件下的高速公路交通安全水平的定量研判.以4个维度作为基准,共考虑了其中8项特征指标,构建了面向多区域高速公路待评单元的综合交通安全水平评价体系;进而,将系统工程决策理论首次应用于交通安全评价中并对其实施改进,采用提出的熵权改进密切值评价模型分别从年度与季度划分视角进行交通安全评价,基于求解得到的欧式距离,最终以密切系数大小表征待评单元优劣.研究结果表明:年度与季度划分视角下,交通安全水平在各区域类型高速公路中表现出显著差异;由于传统密切值模型中的指标为等权重输入,故为避免测算结果偏差,有必要采取加权优化的手段改进传统模型.该方法在未引入主观参数情况下即可显示出较高分辨率的结果,可作为一种有效的公路交通安全评价方法.

“交通与建筑文化”美育课程建设探讨

为了解决工科院校美育课程存在的学校特色不突出、信息化技术应用匮乏等问题,北京航空航天大学开设了“交通与建筑文化”课程,以中华优秀传统文化的传承与创新为主线,突出交通运输工程“双一流”学科优势,建成了工、美融合的校级精品美育课和校级线上一流本科课程。充分利用现代信息技术,开展了融合慕课、知识图谱、虚拟仿真实验平台、数字化教材和微信公众号为一体的数字化教学资源建设,提升了课程的视觉体验和精神享受。学生可以沉浸式体验古建筑文化的底蕴与现代交通基础设施设计理念的博大精深,树立民族文化自信。数字化教学资源同时面向社会群体开放,实现全民共享,有利于全民素质提升。

交通信息工程及控制专业创新人才培养机制

在创新型国家发展战略背景下,建立与完善创新人才培养体系是新时代赋予高校的基本使命与任务。以北京航空航天大学交通信息工程及控制专业为例,剖析学科创新人才培养过程中存在的课程体系不健全、教学模式单一化、理论实践结合不紧密等问题,结合学科专业特点明确创新人才培养目标,提出包括教师队伍创新能力提升、传统课程体系改革、实践性教学模式探索、多样化考核方式设计四项改革建议与措施,初步实施后取得良好的授课效果,学生创新能力有所提升,有效实现了交通信息工程及控制专业创新人才培养。

立体交通系统通感算一体化关键技术

以无人机、智能网联汽车、道路基础设施等空地平台为载体的立体交通系统是智慧城市综合交通在6G网络中发展的前沿方向。随着海量无线通信终端、智能传感器等物理设备与交通运输环境、载运工具和道路基础设施深度融合,立体交通系统对通信感知的需求日益增长;然而,当前系统的发展受网络体系结构、通信资源、计算资源和感知能力的制约,其信息交互与综合处理能力亟待协同提高。另一方面,通信感知与边缘计算一体化(ISACEC)技术发展及其在空地协同网络中应用,为立体交通系统演进提供了新的推动力。面向立体交通系统应用场景,总结了ISAC-EC技术发展与应用现状,然后构建了空对地、地对空通信感知联合优化模型,给出了通信波束和雷达波束联合设计的关键技术思路;最后,针对典型应用场景开展仿真实验,结果展现了通感算一体化关键技术在立体交通系统中的应用潜力和优势,可为系统发展建设提供指导。

基于攻击策略的城市群复合交通网络脆弱性研究

为了提高城市群交通网络抵抗突发灾害的能力,以复合这样一种全新的视角探索城市群交通网络的脆弱性。首先,基于复杂网络理论,对城市群复合交通网络结构进行了深入分析,采用站点映射法构建了城市群复合交通网络模型。其次,针对城市群复合交通网络结构,确定了脆弱性测度指标和攻击策略。最后,以呼包鄂城市群为例进行了实证研究,构建了道路-轨道复合交通网络模型,对复合交通网络的拓扑特征和脆弱性进行了分析,识别了路网中的关键站点和线路。结果表明:城市群复合交通网络的构建可以降低单一运输方式交通网络的脆弱性,通过对识别出的关键站点和线路的加强防护,可以进一步降低城市群复合交通网络的脆弱性,减小突发灾害造成交通网络瘫痪的风险。

航空柱塞泵缸体疲劳分析及寿命预测方法

缸体是航空柱塞泵核心部件之一,其直接影响航空柱塞泵的功能。针对目前缸体寿命研究的实验周期长、缺乏理论分析方法的不足,提出了基于有限元分析和线性累积损伤理论的缸体疲劳分析和寿命预测方法。首先,基于理论力学和材料力学建立缸体的力学模型,在MATLAB平台上进行仿真分析,计算缸体受力;其次,建立缸体的有限元模型,在ANSYS平台上计算缸体的应力和应变;然后,将缸体应力、应变等结果导入nCode中,基于线性累积损伤理论,探究缸体的薄弱部位及影响缸体疲劳寿命的因素;最后,进行实验验证。结果表明,靠近配流盘一侧的柱塞腔外壁较为薄弱,容易出现疲劳破坏,与仿真结果基本吻合,验证了所提的缸体疲劳分析和寿命预测方法的正确性,为结构紧凑型柱塞泵缸体的设计提供参考。

基于交通波的高速公路事故的交通影响分析

高速公路事故对交通拥堵的影响分析是高速公路事件管理的重要内容.课题以交通波理论为基础,分析两车道高速公路事故发生点上游排队车辆的集聚和消散过程,根据事故影响的车道数、清理时间和上游交通流量,建立高速公路交通事故时空影响模型.通过数值计算分析和专业微观交通仿真软件验证发现,本模型具有较高估算精度,能为高速公路事故影响的定量分析提供理论依据.

活塞式航空发动机二级涡轮增压系统匹配分析

针对高空小型飞机的动力要求,对某一级增压的活塞式航空发动机进行了二级增压系统的匹配设计分析.利用AVL boost软件建立了原发动机的一级增压模型,并根据实验数据进行了校核.在原机模型的基础上,建立了二级增压发动机模型,并且进行了匹配计算.计算结果给出了发动机不同海拔高度下的运行情况,分析了发动机主要参数对性能的影响.研究了旁通阀对二级增压系统的调节规律,确定了高低两级压气机总压比随发动机海拔高度的变化趋势.结果表明,二级增压系统能够为发动机提供足够的进气充量,保证在大气密度降低后发动机还可以产生要求的功率,取得了预期的效果.

航空铝合金系列材料裂纹扩展性能的温度效应

高低温裂纹扩展性能是航空金属结构损伤容限设计的前提,为此,试验测定了3种系列的6种航空铝合金材料(2024-T351、2397-T8、6061-T651、7050-T7451、7050-T7452和7475-T761)在5种温度环境(-70、-54、25、125和150℃)下的裂纹扩展性能,观测了试验现象,并进行了性能对比分析和疲劳断口扫描电子显微镜(SEM)分析,研究了温度对航空铝合金材料裂纹扩展性能的影响机制,获得了具有工程参考价值的结果与结论:与25℃相比,低温下裂纹扩展阻力系数的对数值降低7%~15%,而高温下却增大5%~23%;低温下裂纹扩展指数增大7%~21%,而高温下却减少5%~34%;氢脆效应和高温氧化作用是导致裂纹扩展速率随温度升高而加快的主要原因。

多路口交通信号控制硬件在环仿真系统

为了快速有效地对信号控制系统的控制效果做出评价,提出多路口交通信号控制硬件在环实时仿真系统开发。通过采用硬件在环的方法,建立基于交通微观仿真软件的城市多路口交通信号控制仿真场景,与外部的信号控制器建立硬件在环系统,实现仿真场景与交通信号控制器的实时信息交互,形成符合实际交通控制情景的仿真环境,从而对多路口的交通信号控制系统的控制效果进行评估。对北京市中关村东路建模仿真,仿真结果表明硬件在环仿真系统不仅可以评价不同型号的信号控制器的控制效果,而且可以快速有效地对多路口的信号控制效果做出评价。

大类招生与培养背景下大学新生适应问题探析

大类招生与培养背景下,大学生新生适应问题显现出新的特点。大学生新生适应性主要表现在学习适应性、环境适应性和心理适应性三个方面,针对大类招生背景下的新生,高校可通过全面开展通识教育、教师辅导、专业辅导、社会工作与实践等措施全方位解决新生适应性问题。研究表明,大学生新生的学习适应性和环境适应性要好于心理适应性,教师因素对学生适应新生活有重要作用,大学生充分的入学准备和对大类招生培养模式的认同可以提高新生的适应性。

航天器多通道近场无线能量传输系统设计

针对航天领域空间交会对接、航天器配电、在轨服务与维护等领域对无缆化的需求,提出了多通道近场无线能量传输系统,建立了多通道磁耦合近场无线能量传输系统数学模型,分析了影响系统传输效率的重要参数,并对关键参数对系统效率的影响进行了仿真分析。通过线圈高效耦合设计,实现了多通道近场无线能量传输系统的效率最优。所提系统解决了能量的无线传输,并实现多负载接收的问题。通过一台1000 W多通道近场无线能量传输样机进行了实验研究,结果表明,所提多通道近场无线能量传输装置具有传输效率高的特点,解决了航天器无线能量传输的多负载问题。

一种改进的航空发动机转静件碰摩故障诊断方法

针对航空发动机碰摩故障的实际情况,分析了各种诊断方法的应用局限性,引入并改进适用于航空发动机碰摩诊断的基于SVD(奇异值分解)的碰摩特征提取方法:提出利用数据边界延拓来消除边界振荡,以此发展了适合短时间序列和长时间序列的奇异值分解处理方法,并探讨了简便实用的奇异值选择方法.并在某航空发动机故障信号的检测中,取得了良好的效果.

航空用风冷活塞式发动机热状态研究

建立了冷却系统传热模型和边界条件计算模型。以缸内燃气压力和温度试验数据为基础,利用经验公式计算了气缸体内壁与燃气、外部与冷却空气间的传热边界条件。以气缸体温度场计算为切入点对发动机热状态进行研究,计算并分析了不同飞行高度下气缸体的温度分布;研究了螺旋桨转速对气缸体温度的影响;同时还计算了最大功率工况下保持热状态稳定需要的螺旋桨转速;试验测取了不同高度时的气缸体特征点温度。计算和试验结果表明:在最大功率工况下,螺旋桨转速不变时,随着飞行高度的增加发动机热状态逐渐升高;同一飞行高度下,螺旋桨转速越高,发动机热状态越低;调节螺旋桨转速能够使气缸体温度稳定在某一范围内;试验与仿真结果的误差小于5%,满足工程需要。

城市群复合交通网络级联抗毁性

为保障城市群交通运输系统运营安全,解决城市群交通运输系统站点或线路故障引起的交通网络瘫痪问题,以"复合"的视角对网络级联抗毁性进行深入研究。针对不同运输方式交通网络节点、连边的差异性,构建基于强度和运输方式分担率的城市群复合交通网络模型,进行网络级联失效分析。考虑节点暂停状态对网络性能的影响,分析节点受损后的负载重分配,构建城市群复合交通网络级联失效模型,并引入基于观测信息模糊度的不完全信息攻击策略,以修正后的测度指标评估级联失效对网络抗毁性造成的影响。以呼包鄂城市群为例进行仿真试验,发现轨道子网的叠加增大了节点的过载承受能力,将大量失效节点转变为暂停节点。同时,容量参数、过载能力调节参数越大网络的级联抗毁性越强,而观测信息模糊度越大,网络级联抗毁性不一定越强,其产生作用的阈值为0.4。结果表明:复合交通网络的构建提高了单一运输方式交通子网的级联抗毁性。城市群交通子网的叠加可以增大节点的过载承受能力,将大量失效节点转变为暂停节点,通过增大节点容量并提高其过载承受能力,能够防止级联失效对复合交通网络产生的不利影响。通过对识别出的关键节点加强防护可以进一步优化复合交通网络的级联抗毁性。

基于SMP准则的改进剑桥模型及其在基坑工程中应用

基坑开挖时坑底土体在卸荷作用下会处于三轴拉伸状态 ,剑桥模型采用的扩展 vonMises准则将高估土体的三轴拉伸强度 ,因此利用变换应力法将剑桥模型从三轴试验的轴对称应力状态扩展至一般应力状态 .改进后的剑桥模型采用 SMP准则能较好地反映基坑工程中坑底土体在三轴拉伸状态下的强度和变形特性 。