基于VMD-BP-GA模型的脆弱航段船舶短时交通流预测

【目的】针对繁忙航段船舶交通流易受外界环境扰动的难题,提出一种可用于识别船舶交通流脆弱性的预测模型,旨在通过脆弱性辨识,确定最薄弱的航段。【方法】首先采用变分模态分解(VMD)模型将船舶交通流参数序列分解为多个模态分量,然后结合反向传播神经网络(BP)和遗传算法(GA),通过构建约束模型并不断更新各个分量的中心和带宽,实现单个分量的预测,通过应用VMD-BP-GA模型对船舶交通流进行精准预测,并验证其合理性和有效性。【结果】在繁忙航段,本研究提出的VMD-BP-GA模型精准预测船舶交通流脆弱性的方法,相较于传统模型表现出更低的预测误差值,其中在航段流量预测方面,本研究模型的平均绝对误差(MAE)最低达到2.095%,均方根误差(RMSE)最低达到2.610%,平均百分比误差(MAPE)最低达到2.114%;在航段密度预测方面,本研究模型的MAE、RSME、MAPE最低分别为0.129%、0.162%、2.112%;并实现了时空两个维度的船舶交通流预测。【结论】本研究模型成功实现对船舶交通流脆弱性的识别和最薄弱航段的确定,具有高效的预测性能,能够精准并快速地预测船舶交通流,可为船舶通航安全保障提供了理论和实践指导。

带UHPC接缝的桥面板力学性能试验研究

为掌握带UHPC接缝的桥面板受弯状态下的力学特点,进一步探究UHPC接缝的合理宽度及在接缝宽度相同情况下,不同接缝截面形式、钢筋搭接形式对带UHPC接缝的桥面板抗弯性能影响,设计制作了一块现浇整体板和3块不同湿接缝构造的UHPC预制桥面板,并分别进行四点弯曲试验评估接缝处抗弯性能,对荷载-跨中位移曲线、荷载-主裂缝宽度曲线、混凝土荷载-拉应变曲线、混凝土荷载-压应变曲线、荷载-受拉钢筋应变曲线、极限抗弯承载能力、裂缝发展状况展开相关研究。结果表明:由于UHPC优异的力学性能,4组试验板的荷载-跨中挠度曲线基本相近,带UHPC接缝的桥面板极限承载力优于整体板;接缝宽度、钢筋连接方式相同的情况下,漏斗形或楔形接缝截面形式不会影响预制桥面板的极限承载力,彼此刚度差异不大;在保证桥面板整体性和承载力的前提下,预制桥面板UHPC湿接缝可减小为15 cm宽;UHPC接缝连接的整体性良好,不会影响现浇接缝区段及连接界面的抗拉性能,带UHPC接缝的预制拼装桥面板的初始裂缝和主裂缝均位于普通混凝土区域,UHPC的高弹性模量使得接缝区域局部刚度提高,相较于接缝周围混凝土区域,接缝处的受压区混凝土压应变与受拉区钢筋的拉应变都较小,接缝区域未出现裂缝,UHPC湿接缝与混凝土预制板界面处的裂缝扩展速度缓慢。

区域交通资源配置效率综合评估

为有效促进交通运输及区域经济的发展,有必要对区域交通资源配置效率进行综合评估。研究通过构建交通资源配置效率指标体系,提出了基于三阶段DEA-Bootstrap模型对区域交通资源配置效率进行评估。利用三阶段数据包络法(data envelopment analysis,DEA)模型剔除评估过程中的环境误差,引入Bootstrap方法克服DEA模型有效性值的内在依赖性,并以长江经济带11个区域为例进行案例研究。结果表明,剔除环境因素与随机干扰的影响,长江经济带交通资源配置效率为0.612,较传统DEA计算效率结果下降了0.189。解决技术投入冗余和促进规模效率发展是该区域交通资源高效配置的关键。可见,该方法可有效避免传统DEA方法在评估资源配置效率时的偏差,高效评估区域交通资源配置效率。

湖北某高速公路管桩加固软土路基失效机理分析

以湖北某高速公路管桩加固软土路基滑坡为例,根据现场地层偏压现状,利用有限元软件GTS NX模拟滑坡滑移区并得到了相应的安全系数,从而探讨了施工及备选方案的合理性。研究结果表明:(1)该滑坡并不是由于承载能力不足导致的,其原因是土层分布不均;事后处理方案未充分考虑土体偏压的不利影响,导致加固软土路基失效;(2)模型在路基临水侧便道下部区域出现了主要滑移区,并带动了相邻区域的滑移;(3)车载对滑坡无显著影响,而池塘水压力可有效抵消部分侧压力,提升了安全系数;(4)路基底部管桩能有地效降底部位移,便道边的管桩会显著提升安全系数。

深基坑支护桩竖向横撑设计方案优化研究

针对深基坑支护体系中的横撑在竖直方向上的布置数量过于富余从而造成工程成本、工期以及施工难度增加的问题进行支护体系优化研究.采用朗肯土压力模型,求解支护桩内、外侧所受到的地基反力与主动土压力,对支护桩进行单元划分,建立支护桩单元水平方向平衡微分方程,利用有限差分法求解桩身在任何一种横撑布置情况下的桩身水平位移,利用Java语言编程,循环求解横撑在支护桩竖直方向上的最优布置方案.结果表明:原设计优化后,可以减少一层横撑的架设,采用在桩顶冠梁处架设一根钢支撑和距离桩顶7.43 m处架设第二根钢支撑的方案,优化后的桩身最大水平变形是原设计的0.59倍.若不减少钢支撑层数,可采用在桩顶冠梁处以及距离桩顶4.68和10.17 m处进行横撑的架设,优化后的桩身最大水平变形是原设计的45%.

多酸复合作用对溶液型液体无碱速凝剂性能影响研究

溶液型液体无碱速凝剂AF-LR-FSA因其促凝效果好、绿色环保等优势,已成为当前喷射混凝土技术的研究热点。然而AF-LR-FSA中重要促凝成分硫酸铝极易从水相体系中析出,严重影响其稳定性。选择多种酸作为稳定剂,研究了单一酸和多种酸对AF-LR-FSA稳定时间、水泥砂浆凝结时间和强度的影响。结果发现,体系中含2种及以上有机酸可提高产品稳定性,其中1种有机酸为抗坏血酸(VC)时稳定性更好,稳定时间最长可达到180 d。

矮塔斜拉桥施工阶段零号块剪力滞效应研究

矮塔斜拉桥跨越能力强、刚度大,但大跨宽幅矮塔斜拉桥的剪力滞效应较为严重,因此对于施工阶段的剪力滞效应进行研究是有必要的。文章以某施工项目为工程背景,采用数值模拟方法建立起节段施工零号块的局部模型,研究其在自重、预应力和后续悬臂施工过程中控制断面的剪力滞效应。得出结论:在自重作用下零号块体现出明显的剪力滞效应;纵向预应力作用下锚固区应力集中严重,远离锚固区位置受力均匀;横向预应力滞后一个阶段张拉可为翼缘板悬臂提供一个预压力作用,有利于结构安全;在后续施工阶段,中腹板和边腹板的剪力滞随着施工阶段的推进趋于稳定,在成桥后剪力滞系数明显减小,而顶板中心和翼缘板随着施工阶段由负剪力滞向正剪力滞过渡。

基于元胞自动机模型的海上风电场影响分析

文中提出一种基于元胞自动机模型的海上风电场影响分析方法.以船舶失控漂移模型计算海上风电场安全距离,确定风电场影响范围,利用NaSch模型结合航道变窄换道规则对风电场建成后的船舶交通流进行模拟仿真,获得风电场对船舶交通流影响的时空图,分析风电场对船舶交通流的影响.结果表明:文中提出模型可以有效对海上风电场的影响进行仿真建模,其结果可以反映风电场建成前后的交通流状态.

改进深度学习算法PSPnet在水上障碍物检测中的研究

无人艇是可用于港口、码头巡逻、海上环境检测的自主机器人,水上障碍物检测作为无人艇进行环境感知的关键能力,对无人艇有重要影响。针对无人艇水上障碍物检测,文中提出一种基于改进PSPnet框架的水上障碍物检测算法,采用Mobilenetv2中的轻量化结构Bottleneck作为主干特征提取网络,提高实时性,同时分别采用加强特征提取,提高分辨力的策略提高精度。采用海洋数据集Master1325作为训练集,MODs作为评价集,结果显示,在MODs上的精度F-measure达到86.8,在MODs中危险区域的F-measure为81.1,且在NVIDIA GTX 2080Ti上的图像推理速度达到61 FPS,检测速度和精度较高,证明了所提出算法的有效性。

基于激光与视觉融合的无人船靠泊环境感知系统设计

为满足无人船自主靠泊过程中对船岸相对距离测量的连续性与高精度的需求,文中以无人船自主靠泊环境感知为研究对象,对无人船自主靠泊的过程进行分析与研究,将立体视觉技术和激光测距技术相结合,设计了一种用于无人船自主靠泊过程中的环境感知系统。运用多传感器数据融合技术对相机和激光雷达的数据进行分析与有效融合,利用视觉识别与快速定位到岸边系泊机械装置,调整旋转云台使激光雷达精确测距,再依据空间坐标转换修正视觉测量值,达到对无人船自主靠泊过程中环境信息的统一认知,得到无人船靠泊过程中高精度的距离信息。实验结果表明,通过融合算法得到的距离值误差可控制在10 mm范围内,为实现无人船自主靠泊提供一种高精度测量方法,促进了无人船领域的发展。

共享单车用户骑行起讫点时空特征分析

针对共享单车的供需失衡、分布不均问题,研究了共享单车用户骑行起讫点的聚集区分布以及不同区域的骑行时间特征,为共享单车的调度运营提供理论支撑。基于用户的骑行订单数据,采用均值漂移算法对骑行起讫点进行聚类学习,得到共享单车的骑行聚集区分布;随后采用spearman相关系数来衡量骑行时间特征的相似度,对不同骑行聚集区的借车与还车量的累计差值的时间序列曲线进行聚类处理,划分出6类典型的骑行特征,并对不同骑行特征所在地的兴趣点(POI)进行因子分析,结果表明:在空间上,共享单车的骑行聚集区的空间分布与所在区域的城市路网的布局形式存在较大关联,不同时间段的骑行聚集区的分布大致相同,仅在出行量上存在差异。骑行聚集区的骑行特征与土地利用性质之间存在相关性,例如,对于骑行特征为1天内借车量小于还车量的骑行聚集区,其主导因子为商业用地,占比为0.4;对于1天内用户的借车量大于还车量的骑行聚集区,其主导因子为住宅用地,占比为0.57。多种用地性质混合的区域,借还车的差值较小且易产生波动。此外,同一类型的骑行时间特征的主导因子占比在工作日与非工作日会产生变化,同一区域的骑行时间特征在工作日与非工作日存在差异。

考虑前后缓冲区的地面锁站动态调度仿真分析

文中针对考虑前后缓冲区的地面锁站调度问题,在传统锁站调度策略的基础上,提出了锁站与缓冲区解耦的锁站动态调度策略。该策略根据缓冲区及锁站作业状态,对解挂锁ART进行动态调度。在ART选择缓冲区后,需对锁站进行二次选择,以此均衡各锁站作业负载及缓冲区排队情况。在对自动化码头锁站系统作业流程分析的基础上,利用Anylogic软件构建了锁站作业系统的仿真模型,利用该模型对锁站的传统调度策略与动态调度策略进行仿真分析。实验表明,锁站动态调度策略较传统调度策略在锁站利用率方面提高了11.9%,ART利用率提高了12.4%,锁站系统作业效率提高了9.7%。同时,动态调度策略均衡了各缓冲区负载,ART单次解挂锁作业平均用时降低了22.9%,展现出良好的应用价值。

梯度极小曲面点阵结构力学特性研究

基于螺旋(Gyroid)型极小曲面点阵结构,设计包括两种线性渐变和两种矩阵渐变的四种梯度结构,通过实验及有限元分析方法分析了梯度设计对Gyroid型极小曲面点阵结构力学特性的影响.结果表明:通过激光选区熔化制备的样品致密度均在98%以上,具有极高的制备精度和可重复性;压缩实验表明四种梯度结构的变形过程一致,均是结构整体坍塌;与均匀结构对比,梯度结构的弹性模量提高了10%,10%-20%-10%梯度设计结构的累计能量吸收值最大.此外,对结构进行了有限元仿真,结果表明压缩过程中应力集中发生在转角处.

大场景下港口装卸设备点云的聚类识别算法研究

针对港口装卸设备位姿变化明显的特点,提出了一种基于区域生长思想的K-Normal聚类算法。该算法在区域生长聚类思想基础上,在进行K邻域搜索时分段进行随点云局部密度改变的距离阈值判定以及法向量夹角判定完成准确聚类,能有效避免过分割与欠分割。聚类完成后通过PCA算法计算不同聚类的特征值,构建特征模型作为全局特征,以特征模型为输入构造SVM分类器,完成港口不同目标的识别,识别正确率达90.5%。