大型三维地质力学模型试验系统研制及其应用研究

为研究泥灰岩隧道开挖诱发突涌水灾害机制及信息演化规律，以兰州至海口国家高速公路秦峪隧道为工程依托，研制泥灰岩隧道围岩相似材料，研发大型隧道突涌水三维地质力学模型试验系统。该系统可实现低频周期循环加卸载、数据自动化采集，可提供稳定水压加载，基于Python编程语言开发了隧道突涌水灾害预警系统，在此基础上开展泥灰岩隧道突涌水灾害演化过程模型试验。研究结果表明： 1）隧道开挖扰动会破坏围岩压力与渗透水压力之间的平衡，致使隔水围岩内产生微裂隙并扩展贯通，进而发生突涌水现象； 2）当发生突涌水现象时，隔水围岩压力、渗透水压力及位移均会发生明显的突变现象，围岩压力及渗透水压力最大释放率分别为18.6%、73.35%，最大位移量为0.18 mm； 3）泥灰岩相似材料能够较好地满足试验需求，证明了隧道突涌水三维地质力学模型试验系统的稳定性及可靠性。     

基于细节层次模型的公共自行车调度方法

公共自行车系统作为城市公共交通的重要组成部分，对于缓解城市交通拥堵和建设低碳、环保的出行体系起到了积极的作用。然而，由于公共自行车系统的借还车需求在时间和空间分布上存在不均衡性，在使用公共自行车时，经常遇到“借车难”或者“还车难”的问题，使得出行者不得不放弃使用公共自行车出行。为了有效地提升出行者借还公共自行车的成功率，研究了1种基于细节层次模型的自行车调度方法。基于公共自行车站点之间的相似度，采用谱聚类算法对站点进行层次划分，形成基于空间范围（即公共自行车站点所占据的地理空间区域）的站点簇；在每个划分层级上统计不同簇之间的自行车借/还需求，结合遗传算法对调度车辆的运输路径进行求解；将不同层级上的调度方案叠加，形成1种调度粒度由粗到细的自行车调度方案。通过对比实验证明:基于细节层次模型的公共自行车调度方法较传统方法减少了42.70%的调度路径，进而减少了相应的调度时间。      

对转桨水动力性能实时预报方法

为了实现对转桨水动力性能实时预报，基于BP神经网络构建对转桨水动力性能预报模型。首先，采用低阶速度势边界元法建立对转桨水动力性能预报模型，通过调整来流速度和前后桨转速开展对转桨水动力性能多工况计算，从而获得构建神经网络所需的样本空间。建立适用于对转桨水动力性能预报的神经网络架构，通过训练使其具备良好的泛化能力。以某组对转桨为研究对象开展水动力性能实时预报方法研究，结果表明，采用BP神经网络预报模型可获得与边界元法精度相当的预报结果，但该模型与边界元法相比计算所耗时间可以忽略不计，可有效实现对转桨水动力性能实时、快速预报。     

弹条疲劳试验机的改造

针对常见弹条疲劳试验机存在的机架重心高不稳定、效率低能耗大、易磨损成本高等问题,将其结构由立式改为卧式,同时增加检测工位。改造后的卧式弹条疲劳试验机可进行多种型号弹条的疲劳试验;主轴受力小于常见弹条疲劳试验机,整机更加稳定,振动明显减轻;试验效率为常见弹条疲劳试验机的3倍;轴承使用寿命是常见弹条疲劳试验机的2倍。     

动车组高级修计划优化模型及算法研究

动车组高级修耗时较长,当检修作业发生在客流高峰时期,造成客运能力持续紧缺,而提前检修又会造成检修成本增加。基于高级修计划的编制流程与实际约束条件,本文构建了0-1整数规划模型。为方便模型的描述,以每列动车组的运用与检修历史数据为基础生成备选送修时间集合,即送修时间窗。模型以检修规程、用车需求和检修能力限制等实际条件为约束,以损失里程最小为优化目标。设计了相应的粒子群求解策略。最后以上海局的部分动车组为实际背景进行了案例分析。结果显示,与目前普遍采用的人工编制计划相比,本文所述方法可将动车组的损失里程降低21.58%,而且送修计划的质量与编制效率也都有较大幅度的提升。     

水力式升船机运行安全重要风险源风险分析*

水力式升船机是高坝通航建筑物的一种新形式，在国内外没有运行经验可供借鉴。为保障水力式升船机安全可靠运行，针对重要风险源风险评价的模糊性难题，通过构建水力式升船机重要风险源因子事故树，辨识水力式升船机运行风险因子及其逻辑关系，提出基于模糊理论的水力式升船机运行安全重要风险源风险分析方法。以景洪水力式升船机为例，定量分析风险因子的风险等级，对水力系统、机械系统重要风险源进行安全风险评价。结果表明，该方法能够客观地评价风险，可为水力式升船机运行风险预警和管理提供技术支撑。     

船舶进出船厢下沉量预测

由于升船机承船厢断面系数较小，船舶进出船厢是一个复杂的三维水流与船舶运行耦合的问题，水力学问题十分复杂。需要根据船舶航行下沉量制定合理的船舶吃水控制标准和船舶航行方式，防止船舶发生触底以保障船舶航行及船厢对接安全。首先介绍了船舶进出船厢过程中船舶航行特性，分析船舶下沉量的主要影响因素，概述前人进行的理论分析和公式推导，总结相关经验公式。其次，针对船舶进出船厢这一过程，对比分析了各经验公式的计算结果。最后提出未来船舶进出升船机船厢下沉量研究工作的方向与内容。     

船舶进出船厢对三峡升船机对接锁定机构受力的影响分析

三峡升船机是三峡枢纽两大通航建筑物之一,主要为客货轮和特种船舶提供快速过坝通道。船舶进出三峡升船机船厢过程中,船厢侧水体质量变化和水面波动产生的纵向倾斜力矩均由船厢对接锁定机构承担,如果船厢侧的荷载变化超过对接锁定装置的允许值,将影响船厢对接安全。建立了比尺为1∶12的三峡升船机船厢及下游引航道局部物理模型,针对3 500 t散货船开展船舶进出船厢的水力学模型试验,分析船舶吃水、船舶进出船厢的速度、水面波动与锁定机构受力间的关系。从保障三峡升船机船厢对接锁定机构安全角度,建议通过三峡升船机的3 500 t散货船进出船厢航速0.5 m/s时,船舶吃水不大于2.70 m。     

资水干流典型狭窄弯曲航道整治方案

针对资水干流毛角口滩和焦潭湾滩所在河道弯曲狭窄问题，采用切嘴、疏浚以及填槽的航道整治方法进行方案设计，并基于该方案通过物理模型、数学模型以及船模通航试验进行分析。工程实施后通过水下河床地形观测和水位观测分析得知，该滩险河床稳定，水流平稳，取得了预期的整治效果，可为类似工程提供参考。