
为满足航班化发射、深空探测、登火登月和商业航天等发展需求, 低温推进剂快速大流量加注被提上日程, 航天低温推进剂(液氢、液氧和液甲烷等)在快速大流量加注工况下易引发剧烈水锤(压力波动)现象, 低温介质极易发生多相流快速变化, 严重威胁管路系统结构安全。该文从理论模型、数值仿真、试验验证和工程应用等方面综述了低温推进剂发射场布局发展趋势和水锤瞬变流特性研究进展。研究结果表明:低温环境下相变非平衡效应、热-流-固多物理场耦合和复杂边界条件(如盲支管、低温泵和阀门)是水锤预测的核心问题; 高精度多相流模型、多尺度仿真技术和水锤防护与控制策略是当前研究热点; 后续, 需强化机理认知—模型开发—试验验证闭环研究, 并融合人工智能和数字孪生等新兴技术优化加注系统结构和控制策略。该文研究结果可为航天低温推进剂加注系统安全设计提供参考。
为满足深空探测和载人月球探测等重大太空探索任务的空间运输能力需求, 很多国家开展了重型运载火箭研发工作, 目前重型运载火箭的共同技术特征是大直径、非捆绑、密集多发动机并联和可重复使用。密集的大推力发动机运行形成的复杂超声速射流场, 对发射场燃气射流安全排导提出了前所未有的技术挑战。该文针对大推力火箭发射产生的极端环境, 总结了近年来燃气射流动力学特性研究的主要成果, 归纳了导流槽气动布局和热防护系统设计方法, 并系统梳理了导流槽设计的关键理论和技术瓶颈。现有针对密集多喷管燃气射流流场作用机理和极端工况下的多物理场耦合研究不足, 尚无法有效指导大推力火箭导流槽的气动布局和热防护技术方案优化。该文提出针对重型运载火箭导流槽设计的3个关键突破方向:密集多喷管燃气射流耦合流场流动机理、喷水与密集多喷管燃气射流掺混效应和新型热防护材料技术研究, 可为后续相关理论研究和工程设计提供参考。
研究大型液氢库区发生大规模液氢泄漏的安全问题, 对实现发射场全生命周期风险可控至关重要。该文首先基于火灾动力学模拟器构建了仿真模型, 模拟了液氢泄漏后的扩散过程和意外火灾; 随后, 通过引入顶部受限和太阳辐照等因素, 分析了氢云的横向扩散尺度和对发射场安全性的影响, 并研究了意外着火后库区附近的火势蔓延和危险范围。研究结果表明:当建筑设施偏离主导风向时, 氢云的横向扩散不足以对建筑造成影响; 顶部受限结构会抑制泄漏初期的垂直扩散, 从而增强水平输运, 导致近场区域危险暴露时间延长; 太阳辐射对液氢初期蒸发扩散的影响可忽略, 但随着时间推移, 其产生的热效应能延长近场危险暴露时间, 同时延迟到达远场的时间; 液氢火灾具有快速蔓延特性(火焰高度骤增, 横向扩展达15m)和高温危害性(核心温度大于700℃), 高强度热辐射会严重威胁周边结构设施(如引发钢材结构失效和混凝土爆裂)。该文研究结果可为大型液氢库区安全设计和危险应急响应提供参考。
低重力模拟试验平台是航天器着陆和起飞综合试验场的重要组成部分, 随着载人登月和火星采样返回等工程的持续推进, 开展低重力模拟试验平台的数字化设计方法研究已迫在眉睫。针对低重力模拟试验平台并联索驱动系统力-位移特性难以预测和控制的问题, 该文建立了三维随动平台并联索驱动系统力-位移特性模型, 并基于MATLAB/Simulink平台建立了低重力模拟试验平台并联索驱动系统的多体动力学仿真模型。结果表明:该文所提模型可模拟航天器着陆和起飞等典型工况下的三维真实场景, 实时观测主体结构的受力状态、电机运动状态(位置、速度和加速度等), 以及并联索驱动系统各段绳索的运动和受力状态等。该文研究结果可为并联索驱动系统在超大载荷低重力模拟试验平台中的工程应用提供参考。
针对实际试验过程中在轨运行卫星资源限制问题, 该文提出采用无人机等效模拟卫星部分功能开展试验测试, 并围绕无人机飞行航迹与卫星轨迹在干扰站视角下的等效性、无人机与卫星在成像观测试验中的差异程度和合成孔径雷达干扰设备辐射波在无人机位置电磁辐射强度的等效性3个核心问题展开了分析与计算。研究结果表明:优化后的无人机飞行轨迹使无人机能以恒定或分段可变速度沿预设航线飞行, 在小区域仿真中, 该轨迹与卫星轨迹相比, 展现出较高保真度和可靠性; 无人机影像与卫星参考数据之间的灰度均方根误差始终低于5%, 成像观测差异较小; 配备光学和SAR传感器的旋翼无人机沿预设轨迹飞行时, 可有效模拟卫星的观测和干扰行为。该文通过系统分析无人机模拟卫星观测的等效程度, 验证了在特定条件下, 无人机模拟卫星实施观测方案的可行性。该文研究结果可为后续新型探测和识别载荷在轨等效观测试验验证方式提供参考。
液氢因高比能量和广阔应用前景受到了广泛关注, 特别是在航天推进、清洁能源储运等关键领域。然而, 液氢的大规模应用仍面临严峻的安全挑战。液氢具有极低的沸点, 一旦发生泄漏, 将迅速汽化形成氢气云团。在可燃气体浓度范围内, 该云团在遇到火源或静电火花时极易引发燃烧甚至爆炸, 带来严重的安全隐患。因此, 深入研究液氢在开放环境中的泄漏、扩散和挥发行为, 对于制定有效的安全防护策略和应急响应机制具有重要意义。液氢实验具有高风险、技术复杂和成本高等特点, 当前公开发表的液氢释放实验数据极为有限, 严重制约了该领域的深入研究。为弥补这一研究不足, 该文启动并实施了在开放环境中的大规模液氢释放实验项目, 旨在系统获取液氢释放后的扩散特性和演化过程, 构建了一套综合性的液氢释放实验平台, 集成液氢储存与释放系统、传感器阵列系统、远程测控系统和视频及红外监测系统, 具备实时采集关键参数(包括氢体积分数、温度、风速与风向等)和多角度记录氢气云团演化图像的能力。在充分考虑多种环境与操作参数(如风速、环境温度、释放角度、地面覆盖类型和释放流量等)的基础上, 共完成了12组有效释放工况, 该文重点展示了第2组释放实验的结果, 通过布设在地面的多台高清摄像机和配备于空中的云台摄像设备, 从多个角度实时记录氢气云团的空间分布, 传感器阵列系统同步采集了各测点处氢体积分数的动态变化。基于此, 该文将液氢释放过程划分为4个典型阶段:地面扩展阶段、抬升过渡阶段、稳定烟羽阶段和云团消散阶段, 并总结和分析了每个阶段的演化特征。进一步采用开源计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)代码OpenFOAM, 对第2组实验工况进行了三维瞬态的数值模拟, 数值模拟结果与实验观测数据的偏差在正常范围内。该文在公开领域系统提供了液氢在开放环境下大规模泄漏的实验数据, 为相关研究提供了资料参考, 也为与实验相结合的CFD数值模拟提供了理论支撑, 有利于推动氢能产业的安全可持续发展。
为实现火星采样返回任务中火星上升器热发射过程的高精度地面模拟, 该文提出一种包含水平随动机构的5索驱动低重力模拟试验装置。该文基于运动学和动力学建立了动态误差传递模型, 分析了水平随动机构位移误差、索力误差和外扰力对火星上升器6自由度轨迹精度的影响, 并提出了基于模型预测的动态误差限求解方法。仿真结果表明:单误差源/多误差源作用下模型计算与多体动力学仿真所得的误差曲线均吻合, 随机正弦波误差源输入下轨迹误差均位于理论误差限内, 验证了动态误差传递模型和动态误差限求解方法的有效性。该文研究结果可为试验装置的可行性评估及误差综合提供理论依据, 也可为后续控制优化和工程应用提供参考。
火箭发射对发射场地承载能力提出较高要求, 研究发射冲击载荷作用下的道面承载性能具有重要意义。该文基于Mohr-Coulomb本构模型, 构建了道面数值计算模型, 展示了道面在冲击载荷作用下变形破坏的全过程。该文选取场地道面面层、基层和土基强度指标为敏感因子, 基于正交试验获取了影响因子的强弱排序, 得到了满足发射条件的土基模量控制指标, 进一步研究了承载能力不足道面的强固方案, 并进行了数值仿真验证。研究结果表明:1)影响冲击中心道面沉降最主要的因素是土基强度, 冲击中心道面沉降主要由土基沉降变形产生; 2)对于水泥混凝土道面, 土基回弹模量超过30MPa, 即能满足冲击沉降限值要求; 3)对于沥青混凝土道面, 土基回弹模量超过35MPa, 即能满足冲击沉降限值要求; 4)道面强固方案中单纯的钢垫板强固效果有限, 钢垫板刚度是控制冲击沉降的关键, 10cm厚的空箱格构钢垫板强固效果较好, 可大幅降低冲击沉降。该文研究成果可为遴选火箭发射场地和快速评估发射场地承载能力提供参考。
高频率航天发射任务中, 航天器测试厂房的空调系统须长期稳定运行以确保环境条件。在低纬度发射场中, 航天器测试厂房的空调系统能耗较大。为建设绿色节能发射场, 该文提出一种基于注意力机制的改进长短期记忆(long short-term memory, LSTM)预测模型, 并利用瞬时系统模拟程序模拟空调系统数据训练该模型, 使其空调系统负荷预测精度优于传统LSTM预测模型。基于此, 该文设计了一种空调系统与冷冻站联合优化的比例-积分-微分-模型预测控制(proportional-integral-derivative-model predictive control, PID-MPC)系统, 可动态调整和精准控制空调系统运行参数。研究结果表明:该文所提方法在确保高精度和高稳定性控制环境条件的同时, 可将空调系统能耗降低15.00%以上。该文研究结果可为后续空调系统节能控制研究提供参考。
为解决目前电网应急体系在应对台风灾害时, 存在过度依赖主观经验和知识整合能力较弱等问题, 该文提出一种融合大语言模型的台风场景下电网应急知识图谱构建方法, 并利用台风灾害历史数据和应急预案资料构建知识图谱, 以辅助台风场景下电网的应急决策。该文首先采用双向编码器表征法-双向长短期记忆深度学习模型, 从非结构化文本中抽取关键实体及其关系; 随后, 采用可视化技术提升模型输出结果的可解释性, 并结合判别式方法和大语言模型进行知识融合。研究结果表明:该文所提方法的知识融合准确率较传统方法提升10.11%;在知识图谱应用阶段, 知识融合的可靠性和丰富度等指标显著提升, 可生成融合历史案例和应急预案的辅助决策方案。该文融合知识图谱与大语言模型, 有效解决了知识碎片化问题, 研究结果可为电力系统在台风灾害下的应急管理提供参考。
开展山火情景下输电通道韧性评估是提升电网应对山火灾害能力的关键。针对当前山火情景下输电通道韧性定义尚未统一, 缺乏针对灾害孕育、发生和发展全过程韧性关键维度的考虑, 以及现有评估方法建模复杂等问题, 该文旨在构建一套可量化和可操作的山火情景下输电通道动态韧性评估模型。该文首先结合韧性理论与输电通道山火事故特征, 梳理了山火情景下输电通道韧性的核心内涵, 并构建了涵盖预防能力、抵抗能力、吸收能力、恢复能力和适应能力5个维度的韧性评估指标体系; 其次, 引入地理信息系统和遥感技术, 整合多源数据并提取指标数据, 采用组合赋权法确定指标权重, 构建了山火情景下输电通道的韧性评估流程; 最后, 以泰安市为例进行实例验证, 并对韧性评估结果进行了时空分析和敏感性分析。研究结果表明:该文所提评估模型能针对山火灾害全过程, 系统和量化地评估输电通道韧性状态; 该模型的可操作性和适用性均较好, 可有效支持韧性水平的时空分析和关键影响因素识别, 还可及时识别输电通道韧性薄弱环节, 为制定针对性韧性提升策略提供决策支持。该文研究结果可为后续相关研究和工程实践提供参考。
磷酸铁锂电池因其优异的电化学稳定性和长寿命等优点, 被广泛应用于储能系统, 但大容量储能电池内部存在电流不均匀性问题。当磷酸铁锂电池内部电流差异较大时, 电池端电压曲线形状会发生改变, 从而加速电池老化。为此, 建立准确的电池热-电-老化耦合模型有利于提高储能电池系统的长期运维性能和可靠性。该文通过改进磷酸铁锂电池等效电路模型, 模拟电池内部电流不均匀性导致的电池端电压曲线形状改变特性, 结合温度估计模型与老化模型建立了磷酸铁锂电池热-电-老化耦合模型。研究结果表明:该文所提耦合模型能够精准预测磷酸铁锂电池端电压、温度和老化状态, 除电流切换位置外, 其他区间电池端电压模拟精度绝对误差小于20.0mV, 温度估计绝对误差小于1.0℃, 电池容量衰减模拟均方根误差小于3.000Ah。该文研究结果可为储能电池系统的健康状态评估和安全管理提供参考。
地表可燃物是引发山火和输电通道跳闸的基础因素, 研究其燃烧特性有利于山火防控和输电通道安全运行。该文以灌木丛、针叶和阔叶3种输电通道地表典型植被为研究对象开展燃烧特性试验, 分析不同堆积厚度下输电通道地表典型植被燃烧过程中火焰蔓延特性、质量损失速率、温度分布特征和烟气体积分数特性及其演变规律。研究结果表明:输电通道地表典型植被燃烧过程可分为初始、发展、全盛和熄灭阶段; 火焰蔓延呈圆弧形扩展趋势, 且火焰高度、质量损失速率和温度峰值均随堆积厚度的增加而升高; CO2体积分数变化呈“陡升—缓降”趋势, 而CO体积分数在初始和熄灭阶段呈集中释放的阶段性特征; 在相同堆积厚度下, 针叶具有最高的燃烧强度、火焰高度、质量损失速率和更明显的多峰波动特征。该文研究结果可为输电通道火灾风险评估与防控提供参考。
为研究柔性光伏支架的风振响应和脉动风荷载特性, 该文首先设计了双排三跨柔性光伏支架气弹模型, 并进行了风洞试验; 其次, 通过在不同倾角(-30°~30°)、风向角(-60°~60°)和流场(均匀流场和湍流场)下进行测振试验, 分析了双排三跨柔性光伏支架的上下游干扰效应和流场对光伏支架的风振影响; 最后, 采用包络值法计算了不同工况的风振系数, 并对比5个国家和地区的抗风规范, 提出了风振系数建议值。研究结果表明:上游光伏板会影响下游光伏板的风荷载方向, 在非0°倾角工况下, 上游光伏板的影响使下游光伏板的平均位移响应降低约30.00%;此外, 湍流场中柔性光伏支架的平均位移增长规律复杂, 但响应值较小, 脉动位移振幅整体大于均匀流场; 采用包络值法通过竖向位移和扭转角位移指标分析设计风振系数发现, 扭转振动主导动力响应, 风振系数随倾角的增加呈“降低—升高—降低”趋势, 0°倾角下风振系数在±45°风向角时达到峰值且大致呈对称分布; 试验所得风振系数在不同倾角的取值为1.50~3.00, 在不同风向角的取值为4.50~5.50。该文研究结果可为实际工程中风振系数的取值和柔性光伏支架的抗风设计提供参考。
针对输电导线热力融冰安全隐患小但耗时长, 机械冲击除冰简单快速, 但可能损伤输电线路等特点, 该文提出一种结合初始热力融冰与机械冲击除冰的复合式除冰技术。该技术首先开启初始热力融冰, 使导线接触面冰层融化, 覆冰与导线之间的黏附力接近0;随后开启机械冲击除冰, 仅需较小的冲击力即可使覆冰脱落。为验证复合式除冰技术的有效性, 该文首先利用FLUENT流体动力学仿真软件建立了覆冰导线融冰模型, 并设定环境温度、覆冰厚度和融冰电流等关键参数, 模拟初始热力融冰过程, 确定了初始热力融冰时间; 然后, 利用ABAQUS有限元分析软件基于覆冰导线融冰模型开展了仅考虑冰层内聚力的除冰过程计算, 获得了临界冲击加速度; 最后, 对比复合式除冰技术所需融冰时间和临界冲击力(临界加速度)与单独采用热力融冰所需时间和单独采用机械冲击所需冲击力。结果表明:采用复合式除冰技术的除冰时间仅为单独采用热力融冰的10.00%~20.00%, 临界冲击力约为单独采用机械冲击除冰的40.00%。该文所提复合式除冰技术既能在短时间内除冰又不易损伤输电线路, 同时除冰后导线表面无残留薄冰, 可为输电线路的除冰提供参考。
为预测导线疲劳寿命, 该文以中国西北地区某输电导线为研究对象, 系统收集和分析了该地区连续10余年的气象观测数据, 精准获取了风速和风向分布的概率密度函数。该文首先综合考虑导线型号、档距和张力等关键影响因素, 构建了4万多种导线-绝缘子悬挂体系有限元模型; 其次, 根据导线刚度特性, 筛选出具有最大频率、中位数频率和最小频率的3种典型导线开展深入研究; 最后, 采用Wöhler安全曲线, 结合雨流计数法与Miner线性累计损伤理论, 基于实测风速分布规律, 评估了不同导线的年度疲劳性能, 并建立了输电导线疲劳寿命数据库。在该数据库中输入导线型号、档距和张力等参数, 并结合区域风速和风向分布规律, 可快速预估导线疲劳寿命, 提前维护高风险线路段, 显著提高输电导线运维效率, 有利于保障电力系统安全稳定运行。该文研究结果可为输电导线疲劳寿命研究和线路运维工程实践提供参考。
输电线路脱冰工况下, 地线跳跃引发的张力突变会对悬垂绝缘子系统造成显著冲击。非均匀脱冰不仅会增大地线跳跃高度, 还会引发张力异常, 使悬垂绝缘子系统面临几何干涉和潜在失效风险, 严重威胁输电线路的安全稳定运行, 深入研究脱冰过程对悬垂绝缘子系统的影响机理有利于保障输电线路的安全运行。然而, 目前对不平衡张力作用下的绝缘子系统动力响应机理缺乏深入研究, 相关力学建模及工程评估方法尚不完善。该文采用OpenSeesPy建立典型两档耐张段地线-绝缘子-金具串耦合有限元模型, 系统模拟一档完全脱冰引发的动力响应过程, 并分析了初始张力、覆冰厚度和阻尼比的参数敏感性。仿真结果表明:提高初始张力可有效抑制绝缘子偏转和不平衡张力, 但同时也增大了地线跳跃高度; 覆冰厚度越大, 系统各项响应越剧烈; 阻尼比对地线跳跃高度的抑制作用显著, 而对绝缘子偏转角度的影响有限。进一步结合绝缘子弯曲负荷试验得出的极限指标发现, 部分参数组合下悬垂绝缘子系统存在结构干涉及潜在失效风险。该文研究结果可为特高压输电线路在脱冰冲击条件下的响应规律研究, 挂点结构安全评估和设计优化, 实际工程中耐张段张力配置优化, 绝缘子和金具结构选型等提供参考。
覆冰是输电线路安全稳定运行重点关注的自然灾害之一, 随着中国超特高压输电线路的持续建设, 准确评估和预测导线覆冰成为线路防冰减灾的关键。为提高导线覆冰计算精度, 该文首先采用解析法和Euler法建立了导线水滴碰撞系数计算模型; 其次, 对比了这2种方法计算水滴碰撞系数的精度和效率; 最后, 分析了水滴粒径分布谱下水滴中值体积直径(median volume diameter, MVD)、风速和导线直径等对水滴碰撞系数计算误差的影响, 并提出了导线覆冰模拟中水滴粒径参数的优化选择方法。研究结果表明:采用解析法计算导线整体水滴碰撞系数的效率明显高于Euler法, 但误差较大; 使用水滴MVD计算水滴碰撞系数会导致一定误差, 且该误差随着水滴MVD、风速和导线直径的增加, 呈先减小后增大的趋势; 导线覆冰模拟时, 可根据水滴碰撞系数计算误差的变化, 动态选择水滴粒径参数, 以兼顾计算效率和精度。该文研究结果可为后续导线覆冰计算中合理选择水滴粒径参数提供参考。
为缓解大型客运枢纽夜间打车难问题, 提高枢纽客流疏解效率, 该文研究了定制公交与出租车接力接驳的复合服务模式。首先, 由定制公交将乘客从枢纽送到目的地周边且容易打车的公交站点; 然后, 由停靠在公交站点的出租车将乘客送到目的地。为有效缩短乘客的总体出行时间和降低整个系统的运营成本, 该文构建了混合整数非线性优化模型, 并以定制公交运营、出租车运营和乘客出行时间的加权综合成本最小化为目标, 优化了定制公交的线路和发车频率。该文首先采用Logit模型预估枢纽乘客选择复合服务模式和直接乘坐出租车的实际出行需求; 其次, 在线路走向、发车频率和乘客选择的约束条件下, 设计梯度搜索算法求解模型, 获得定制公交线路和发车频率的最优方案; 最后, 以上海虹桥枢纽为例, 分析并验证了所提方法的有效性。研究结果表明:共开通4条不同方向的定制公交线路用于疏解枢纽客流, 最大发车间隔不超过15.0min, 开通复合服务模式可以使枢纽乘客直接乘坐出租车的平均排队时间降低71%, 系统综合成本降低47%。该文所提方法可为大型客运枢纽夜间客流疏解提供参考。
为解决大型居住区居民出行的“最后一公里”问题, 该文协同优化了大型居住区内接驳地铁的模块化微循环公交线路与时刻表。该文首先考虑线路生成、乘客分配和车辆运用等多重约束, 构建了最小化总成本(包括公交线路运营成本和乘客出行时间成本)的混合整数非线性规划模型; 其次, 为高效求解上述模型, 引入辅助变量降次了目标函数和约束条件的高次项; 最后, 基于真实的区域道路网和随机生成的乘客需求进行了算例分析和灵敏度测试。由于商业求解器难以求解大规模问题的精确解, 因此该文设计了一种改进的混合遗传算法, 在遗传算法中嵌入乘客分配和线路修复算子, 以加速算法求解进程, 确保子代个体可行; 采用精英保留策略, 将模拟退火算子融入遗传算法, 在提高算法寻优效率的同时避免过早陷入局部最优。该文算例求解结果表明:模块化公交的行驶速度对运营成本影响显著, 在一定范围内提升行驶速度可降低运营成本; 超过阈值后继续提升行驶速度, 成本降低效应减弱且安全风险增加。在预约时间误差容忍度方面, 严格的容忍度能降低乘客平均预约时间误差, 但会增加公交线路运营成本和乘客在车时间。应合理设置行驶速度和预约时间误差容忍度, 以实现模块化微循环公交系统的效益最大化。该文研究结果可为后续模块化公交的大规模应用提供参考。
需求响应型定制公交(customized bus, CB)作为一种新兴的公共交通服务模式, 为出行偏好相似的乘客提供灵活的出行服务。然而, 现有CB线路规划算法尚未充分利用日常运营生成的线路数据。鉴于数据量庞大和乘客出行需求的波动性, 直接参考历史数据中的线路规划结果将导致有效信息提取困难, 从而影响算法效率。该文提出了考虑历史情景的均方差算法, 筛选可行且相似的历史线路, 为当前情景的线路规划提供参考, 同时, 建立了基于历史线路相似性的数学模型, 利用改进的序列相似度匹配(sequence similarity matching, SSM)算法评估历史与当前线路的相似度, 从而有效参考历史线路信息, 优化当前线路。为加速求解该模型, 该文提出一种考虑当前与历史线路相似性的自适应大邻域搜索(adaptive large neighborhood search, ALNS)算法。该算法基于历史信息构建初始解, 并结合移除和插入算子, 获得更优的解决方案。通过对南京真实出行数据的算例分析发现, 该算法在线路可行性、稳定性和线路质量方面均有显著提升。研究结果表明:历史线路数据与当前情景相似度越高, 生成的公交线路规划方案质量越优。该文研究结果可为运用历史信息求解CB线路规划问题提供参考。
集中充电式换电网络中, 充换电站的布局对电动汽车补能服务能力影响显著。现有换电网络规划多侧重于设施选址和建设成本, 较少考虑电池配送带来的时空资源约束和对网络运营成本的影响。针对换电站和集中充电站构成的集中充电式换电网络的运行和规划问题, 该文首先提出一种考虑电池动态配送的换电网络联合规划方法, 并构建了以运营商和用户综合成本最小化为目标的充换电站联合布局规划模型; 其次, 通过建立配送时效与电池动态供给的量化关系, 构建了包含电池充电、换电和配送过程的充换电站运行状态协同仿真模型, 并将其嵌入联合布局规划模型, 实现选址结果与运营调度的动态关联; 最后, 以天津市滨海新区为例, 验证了该模型的有效性。研究结果表明:相比于传统规划方法, 该文所提方法在换电网络规划阶段, 通过对电池充电、换电和配送等运营环节的建模和仿真, 使换电网络综合成本降低了5.98%, 电池采购数量减少了13.60%。该文研究结果可为集中充电式换电网络的规划决策、电池资源优化配置和换电站运营管理提供参考。
为缓解区域灵活公交中, 车辆供需失衡导致的乘客等待焦虑和运营成本高等问题, 该文研究了考虑速度可变的模块化区域灵活公交路径优化问题。首先, 通过整合车辆速度调节、容量调节和路径规划3个维度的决策变量, 构建了最小化总成本(包括车辆成本和乘客时间成本)的混合整数非线性规划模型, 并通过引入辅助变量和构造非负整数数列等方法, 将非线性模型重构为线性模型, 以提高模型的求解效率; 其次, 采用嵌套速度优化算法的自适应大邻域搜索算法求解模型, 并借助Sioux Falls交通网络算例验证了模型和算法的有效性; 最后, 基于西安市实际区域道路网络案例进行了仿真分析, 并通过参数敏感性分析揭示了速度和最大运行时间对系统性能的影响规律。结果表明:与不考虑速度优化的模块化车辆的区域灵活公交优化模型相比, 该文所提模型可使系统总成本降低25.03%。该文研究结果可为未来城市公交自动驾驶车队的优化管理提供参考, 有助于推动城市公共交通的智慧化转型。