大连海事大学学报

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一种小型无人船导航-制导-控制系统设计与验证

王宁，吴亚，杨毅，高云程

大连海事大学学报. 2019, 45(4): 1-8. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2019.04.001

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针对具有自主执行任务能力的小型无人船，设计一种有效的导航-制导-控制系统.采用卡尔曼滤波进行传感器信息融合，实现无人船的状态估计；设计一种基于时变前向距离的LOS制导方法，实现无人船直线航迹跟踪；通过设计抗饱和积分PID控制器，使得无人船快速、准确地收敛到期望航向.仿真研究验证了所设计系统的可行性，在“智海1号”小型无人船上进行的实验验证了系统的可靠性和稳定性.

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基于船舶旋回试验的GM摄动下横摇安全性能分析

张强，葛晓芳，林南均

大连海事大学学报. 2019, 45(4): 9-13. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2019.04.002

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为提高船舶在旋回过程中的操纵安全，以旋回过程中横倾角变化趋势为研究对象，搭建自航模实验平台，进行旋回横摇实验，并配备高精度DGPS设备以获取船舶旋回运动轨迹数据. 基于MATLAB软件标绘出的实验中具有横倾角变化的运动轨迹点，以及拟合出的GM 与横倾角之间的关系曲线，得出横倾角的变化规律，给出回归公式并验证其可靠性，从而可以根据船舶GM摄动预测船舶操纵安全，为海上航行船舶操纵及海上交通运输提供了参考依据.

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多功能浮力舱的双目标优化设计

田聪，谢新连，赵瑞嘉，朱云琪

大连海事大学学报. 2019, 45(4): 14-19. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2019.04.003

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为优化多功能浮力舱设计方案，进一步发掘半潜船潜在作用，以多功能浮力舱可提供的最大净浮力、生命周期内平均年成本两个指标为目标函数，建立综合考虑技术性能及经济性能的多功能浮力舱双目标优化模型，并采用加权理想点法将双目标优化问题转化成单目标问题实现模型求解.通过实例计算确定了多功能浮力舱的选材以及相应的多功能浮力舱优化设计方案，验证了模型的有效性.通过敏感性分析总结了钢材价格和板材腐蚀速率对多功能浮力舱平均年成本与可提供的最大净浮力的影响规律，可为多功能浮力舱的优化设计提供理论依据.

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VLCC船首外飘结构冲击及砰击强度

张荣鑫

大连海事大学学报. 2019, 45(4): 20-25. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2019.04.004

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现有CSR规范仅考虑了冲击压力对VLCC船首外飘结构的影响而忽略了砰击压力的影响,使得具有较大船首外飘结构的VLCC常由于遭遇较大波浪载荷而受损.本文借鉴CSR规范载荷体系提出两种冲击压力的假设,并结合实船案例数据,采用有限元法对受损结构进行逆向工程计算,采用最小二乘法分析实验数据以寻求最优解.最后,利用最佳方案对损坏结构提出修改方案并验证.本文的研究结果可为超大型油船的结构设计提供思路.

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静水压力对水下滑翔器O形圈密封性能影响的数值分析

刘德良，张世锋，王天霖，曹淑华

大连海事大学学报. 2019, 45(4): 26-34. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2019.04.005

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利用Workbench软件模拟不同压缩率下静水压力对O形圈变形、范﹒米塞斯应力和接触压力的影响，得到其间的对应关系.计算表明，静水压力对密封圈变形的影响随着压缩率的增大而减小;压缩率较小时，静水压力的增加会引发挤入现象，从而使范﹒米塞斯应力急剧增大，导致密封圈破坏，故水深较大时，需较大的压缩率或添加挡圈；在不同的压缩率下，接触压力随静水压力的增加而增大，最大接触压力始终大于静水压力，可保证其正常的密封性能.计算结果可为完善水下滑翔器密封结构的设计提供参考.

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考虑拥堵因素的自动化码头多AGV无冲突动态路径规划模型

曾庆成，李明泽，薛广顺

大连海事大学学报. 2019, 45(4): 35-44. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2019.04.006

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针对自动化集装箱码头水平运输系统的调度优化，提出一种自动引导车（AGV）动态路径规划策略，即在多AGV系统路径生成的同时进行动态路径优化.从AGV运输作业时间角度，建立考虑拥堵的多AGV路径优化模型，优化AGV路径方案.为求解模型，设计了基于动态路径规划策略的多种群蚁群算法，并对模型与算法的有效性进行验证.结果表明：基于动态路径规划策略可以对路径规划过程进行动态控制与优化;同时,考虑拥堵因素可以有效地解决水平运输路网中的拥堵问题，提高运输作业效率.

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考虑任务偏序关系的AGV路径优化

高文文，胡志华

大连海事大学学报. 2019, 45(4): 45-54. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2019.04.007

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考虑岸桥卸船作业环节中任务集装箱之间的偏序关系，针对AGV运输环节建立混合整数规划模型，并设计考虑偏序关系的遗传算法和禁忌搜索算法求解模型.实验部分包括遗传算法参数设置实验和两种启发式算法的性能对比实验.结果表明，考虑任务偏序关系的AGV运输调度占用更多的计算资源，但是经济成本上的增加并不明显;本文建立的模型在合理刻画问题的同时，可在较短时间内找到可行解，为码头路径优化问题建模提供了参考.

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O2O模式下外卖骑手的配送路径优化

靳志宏，鞠新诚，郭加佳，杨珍花

大连海事大学学报. 2019, 45(4): 55-64. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2019.04.008

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基于大连市某外卖配送站点的运营实例，针对午餐高峰时段涌入的大量订单，对骑手的配送路径进行优化.以最大化运输效率为目标，综合考虑外卖配送的实际约束，有针对性地构建骑手配送路径优化的混合整数规划模型，开发改进型蚁群算法对实例进行求解.然后，将所得结果与行业实际数据、小规模算例的CPLEX精确解以及传统的蚁群算法进行对比，从多方面验证了算法的合理性与有效性.最后,详细分析了算法参数对优化结果的影响机理，可为外卖配送行业提供决策支持.

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考虑不确定行驶时间的双目标外卖配送路径优化

赵向南，邢磊，靳志宏

大连海事大学学报. 2019, 45(4): 65-72. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2019.04.009

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以运营成本和解的鲁棒性为优化目标，研究了考虑不确定行驶时间的外卖配送路径优化问题，建立混合整数规划模型，并设计了可有效求解该模型的带有精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II).算例实验和数值分析验证了本文所建立模型的可行性和算法的有效性，可为第三方外卖平台调度优化提供决策支持.

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基于模糊理论和时间研究的配送中心成本核算

于泽涛，辛禹辰，杨华龙

大连海事大学学报. 2019, 45(4): 73-79. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2019.04.010

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为解决因作业中不确定性因素影响造成配送中心成本核算的不准确性问题，将模糊理论与时间研究方法结合，对时间驱动作业成本法加以改进，利用模糊化方法估算配送中心实际作业时间率和作业时间宽放率，利用时间研究方法测算标准作业时间.实例验证了本文改进的时间驱动作业成本法的有效性;K-S检验和F检验结果表明，相比模糊时间驱动作业成本法和基于时间研究的时间驱动作业成本法，本文方法可以更好地消除配送中心成本核算中不确定性因素造成的不利影响，提高成本核算的准确性.研究结论可为配送中心成本管理与控制提供科学的决策参考.

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基于共享单车出行数据的用户行为分析

韩震，杨丽，徐小凡

大连海事大学学报. 2019, 45(4): 80-86. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2019.04.011

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基于共享单车出行数据，对用户总体出行时间和强度进行分析，并据此对高频用户出行日期和路线进行分类，针对用户出行目的地建立预测模型.结果表明，工作日和休息日出行时间分布存在显著差异，出行强度具有频率低、距离短的特征；高频用户出行轨迹在工作和休闲两维度上可归纳为三种类型;基于共享单车历史出行数据，建立用户出行目的地预测模型所得的准确率较为合理.

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基于多尺度模型的斜拉桥钢箱梁损伤分析与识别

秦伟亮，孙宗光，曲翔雨，司琦，伦卓

大连海事大学学报. 2019, 45(4): 87-92. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2019.04.012

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以青岛海湾大桥沧口斜拉桥为背景，采用多尺度有限元模型对钢箱梁局部裂缝进行损伤分析和识别.首先，采用小尺度的壳单元和大尺度的梁单元建立钢箱梁的多尺度模型，并根据实际监测数据对整桥模型进行模型修正；然后，对小尺度钢箱梁易损截面进行小损伤模拟，研究断面应变响应的变化规律和损伤敏感性；最后，采用BP神经网络法进行损伤位置和程度识别.分析结果表明：多尺度模型使小损伤模拟与计算效率得到较理想的协调；顺桥向应变对钢箱梁小损伤具有较好的敏感性，应变变化具有显著的局部化特征；基于合理的应变测点布置，采用顺桥向应变的BP网络方法能较好地识别损伤位置及损伤程度，且具有较强的抗噪能力.

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互通式立体交叉设计阶段的数据交互研究与应用

王鹏飞，郭乃胜，王志臣，王淋，温彦凯，金鑫

大连海事大学学报. 2019, 45(4): 93-101. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2019.04.013

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为解决互通立交设计过程中不同专业之间数据流通不畅、协同设计程度低等问题，实现互通立交设计阶段的线形设计与结构计算之间的数据交互，以LISP语言作为媒介，对VB程序与互通立交EICAD设计系统程序的交互作用进行研究；通过图元非几何属性的扩展和外部数据库的建立等方式进行互通立交的EICAD线性设计软件的二次开发；最后，以彰武东互通立交项目为例验证了软件二次开发的有效性.结果表明：VB与LISP语言相结合可有效解决程序间的内嵌融合问题;VB数据交换程序能够实现线形设计软件EICAD与结构计算软件MIDAS之间的数据循环流通，解决互通立交设计阶段中不同专业间的数据交互问题;软件的二次开发在互通立交实际项目中的应用具有较好的有效性.

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吸力面开槽抽吸对跨声速压气机扇形静子叶栅性能影响的数值研究

梁锐星，陆华伟，杨刚，郭爽

大连海事大学学报. 2019, 45(4): 102-109. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2019.04.014

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为探究附面层抽吸对跨声速压气机的气动性能及其流场结构的影响，以跨声速压气机的静子叶片为研究对象，通过数值模拟计算方法对压气机静叶吸力面开设抽吸槽进行相关研究.对比原型叶栅以及各抽吸方案可以发现：吸力面抽吸对抑制上角区分离效果明显，在降低损失的同时略微提高了扩压能力;当抽吸槽开设在靠近分离涡核心附近时，对角区的抑制最佳，而叶栅整体的总压损失降低了16.68%.利用进口导叶替代动叶营造近失速工况，在后续实验研究中,可以摆脱整级试验台高成本以及恶劣工况下的危险性等不利因素.

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开路故障下永磁容错轮缘推进电机直接转矩控制策略

季彦名，赵宏革，朱景伟

大连海事大学学报. 2019, 45(4): 110-116. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2019.04.015

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针对轮缘推进电机的结构及特点，将六相永磁容错电机应用于轮缘推进系统中，对六相永磁容错轮缘推进电机直接转矩控制策略进行深入研究，借鉴三相永磁容错电机SVPWM控制策略，对电机的每一相进行磁链容错补偿，实现单相开路故障下六相永磁容错轮缘推进电机的直接转矩控制.同时,通过MATLAB/Simulink进行仿真，并与六相永磁容错电机bangbang控制策略进行对比分析，验证了基于SVPWM的直接转矩控制策略在开路故障下作为六相永磁容错电机容错控制方法的可行性及其独特的优越性.

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无轴轮缘推进电机混合偏心故障仿真

胡海斌，高海波，林治国，王琦，廖林豪，宋明建

大连海事大学学报. 2019, 45(4): 117-122. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2019.04.016

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以无轴轮缘推进器中5k W永磁同步电机为研究对象，通过Maxwell仿真软件设置不同程度及种类的偏心故障，研究电机气隙磁密、电磁转矩以及绕组电流等参数的变化，对电流进行傅里叶分析，并与静态偏心和动态偏心故障对比，提取相应的故障特征，旨在为无轴轮缘推进电机转子混合偏心故障诊断提供参考依据.

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挤压油膜阻尼器动力特性系数的试验研究

王永亮，高洋，李世豪，崔颖

大连海事大学学报. 2019, 45(4): 123-130. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2019.04.017

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设计并搭建了挤压油膜阻尼器（SFD）动力特性识别试验台，对试验台各系统的组成和功能进行阐述，分析试验台的动力学特性.在此基础上提出了一套可行的油膜动力特性系数的计算方法,测量了试验台的系统刚度和阻尼，研究了进动频率对挤压油膜阻尼器阻尼特性的影响规律.分析发现,油膜的阻尼系数不随涡动频率变化.该结果与经典短轴承假设相符，证明该试验台在识别挤压油膜阻尼器动力特性系数方面是高度可靠的.

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基于特征金字塔模型的高分辨率遥感图像船舶目标检测

周慧，严凤龙，褚娜，陈澎

大连海事大学学报. 2019, 45(4): 131-138. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2019.04.018

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以舰船为研究对象，研究高分辨遥感图像的多尺度多目标检测中的关键技术，主要解决多尺度多目标识别和细粒度分类准确率低等问题.在目标定位方面，利用特征金字塔深度网络定位多目标区域，创建一个在所有尺度上均具有语义信息的特征金字塔，有效解决多尺度多目标数据定位准确率低这一关键问题；在目标识别方面，利用共享CNN网络重建输入图像、优化多任务损失函数提取细粒度分类目标结构特征，提高细分目标识别准确率.与GoogLeNet、Faster RCNN和Yolo三种目标检测算法对比实验表明，利用特征金字塔和重建输入图像可有效检测多目标多尺度的细粒度船舶对象，漏检率为1.5%，细粒度分类识别平均准确率为92.67%.

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环境温度和氧化程度对船用金属表面疏水性的影响

高洪涛，张馨竹, 卢泽洲，洪嘉驹，杨杰

大连海事大学学报. 2019, 45(4): 139-145. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2019.04.019

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为保证船舶在北极航道安全稳定地航行，寻找更便捷环保的船舶材料防冰覆方法极为重要.本文针对船舶常用金属——黄铜和6061铝合金进行实验，通过测量不同温度下两种金属的表面接触角，分析接触角与表面能关系以及露点温度的影响，探究其疏水性能随温度的变化趋势和机理.结果表明，黄铜和6061铝合金的疏水性能均随温度的降低而减小，随表面被氧化程度的增加而增强，其中，铝合金的变化趋势较黄铜稳定.

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港口船舶尾气排放时空分析与可视化系统

黄亮，黄弘逊，周春辉，张帆，文元桥，肖长诗，彭鑫

大连海事大学学报. 2019, 45(4): 146-152. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2019.04.020

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针对港口船舶排放计算过程中所面临的数据密集型问题，为有效提高港口船舶尾气动态排放的计算和监管能力，设计研发一种船舶尾气排放时空分析与可视化系统.首先，综合介绍了系统的设计思路及整体架构；其次，分别对系统的几个主要模块的功能及其实现过程进行详细阐述；最后，以深圳港口岸为实验区域，开发了深圳港船舶排放监测监管原型系统，分别以单船排放和区域排放结果可视化为例对提出方案进行实用性验证.结果表明，该系统能够提供船舶尾气动态排放的实时计算结果以及多尺度的船舶排放时空统计信息，并支持多样化的视觉表征，能够为管理者提供直观的港口水域船舶排放信息.

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基于平板-高斯烟羽模型的海上重气泄漏事故研究

杨硕，李颖，刘大刚，付金宇，赵术林

大连海事大学学报. 2019, 45(4): 153-160. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2019.04.021

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设计海上重气平板-高斯烟羽扩散模型，其中平板模型用在重气沉降阶段，高斯烟羽模型用在重气湍流扩散阶段，并设计虚拟源将两者结合.同时,对海洋环境下的模型参数进行优化，包括风速、泄漏源有效高度以及扩散参数等，将调整后的参数输入模型，对事故区域重气浓度定量可视化.结果表明，事故点处，重气以8 m/s的风速向东北方向扩散;在下风向98 m处等浓度曲线以内为爆炸限度;在转折点31 m处，两模型衔接基本吻合.经专家实地检测，以（100 m，0.0025 kg/m³）为校正点，校正后的模型仿真与当时扩散浓度点基本吻合.因此,该模型可对重气泄漏扩散浓度区域可视化，并为之后应急救援等提供技术支撑.

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2019年, 第45卷, 第4期　刊出日期：2020-01-02

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