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港口作为交通联运的核心枢纽,码头建设护坡结构的稳定性、生态性与区域经济、生态安全息息相关.传统护坡结构生态功能缺失、耐久性不足,难以适应"生态优先、绿色发展"的要求.文章以交通领域港口与航道生态护坡为研究对象,深入探讨影响护坡结构的自然环境、材料特性及建设设计等关键因素.从材料优化、结构创新、施工管控及运维强化四个维度提出耐久性提升方法,并结合实测数据验证技术可行性.研究结果表明,生态护坡结构的"生态-力学"协同设计、针对性和耐久性的强化措施,延长使用寿命、提升区域生物多样性,为交通领域港口与航道绿色化升级参考.
交通领域港口与航道生态护坡结构设计耐久性绿色建材
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文章针对内河Ⅲ级航道通航净空与软土地基耦合约束问题,开展大跨径连续梁桥结构优化设计研究.基于杭平申线海宁段工程,构建桥跨布置、结构体系、主梁参数与施工控制协同优化方法,并结合有限元分析与工程实测数据进行验证.结果表明,优化方案有效降低结构弯矩与挠度,提高刚度水平,控制差异沉降,并保障施工期通航条件.研究为软土水网区航道桥梁设计提供了可实施的技术路径.
内河Ⅲ级航道连续梁桥结构优化设计通航净空控制
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海岸带等受限水域中,潮汐与洋流等自然因素诱发的海图数据不确定性,叠加无人艇(USV)集群的单体感知能力局限,导致其协同作业面临安全避障、编队稳定与动态环境适配的多重技术挑战.为此,本研究提出一种基于多智能体深度强化学习的无人机-无人艇集群(UAV-USVs)协同导航框架,以提升其导航精度和协同作业能力.该系统通过将UAV-USV异构集群建模为动态交互图,借助图神经网络(GNN)的多跳邻域信息聚合机制,融合UAV全局环境观测信息与USV局部状态特征,突破传统方法的局部感知壁垒,显著提升集群对全局态势的感知能力,并对多智能体近端策略优化(MAPPO)算法进行改进,设计异构智能体状态编码器与集中训练-分散执行机制,适配UAV与USV的动作空间异质性及观测维度差异,实现协同性与实时性的动态平衡;最后通过分层奖励函数设计及编队动态重构策略,实现开阔水域稳定编队保持与狭窄水域编队构型自适应调整.仿真试验结果表明,该系统为UAV-USVs 跨域协同导航提供了理论参考,为海岸带测绘、港口航道巡查等实际工程任务提供了高效可靠的方法支撑.
智能航运无人艇集群协同导航多智能体近端策略优化多智能体深度强化学习图神经网络
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随着北极航道通航日趋频繁,船舶溢油事故风险显著增加.北极冰区环境具有海冰动态变化、溢油扩散路径复杂、应急窗口受限等特点,使传统调度方法难以在时效、成本与生态目标间实现有效平衡.对此本研究提出一种融合动态环境建模与改进多目标粒子群优化(IMOPSO)算法的应急物资调度方法.首先,构建了同时最小化应急响应时间、总调度成本与生态风险的优化模型,该模型耦合了动态海冰与溢油扩散过程.其次,对算法进行三项核心改进:采用环境自适应机制动态调整参数,以平衡全局探索与局部开发能力;引入外部档案维护策略,提升解集多样性与分布性;设计混合变异算子,融合高斯与柯西变异优势,增强算法逃离局部最优的能力.为验证方法有效性,以北极某典型航道溢油事故为例进行仿真,并与经典非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对比.结果表明,该算法在综合质量指标(超体积)上较NSGA-Ⅱ提升18.3％,在分布性指标(反世代距离)上提升33.3％,所得调度方案在3 个目标上均实现更优均衡.消融试验验证了各改进策略的有效性,敏感性分析进一步表明该方法在不同环境参数波动下具有良好鲁棒性,本研究可为北极冰区复杂动态环境下的船舶溢油应急提供有效决策参考.
航行安全调度优化IMOPSO算法北极船舶溢油应急物资调度
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面向斜拉索多模态振动控制需求,结合桥梁拉索塔、梁锚固端的设计条件,本文构建了斜拉索面内振动的通用分析模型,该模型适用于在索上两点或更多位置安装阻尼器的减振系统.建模从斜拉索安装阻尼器前的解析模态出发,在模态截断时引入针对各阻尼器安装位置的准静力修正模态,以减少数值结果收敛需要保留的索模态坐标数量,提高动力特性计算和系统参数优化的效率.推导了索上任意点位安装黏弹性阻尼器、高阻尼橡胶阻尼器和调谐质量阻尼器时的系统质量、刚度和阻尼矩阵,可考虑索垂度以及惯容器/负刚度的增效效果.建立的斜拉索多点减振系统面内振动动力分析模型可以满足阻尼效果以及风荷载下索结构动力响应的分析需求,具有通用性.基于该模型,通过参数分析研究了一处外置阻尼器和两端内置阻尼器系统、内外置阻尼器结合调谐质量阻尼器的多模态阻尼效果.结合常泰长江大桥主航道桥的桥塔型式,对比分析了几种拉索多点减振系统的综合阻尼效果,为该桥及类似桥梁斜拉索减振体系的设计提供指导.
斜拉索振动多点减振动力建模阻尼比常泰长江大桥
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宿连航道连云港段二级航道整治工程因航道等级提升,需对连盐铁路古泊善后河特大桥水中桥墩增设防撞设施.防撞构筑物占用河道行洪断面,需要实施河道断面补偿工程.为科学评价工程建设及补偿工程实施对河道行洪、河势稳定及防洪安全的影响,本文采用平面二维水动力数学模型,以工程区50年一遇防洪工况为控制条件,构建MIKE21水动力模型,设置不同渐变长度的补偿断面方案(铁路部门方案一:渐变段30 m;水利部门方案二:渐变段115 m),对比分析壅水高度、流速场分布、水流平顺性及局部冲刷特征.研究结果表明:采用115 m渐变段的优化方案可显著改善水流条件,水流过渡平顺、无明显旋涡,防撞墩周边最大流速由1.8 m/s 降至1.65 m/s,最大壅水高度控制在30 mm以内,满足河道行洪与河势稳定要求.研究表明,二维水动力模型能够为涉河桥梁防护工程行洪断面补偿方案设计及洪水影响评价提供定量、直观的技术支撑.
行洪断面补偿二维水动力模型桥墩防撞工程河道流态改善效果
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针对 SAR 图像船舶检测中复杂背景干扰显著、边缘细节易丢失以及多尺度特征融合冲突等问题,提出一种双池化引导的自适应融合船舶检测网络 DAFNet.首先,该网络以 YOLOv8n 为基准,设计双池化特征增强通道注意力机制(Dual-pooled Feature Enhancement Channel Attention,DFECA),通过并行引入自适应平均池化与自适应最大池化,融合全局结构信息与局部细节特征,抑制海面杂波与相干斑噪声干扰;其次,引入自适应空间特征融合结构(Adaptive Spatial Feature Fusion,ASFF),通过尺度归一化与自适应权重分配动态调和不同层级特征的语义与细节信息,缓解多尺度特征融合中的信息冲突;最后,采用 WIoU 损失函数替代 CIoU,利用动态权重机制自适应调整重叠区域、中心点距离与宽高比误差的权重,提升目标定位精度与收敛稳定性.在 SAR-Ship-Dataset 数据集上的实验结果表明:DAFNet 的mAP@50 达到95.3%,较基准模型YOLOv8n 提升2.5%;召回率达到92.1%,提升5.4%;检测性能优于 Faster R-CNN、YOLOv11n、YOLOv12n 等主流目标检测算法,且在 5 次不同随机种子独立实验中表现出良好的稳定性与可重复性.消融与对比实验验证了 DFECA、ASFF 与 WIoU 这 3 个改进模块的有效性,该网络在保持较低计算复杂度的同时显著提升了 SAR 图像船舶检测精度,可为海洋监控与航道安全保障提供有效技术支撑.
多尺度特征融合自适应池化船舶检测目标检测
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针对平陆运河江河海贯通、弯曲受限航道及多级船闸协同通行等场景下单船分散航行效率低、多船协同能力弱和安全保障难度高等问题,开展船舶编队航行系统设计与关键技术研究.结合平陆运河编队航行需求,构建以"船端感知—自主控制—编队协同—船岸通信—岸基监管"为核心的总体架构,重点研究多源智能感知、单船自主航行控制、端云协同决策及远程监管等关键技术,构成平陆运河船舶编队智能航行技术体系.可支撑状态感知、航迹跟踪、船间距控制、队形保持、船闸协同和岸基监管,有助于提升复杂水域通行组织性、安全性和协同性,为内河船舶编队化、组织化和智能化航行提供技术支撑.
平陆运河船舶编队航行协同控制船岸协同远程监管
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为支撑国家新一代航运系统建设,针对平陆运河典型航段水流复杂、航道弯曲度高及通航环境受限等特点,开展平陆运河示范船智能化系统的总体设计与关键技术研究.系统构建以"多源感知—集成处理—智能决策—信息通信—协同控制"为核心的设计框架,重点研究集智能航行、自动靠离泊、智能进出闸、智能机舱与能效管理等关键技术,实现对船舶航行、靠泊、机舱能效及岸基支撑的智能协同.该系统具备较强的环境适应性与操作智能水平,可为平陆运河智慧航运示范工程的推广提供技术支撑.
新一代航运系统平陆运河智能航行自主靠离泊能效管理
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超大城市航道拓宽项目具有涉及面广、工程量大、资金需求量大、航道情况复杂等特点.超大城市路网已基本成型且条件复杂,航道拓宽工程需要对大量跨航道道路实施重建、改建,其建设时序、建设周期、建设方案等均会对现状交通影响较大,极易造成交通拥堵.文章以苏申内港线航道整治项目为例,结合工程咨询设计方案,从沿线路网布局、现状流量分析、项目建设周期等方面进行分析,总结不同等级道路在航道拓宽项目中的交通保障措施,可为国内同类项目提供技术参考.
超大城市航道拓建交通保障
