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基于时积元的仓面施工时空冲突量化计算方法

阅读:131发布:2020-05-11

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1.基于时积元的仓面施工时空冲突量化计算方法,其特征在于,包括以下步骤,步骤1:整理汇总仓面信息,确定仓面施工条件;
步骤2:根据仓面施工机械信息,建立等比例仓面施工机械微元模型;
步骤3:将机械微元模型与机械的运动轨迹、空间状态信息结合,建立施工机械时积元模型;
步骤4:结合仓面施工条件及时积元模型信息,确定机械时积元运动过程时间分时、运行轨迹及边界信息;
步骤5:明确机械施工过程的分时点、分时轨迹及分时边界,确定机械邻步差、微步轨迹,邻步差为相邻的两个状态转变时间差,微步轨迹为微元在每个单一状态下的运行轨迹;
步骤6:运用线性插值算法,采用计算机程序语言,模拟得到机械微元分时运行轨迹;
步骤7:依据施工机械的时空状态运行轨迹,得到微元分时相贯量、相贯数及相贯度,从而量化时空冲突。
2.根据权利要求1所述的基于时积元的仓面施工时空冲突量化计算方法,其特征在于,步骤1中,所述确定仓面施工条件包括:收集信息,整理出同一施工时间段内所需计算的仓面信息和机械布置信息,仓面信息包括施工仓面的轮廓、设计及分区,机械布置信息包括机械运行轨迹;根据收集的信息对仓面施工边界进行简化,简化为规则体。
3.根据权利要求1所述的基于时积元的仓面施工时空冲突量化计算方法,其特征在于,步骤2中,所述建立等比例仓面施工机械微元模型包括:收集该仓面施工的施工机械的型号、运行速率、外观模样和体积大小信息,将复杂的机械外形进行规则化简化,运用Inventors实体建模、ANSYS网格划分及AutoCAD软件将简化后的外形进行分割,分割成为单位体积的立方体。
4.根据权利要求1所述的基于时积元的仓面施工时空冲突量化计算方法,其特征在于,步骤3中,所述建立施工机械时积元模型,具体包括:
1)根据施工机械的运行轨迹,确定施工机械运动的时间起点、时间终点以及空间起点、空间终点,从而确定时间步长与空间步长;
2)将施工机械微元三维模型结合时间步长、空间步长,建立五维模型,此五维模型即为施工机械时积元模型。
5.根据权利要求1所述的基于时积元的仓面施工时空冲突量化计算方法,其特征在于,步骤 4中,所述确定机械时积元运动过程时间分时、运行轨迹及边界信息,具体包括:基于仓面施工条件及各机械的时积元模型信息,按照施工工艺流程及施工机械时积元模型状态信息将时间分时为不同阶段,得到机械时积元运动过程时间分时,运用AutoCAD软件模拟得到施工机械运行轨迹及边界信息。
6.根据权利要求1所述的基于时积元的仓面施工时空冲突量化计算方法,其特征在于,步骤5中,所述明确机械施工过程的分时点、分时轨迹及分时边界,确定机械邻步差、微步轨迹,具体包括:基于施工机械时积元模型在整个施工过程中的时间分时、运行轨迹及边界信息,采用计算机程序语言模拟计算,明确分时点,分时轨迹及分时边界,进而确定机械邻步差,微元轨迹。
7.根据权利要求1所述的基于时积元的仓面施工时空冲突量化计算方法,其特征在于,步骤6中,所述机械微元分时运行轨迹是基于机械邻步差、微元轨迹信息,运用线性插值法、SQL程序语言进行计算,采用AutoCAD软件对计算结果进行绘制,模拟得到的施工机械的时空状态微元轨迹。
8.根据权利要求1所述的基于时积元的仓面施工时空冲突量化计算方法,其特征在于,步骤7中,所述微元分时相贯量、相贯数及相贯度是基于施工机械的时空状态运行轨迹,使用插值算法、SQL程序语言得到的,描述了不同机械的微元体在同一时空中的重叠量,从而实现对施工机械时空冲突的量化。
9.根据权利要求3所述的基于时积元的仓面施工时空冲突量化计算方法,其特征在于,所述单位体积的立方体为1dm×1dm×1dm的立方体。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的基于时积元的仓面施工时空冲突量化计算方法,其特征在于,所述仓面施工机械包括平仓机、振捣机。

说明书全文

基于时积元的仓面施工时空冲突量化计算方法

技术领域

[0001] 本发明属于电工程施工领域,具体涉及基于时积元的仓面施工时空冲突量化计算方法。

背景技术

[0002] 拱坝多位于地形陡峻,河谷深切的狭窄地段,施工空间资源有限,施工活动多且交叉,施工方法复杂,施工工艺要求严格,机械及辅助设备繁杂。拱坝混凝土拱坝的施工作业面狭窄,机械布置困难,易出现安全险或效率损失,在一定程度上影响了大坝的快速建设。由于大坝持续高强度快速施工必须建立在确保施工质量及施工安全的基础上,所以评估仓面施工时空冲突对解决安全风险和效率损失的问题具有十分重要的意义。
[0003] 评估施工机械时空冲突的方法很多,主要集中于对外界环境因素引起的安全风险评估及预测、影响效率损失因素的辨识及其对效率损失的定量计算等方面。但是,目前仍然缺少对拱坝施工过程施工空间的具体分类和时空冲突风险量化研究,同时也鲜有展开施工空间分类与施工安全风险和效率损失的关联性量化分析等研究以及由于施工实体间时空冲突带来的效率损失的计算及效率优化。
[0004] 由于拱坝仓面施工工艺流程的复杂性、施工空间资源的局限性、施工设备作业交叉性等因素影响,仓面施工时空冲突所引起的安全风险和效率损失问题愈发复杂。然而,仓面施工时空冲突的量化可使冲突这一模糊的概念进行量化,能够为仓面施工安全与效率提供可对比的具体参考值;同时,可以直观、方便地分析施工过程中每个元素在不同时空状态下的冲突情况,对提高仓面机械配置效率及施工效率,减少因施工现场机械冲突和相互干扰导致的安全风险和效率损失具有重要的指导意义,量化仓面施工时空冲突是解决安全风险和效率损失问题的关键。

发明内容

[0005] 本发明的技术问题是现有的评估施工机械时空冲突的方法,主要集中于对外界环境因素引起的安全风险评估及预测、影响效率损失因素的辨识及其对效率损失的定量计算,缺乏对仓面施工时空冲突风险量化。
[0006] 本发明的目的是解决上述问题,提供一种仓面施工时空冲突量化计算方法,量化仓面施工中的时空冲突,从而提高仓面机械配置效率及施工效率,减少因施工现场机械冲突和相互干扰导致的安全风险和效率损失。
[0007] 本发明的技术方案是基于时积元的仓面施工时空冲突量化计算方法,包括以下的步骤,步骤1:整理汇总仓面信息,确定仓面施工条件;
步骤2:根据仓面施工机械信息,建立等比例仓面施工机械微元模型;
步骤3:将机械微元模型与机械的运动轨迹、空间状态信息结合,建立施工机械时积元模型;
步骤4:结合仓面施工条件及时积元模型信息,确定机械时积元运动过程时间分时、运行轨迹及边界信息;
步骤5:明确机械施工过程的分时点、分时轨迹及分时边界,确定机械邻步差、微步轨迹,邻步差为相邻的两个状态转变时间差,微步轨迹为微元在每个单一状态下的运行轨迹;
步骤6:运用线性插值算法,采用计算机程序语言,模拟得到机械微元分时运行轨迹;
步骤7:依据施工机械的时空状态运行轨迹,得到微元分时相贯量、相贯数及相贯度,从而量化时空冲突。
[0008] 进一步地,步骤1中,所述确定仓面施工条件包括:收集信息,整理出同一施工时间段内所需计算的仓面信息和机械布置信息,仓面信息包括施工仓面的轮廓、设计及分区,机械布置信息包括机械运行轨迹;根据收集的信息对仓面施工边界进行简化,简化为规则体。
[0009] 进一步地,步骤2中,所述建立等比例仓面施工机械微元模型包括:收集该仓面施工的施工机械的型号、运行速率、外观模样和体积大小信息,将复杂的机械外形进行规则化简化,运用Inventors实体建模、ANSYS网格划分及AutoCAD软件将简化后的外形进行分割,分割成为单位体积的立方体。
[0010] 进一步地,步骤3中,所述建立施工机械时积元模型,具体包括:1)根据施工机械的运行轨迹,确定施工机械运动的时间起点、时间终点以及空间起点、空间终点,从而确定时间步长与空间步长;
2)将施工机械微元三维模型结合时间步长、空间步长,建立五维模型,此五维模型即为施工机械时积元模型。
[0011] 进一步地,步骤 4中,所述确定机械时积元运动过程时间分时、运行轨迹及边界信息,具体包括:基于仓面施工条件及各机械的时积元模型信息,按照施工工艺流程及施工机械时积元模型状态信息将时间分时为不同阶段,得到机械时积元运动过程时间分时,运用AutoCAD软件模拟得到施工机械运行轨迹及边界信息。
[0012] 进一步地,步骤5中,所述明确机械施工过程的分时点、分时轨迹及分时边界,确定机械邻步差、微步轨迹,具体包括:基于施工机械时积元模型在整个施工过程中的时间分时、运行轨迹及边界信息,采用计算机程序语言模拟计算,明确分时点,分时轨迹及分时边界,进而确定机械邻步差,微元轨迹。
[0013] 进一步地,步骤6中,所述机械微元分时运行轨迹是基于机械邻步差、微元轨迹信息,运用线性插值法、SQL程序语言进行计算,采用AutoCAD软件对计算结果进行绘制,模拟得到的施工机械的时空状态微元轨迹。
[0014] 进一步地,步骤7中,所述微元分时相贯量、相贯数及相贯度是基于施工机械的时空状态运行轨迹,使用插值算法、SQL程序语言得到的,描述了不同机械的微元体在同一时空中的重叠量,从而实现对施工机械时空冲突的量化。
[0015] 进一步地,所述单位体积的立方体为1dm×1dm×1dm的立方体。
[0016] 进一步地,所述仓面施工机械包括平仓机、振捣机。
[0017] 相比现有技术,本发明的有益效果:1)本发明方法的仓面施工冲突量化是量化并行的施工活动在同一时间占用同一空间时产生的重叠量,直观、方便地分析了施工过程中每个元素在不同时空状态下的冲突情况,对提高仓面机械配置效率及施工效率,减少因施工现场机械冲突和相互干扰导致的安全风险和效率损失具有重要的指导意义;
2)本发明的方法解决了仓面施工时空冲突无法量化的问题,将冲突这一模糊的概念进行量化,从而为仓面施工安全与效率提供可对比的具体参考值;
3)时积元五维模型将时空冲突量化所需要考虑的元素包含在一个模型中,将施工机械微元三维模型无法分析的问题转化为五维模型进行分析,便于得到完整,考虑因素周全的分析结果;
4)将机械及时空划分为微元体,减小了计算机的运行负担,加快了分析系统的运行速度。
附图说明
[0018] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0019] 图1为基于时积元的仓面施工时空冲突量化计算方法的流程图
[0020] 图2为实施例的仓面施工时空冲突量化计算方法的建模示意图。
[0021] 图3为平仓机微元模型。
[0022] 图4为振捣机微元模型。
[0023] 图5为仓面施工边界模型。

具体实施方式

[0024] 如图1-5所示,基于时积元的仓面施工时空冲突量化计算方法,仓面施工机械以平仓机、振捣机为例,进行仓面施工时空冲突量化计算,包括以下步骤,步骤1:整理汇总仓面信息,确定仓面施工条件;
步骤1.1:收集整理同一时间段内,该施工仓面的轮廓、设计及分区等信息,以及平仓机和振捣机的运行轨迹等布置信息;
步骤1.2:对仓面施工边界进行简化,将复杂的、不规则的仓面施工边界简化为便于计算的规则体,如图5所示;
步骤2:根据仓面施工机械信息,建立等比例仓面施工机械微元模型,如图3、图4所示;
步骤2.1:收集平仓机与振捣机在该时空中的运行速率、外观模型及大小等基本信息参数;
步骤2.2:将复杂的平仓机、振捣机的外形进行简化,简化为便于计算的规则体;
步骤2.3:运用Inventors实体建模、ANSYS规则网络、SQL程序语言及AutoCAD等软件将简化后的外形进行分割,分割成为1dm×1dm×1dm的立方体;
步骤3:将机械微元模型与机械的运动轨迹、空间状态信息结合,建立施工机械时积元模型;
步骤3.1:根据平仓机与振捣机的运行轨迹,确定两者的时间起点、时间终点及空间起点、空间终点,从而确定时间步长与空间步长;
步骤3.2:将步骤2中的建立的平仓机与振捣机的微元模型与时间步长、空间步长结合,建立时积元五维模型;
步骤4:结合仓面施工条件及时积元模型信息,确定机械时积元运动过程时间分时、运行轨迹及边界信息;
步骤4.1:基于步骤1中得到的仓面施工边界和步骤2中得到的平仓机和时积元模型,按照施工工艺流程及施工机械时积元模型状态信息将时间分时分为不同阶段,得到机械时积元运动过程时间分时;
步骤4.2:运用AutoCAD软件模拟得到的平仓机和振捣机的运行轨迹及边界信息;
步骤5:明确机械施工过程的分时点、分时轨迹及分时边界,确定机械邻步差、微步轨迹,邻步差为相邻的两个状态转变时间差,微步轨迹为微元在每个单一状态下的运行轨迹;
步骤5.1:基于步骤4得到的平仓机和振捣机时积元模型在整个施工过程中的时间分时、运行轨迹及边界信息;
步骤5.2:运用SQL程序语言计算,明确平仓机与振捣机的分时点,分时轨迹及分时边界;
步骤5.3:确定平仓机与振捣机的邻步差,微元轨迹;
步骤6:运用线性插值算法,采用计算机程序语言,模拟得到机械微元分时运行轨迹;
步骤6.1:基于平仓机与振捣机的邻步差,微元轨迹等信息,运用线性插值法、SQL程序语言等进行计算其时空状态微元轨迹;
步骤6.2:结合AutoCAD对计算结果进行绘制,模拟得到的平仓机与振捣机的时空状态微元轨迹;
步骤7:依据施工机械的时空状态运行轨迹,得到微元分时相贯量、相贯数及相贯度,从而量化时空冲突;
步骤7.1:基于平仓机与振捣机的时空状态运行轨迹,使用插值算法、SQL程序语言得到两者的微元分时相贯量、相贯数及相贯度;
步骤7.2:运用微元分时相贯量、相贯数及相贯度描述平仓机与振捣机的的微元体在同一时空中的重叠量,从而实现对该时空状态中平仓机与振捣机的冲突的量化。
[0025] 时积元模型是将机械的运动轨迹、机械微元模型与时空状态相连接的纽带,将时空冲突量化所需要考虑的元素包含在一个模型中。同时将机械及时空划分为微元体,减小了计算机的运行负担,加快了分析系统的运行速度,是有效且快速量化仓面时空冲突的关键。
[0026] 实施例中,对平仓机、振捣机的施工活动在同一时间占用同一空间时产生的重叠量进行了量化,对提高仓面机械配置效率及施工效率,减少因施工现场机械冲突和相互干扰导致的安全风险和效率损失具有重要的指导意义。
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