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摘要：本发明属于水利工程施工领域，涉及一种拱坝仓面施工机械时空冲突量化算法，包括：1）构建施工机械微元模型以及施工机械微元分时分步轨迹模型；2）在步骤1）的基础上构建施工机械时空冲突风险率量化算法；3）以步骤2）为基础，依次构建施工机械之间分别在任一时刻点、任一时间段或运行轨迹路线内的时空冲突所引起物理碰撞事故率、安全风险率及效率损失率的量化算法。本发明提供了一种能有效提高仓面施工机械配置率及施工效率、可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的拱坝仓面施工机械时空冲突量化算法。

主权项：1.一种拱坝仓面施工机械时空冲突量化方法，其特征在于：所述拱坝仓面施工机械时空冲突量化方法包括以下步骤：1构建施工机械微元模型以及施工机械微元分时分步轨迹模型，其中：施工机械微元模型的构建方式是：1.1确定仓面施工机械的空间三维尺寸及结构；1.2基于步骤1.1确定得到的仓面施工机械的空间三维尺寸构建施工机械微元模型；建立施工机械三层分层空间，所述施工机械三层分层空间由内而外依次包含物理空间、安全空间以及效率空间，其中，所述物理空间由施工机械的三维尺寸产生，所述安全空间和效率空间是由物理空间逐层外扩形成，将三层分层空间规则化微元划分，划分单位体积微元单元，单位体积参数为0.1m×0.1m×0.1m，微元单元具有空间坐标属性；施工机械微元分时分步轨迹模型的构建需要选取合适的时间步长Tstep与空间步长Sstep；所述施工机械微元分时分步轨迹模型的构建方式是：a仓面施工机械某一运行轨迹处于匀速状态，将此段运行轨迹等时长划分为n段，则包含起点以及止点共有n+1个节点；假设此段运行轨迹运行的时长为T，则有n＝TTstep；时间步长是以时间为依据对仓面施工机械运行轨迹进行划分，得到均分时间段内施工机械的运行状态的变化，将各时间段起止时间点作为已知点，得到每一时刻施工机械的运行状态与运行时间之间的关系；b依次对运行轨迹等时长划分的n+1个节点编号并记节点坐标为Xi，Yi，Zi，其中，i为坐标点编号，且0i≤n+1；所述节点是轨迹点，且将其中体现仓面施工运行轨迹特征的已知点定义为关键轨迹点，其余轨迹点则为非关键轨迹点，运用插值算法得到非关键轨迹点的施工机械的运行状态与运行时间之间的关系；同时，定义某非关键轨迹点j点位于关键点区间[l，r]区间内，其中，0＜l≤j≤r，得到非关键轨迹点坐标Xj，Yj，Zj计算公式如下： c基于时间步长将施工机械运行轨迹划分为连续直线段式轨迹点的过程，其空间状态变化过程也随之划分，根据空间步长Sstep，将相邻轨迹点之间的运行轨迹进行再次划分，建立规则的微元分时分步运行轨迹，步骤c中建立规则的微元分时分步运行轨迹的具体实现方式是：c.1根据相邻i-1、i轨迹点的坐标，计算第i-1分时段内相邻轨迹点之间的邻步差即，相邻轨迹点之间的距离投影在X方向，Y方向及Z方向上的大小；其中，相邻轨迹点邻步差计算公式如下所示： c.2依据邻步差及空间步长计算X，Y，Z方向的微步数，引入相邻轨迹点最大邻步差取为微步数，微步数是以空间步长为单位的相邻轨迹点之间的距离投影在X方向、Y方向及Z方向上的大小；所述相邻轨迹点最大邻步差计算公式为： 相邻轨迹点在X、Y及Z方向上的微步长度分别计算如下： c.3依次对轨迹点i-1与轨迹点i之间等空间步长划分的个微步点编号并记其坐标为其中k为坐标点编号，且同时，定义任意微步点k位于轨迹点区间[i-1，i]区间内，得到任意微步点坐标的计算公式如下： c.4将轨迹点与微步点合并，形成微元分时分步轨迹点，微元分时分步轨迹模型包含了施工机械运行轨迹与时间之间的关系；2在步骤1的基础上构建施工机械时空冲突风险率量化方法，其中，时空冲突风险率是微元相贯度与最大贯入深度的乘积；所述微元相贯度是事故损失严重程度，所述最大贯入深度与安全距离或效率距离的比值是时空冲突发生概率；所述时空冲突风险率包括物理碰撞事故率，安全风险率与效率损失率；所述物理碰撞事故率以施工机械分层空间中的物理空间是否接触作为判定依据，当施工机械分层空间中的物理空间无接触时，所述物理碰撞事故率是0；当施工机械分层空间中的物理空间接触时，所述物理碰撞事故率是100％；所述安全风险率与效率损失率以安全空间与效率空间微元相贯度与最大贯入深度两项指标进行计算；3以步骤2为基础，依次构建施工机械之间分别在任一时刻点、任一时间段或运行轨迹路线内的时空冲突所引起物理碰撞事故率、安全风险率及效率损失率的量化方法。

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