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内河梯级多线船闸交通建模与仿真分析
| 论文题名： | 内河梯级多线船闸交通建模与仿真分析 |
| 关键词： | 内河梯级船闸;建模仿真;交通特性;运行状态 |
| 摘要： | 内河梯级多线船闸中，航道、船闸和船舶之间相互依存和影响，船闸微观交通因素的变化不断映射在船舶交通流的时空特性上，并间接影响航道和相邻船闸，最终体现为整个系统中宏观交通运行状态的变化。深入研究梯级多线船闸的微观交通规律，有利于优化水运资源配置和协调运输组织方式，提升区域航运系统整体通过能力，促进内河水运进一步发挥运输优势，具有重要研究意义。本文以内河梯级多线船闸为研究对象，将航道和船闸放在一个系统中综合考虑，在Matlab平台上实现了梯级多线船闸的交通建模与验证，以期模型能够真实重现微观交通规律，在此基础上进行交通运行状态及影响分析。主要工作内容与结论如下: 针对内河梯级多线船闸实际情况，考虑船舶特性、航行行为和通航安全等因素，基于元胞自动机建模原理，设计了双向通航航道船舶追越和船舶跟驰算法，建立了航道交通模型;考虑平衡交通负荷与服务质量的时间约束条件，基于专家规则的启发式方法，设计了“单队列多服务台—贪婪分配—负载均衡”的闸室分配算法和运行调度算法，引用“可排点”算法解决船舶编排问题，建立了单级多线船闸交通模型;在此基础上，建立了包含航道和船闸的梯级多线船闸交通模型，并以京杭运河实际通航资料为例，对三个模型分别进行验证分析，重现内河梯级多线船闸的交通运行状态。 仿真分析了航道长度、船闸线数和调度策略对梯级多线船闸交通运行状态的影响。结果表明:船闸节点将改变航道内船舶交通流的随机性，进而影响邻近船闸船舶到达的时空特性，航道长度越短影响越强，航道长度越长影响越弱，建议以50km作为判断梯级船闸相互影响的依据;增加部分船闸节点的通过能力能有效缓解局部交通压力，但需综合考虑整个系统内各个船闸的效能平衡，协调匹配;考虑系统水域空间资源的优化配置，提出一种基于船舶航速调整的联合调度策略，均衡航道和船闸的交通负荷，有助于改善船闸运行状态、节约航运时耗和经济成本，提升航运的综合效益。 |
| 作者： | 孔庄 |
| 专业： | 水利工程；港口、海岸及近海工程 |
| 导师： | 廖鹏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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