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京杭运河船闸交通建模与运行状态分析
| 论文题名： | 京杭运河船闸交通建模与运行状态分析 |
| 关键词： | 船闸管理;交通建模;运行状态;通过能力 |
| 摘要： | 随着近年来货运量的持续增加，国内许多内河船闸的通过能力相对航运需求不足的矛盾日益突出。为此，交通部开展了一系列的船闸扩容改造、优化调度管理、推进船舶标准化工程，以便提高船闸通过能力、缓解供求矛盾，促进内河水运的发展。其中，优化调度管理能够在不改变基础设施情况下高效节约地发挥作用，具有重要的研究意义。本文以京杭运河船闸为例，建立单级多线船闸调度的数学模型及求解算法，基于Arena离散仿真平台实现多线船闸的交通建模并进行验证。在此基础上，进一步分析船舶到达时间分布规律、船舶构成、船闸扩容以及调度规则对船闸运行状态的影响，为船闸工程设计、营运管理及优化发展提供科学依据。本文的主要工作及结论如下: (1)从船舶到达规律、排队规则、闸室排档算法、联合调度等方面总结了国内外有关船闸交通建模的研究现状;以京杭运河施桥和淮安船闸运行数据为例，统计分析了京杭运河上的船舶情况以及船闸运行状况，为船闸交通建模提供理论依据和数据支撑。 (2)建立了单级多线船闸调度的数学模型。在分析国内船闸基本调度规则的基础上，建立了相应的船闸调度的目标函数及约束条件，提出了“单队列多服务台-局部贪婪-全局调控”的闸室分配算法;基于Arena离散仿真平台建立了单级多线船闸的交通仿真模型，并以施桥二线和淮安三线船闸为例，验证了该模型的合理性和可靠性。 (3)基于上述船闸交通模型，分析了船舶到达规律、船舶结构、船闸扩容以及应急调度等因素对船闸运行状态的影响。在中高密度流情况下，船舶到达服从泊松分布时运行结果相比其他几种经典分布更接近实际结果。增大船舶中单船比例，会降低闸室有效面积利用率，但是由于单船单位面积运量比船队高，船闸通过能力还是能够得到一定提高。施桥三线扩容工程对船闸各项运行指标均有一定改善，三线联合调度情况下船闸通过能力提高了64％，大于增加的闸室有效面积比例。交通负荷过重时，采用危险品单船批量限制过闸的应急调度规则，对整体交通状态能有一定缓解，船闸通过能力增加了15.5％，但对大大增加了危险品单船延误时间。 |
| 作者： | 杨春红 |
| 专业： | 水利工程 |
| 导师： | 廖鹏;曹民雄 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2015 |
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