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内河通航密集区弯曲航段饱和度研究与仿真分析
| 论文题名： | 内河通航密集区弯曲航段饱和度研究与仿真分析 |
| 关键词： | 内河航行;通航密集区;弯曲航段;饱和度 |
| 摘要： | 二十一世纪以来，随着中国经济的快速发展和“长江经济带”重大国家战略的实施，内河航运迎来了可持续发展的契机，特别是长江下游12.5m深水航道建设的完成，内河航道通过能力得到进一步提升，船舶大型化、专业化、快速化趋势明显，同时造成内河交通流愈发密集和复杂，船舶航行风险逐渐提高。内河航道多个通航密集区中弯曲航段由于通航环境复杂，往往是水路交通的瓶颈航段，了解弯曲航段饱和度有利于管理部门制定相应管理措施，因此对通航密集区弯曲航段饱和度研究尤为重要。 本文通过参考国内外文献，了解当前国内外针对航道饱和度评价和仿真建模方法的研究现状和成果，明确论文研究内容和研究方法。对内河通航密集区和航道饱和度进行了总结，分析了影响航道通过能力的因素，分别介绍了基于经验公式计算、理论模型求解和计算机仿真的三种航道通过能力的计算方法。 首先，为分析内河弯曲航段航道饱和度现状，本文借助元胞自动机仿真方法，选取长江下游尹公洲航段作为研究目标进行仿真分析。主要介绍元胞自动机的基本理论和仿真方法，将弯曲航段分为顺直、弯曲、单向通航和分叉航道四个模块分别构建元胞运动规则。以尹公洲航段为例，通过分析当前航道条件、船舶交通流特征，应用插值法处理AIS数据，构建船舶领域模型；使用编程语言python搭建仿真实验环境并设置参数进行仿真实验，根据仿真结果对目前尹公洲航道饱和度进行计算和分析。 其次，为了解内河弯曲航段在不同饱和度条件下对船舶航行的影响，本文基于遗传算法对不同饱和度时船舶横越航道行为进行了仿真分析。结合船舶横越航道规则和停船视距理论计算横越航道船舶的安全缓冲区，将船舶运动轨迹进行动态格栅化处理，基于遗传算法对船舶横越航道的路径集合进行选择、交叉、变异操作，得到船舶最佳横越路径，并分析航道在不同饱和度时对横越船舶的影响。 论文为内河弯曲航段饱和度计算方法提供参考，为管理部门科学合理规划航道并实施新的通航策略提供有力理论依据，进而对更合理高效的管理航道水域、制定通航方案和开展安全保障工作有着重要意义。 |
| 作者： | 万一 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 刘成勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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