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基于多智能体的海港受限航道通过能力仿真研究
| 论文题名： | 基于多智能体的海港受限航道通过能力仿真研究 |
| 关键词： | 海港受限航道;通过能力;多智能体仿真;数据包络分析;理想决策单元 |
| 摘要： | 海港受限航道是船舶冲突及交通延误的多发区，在港口受限航道系统中存在通航方向限制、通航尺寸突变、交通流密集等特点，致使船舶进出港时机预判断困难，增加了船舶碰撞风险。随着全球海运贸易量的不断提高，船舶大型化的持续升级、大型船舶占比的逐步提升，航道作为有限容量的船舶载体，已逐渐成为限制港口发展的主要原因，这种情况在因航道尺寸或其他因素制约的受限航道中尤为明显。因此，对航道通过能力进行研究，尤其是受限航道通过能力的量化分析，对于提升港口船舶运输组织管理水平、交通基础设施规划建设具有重要意义。 海港船舶航行作业系统是一个涉及人、环境、信息等的内部元素相互关联、交互的复杂非线性系统。为揭示系统中各主体特性、更加准确地计算海港航道通过能力，引入基于多智能体的仿真方法来对海港船舶航行作业过程进行建模和仿真。在此基础上，通过实验设计，剖析了港航系统中交通流量、船舶安全间距、泊位作业效率对海港受限航道通过能力的影响。进一步地，结合受限航道特点，以航行安全、系统资源利用率及通航舒适度为评估指标，定义了海港受限航道通航效率，并采用引入理想决策单元的数据包络分析方法对不同仿真条件下的系统通航效率进行评价。论文的主要研究内容及创新点如下。 （1）针对港航系统内多要素交互、影响等问题，设计了一种基于多智能体的航道通过能力仿真理论框架，并采用 Anylogic 仿真软件实现了系统中各智能体行为及其交互模型的构建，弥补了以往数学模型或经典离散事件仿真在船舶交通模拟细节刻画上的不足。 （2）针对受限航道运行状态反映指标的单一性评价等问题，提出了一种综合考虑船舶安全、系统资源利用和通航舒适度三方面指标的效率评价体系，并基于理想决策单元的DEA模型实现了多因素组合下的受限航道通航情况的评估与排序。 （3）以黄骅港煤炭港区实际运营数据作为模型输入及校验数据，研究了不同到港交通量、船舶安全距离、泊位作业效率等组合条件下航道运行状态评估指标值的变化情况，并通过合理分析为港区生产决策提供理论依据。 |
| 作者： | 朱永超 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 张新宇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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