大型海港進港主航道通過能力及交通組織模式研究.pdf

1、錨地、航道、泊位構(gòu)成了港口運行和水路運輸?shù)幕疽?港口調(diào)度方案及港口水域的安全管理等都是基于上述要素展開,其中進港航道的通過能力(飽和度)直接決定了港口運行的組織管理和港口吞吐量的提升。對航道通過能力的研究,一是對航道通過能力現(xiàn)狀的研究分析(即飽和度的評價),從而確定航道是否需要擴建或采取相應(yīng)的管理措施、優(yōu)化調(diào)度方案來提高航道的通過能力;另一方面是結(jié)合港口吞吐量的發(fā)展,預測港口水域的船舶交通流,預測未來航道要達到的通過水平,從而為航道

2、的未來規(guī)劃及建設(shè)方案提供決策依據(jù)。隨著水路運量的不斷上升及船舶向大型化、高速化、專業(yè)化方向的發(fā)展,航道通過能力愈加明顯地受到水深條件、航道走向、錨地條件、泊位條件等諸多因素的制約,從而出現(xiàn)大量的船舶壓港、滯港現(xiàn)象。如天津港擁有我國最長的人工航道,進港主航道通過能力受到航道水深、航道寬度等因素限制,在港口調(diào)度時必須對大型船舶實行單向通航或候潮進港,這樣就嚴重制約了港口的發(fā)展,因此,有關(guān)港口航道通過能力的研究近年來越來越受到了國內(nèi)外相關(guān)工程

3、人員、設(shè)計人員和研究人員的關(guān)注,目前從國內(nèi)外的相關(guān)研究狀況來看,關(guān)于進港主航道通過能力的研究處于起步階段,大多數(shù)研究都是以非港口航道為研究對象,把航道作為通道式水道進行研究,而且主要從航道的一般屬性(即航道長度、航道寬度以及航道水深等)和通航船舶的一般屬性(航速、船舶尺度及船舶等級等)來考察航道的通過能力,主要研究的是航道靜態(tài)通過能力,沒有考慮到進港航道通過能力除受到航道屬性和船舶屬性的影響外,還要受到錨地、泊位及船舶到港規(guī)律、港口運行

4、管理形式等因素對進港航道通過能力的影響,因此,對進港主航道通過能力的研究,主要是要反映航道在港航系統(tǒng)中的動態(tài)特性,一方面要體現(xiàn)航道的屬性和服務(wù)水平,更重要的是要反映港航系統(tǒng)的特征、船舶的到港規(guī)律和船舶行為及港口交通流組織形式。本論文的研究目標是從系統(tǒng)的觀點出發(fā),在研究港口水域船舶交通流模式和進港航道特征的基礎(chǔ)上,充分分析和考慮港口水域進港主航道通過能力的多約束條件和船舶行為特征,對以往航道通過能力靜態(tài)計算模型(船舶領(lǐng)域模型)進行修正,構(gòu)

5、建基于港口航道多約束條件和船舶行為特征的進港航道通過能力的一般靜態(tài)計算模型;并通過對船舶到港歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計,尋找船舶的到港規(guī)律,在此基礎(chǔ)上運用排隊論的思想建立進港航道通過能力動態(tài)計算模型,并通過計算機建模,對港口水域進港主航道的通過能力和港口水域船舶交通流進行仿真驗證和預測,從而研究和確定與進港航道通過能力及航道服務(wù)水平相適應(yīng)的船舶進出港交通組織模式。
　　論文的主要研究工作包括:(1)對大型海港主航道通過能力和通航能力作出了明確

6、的定義和清晰的闡述,同時論述了航道通過能力與港航系統(tǒng)的關(guān)系,以及航道通過能力的影響因素,并對相關(guān)成果進行了比較分析,指出了現(xiàn)有計算模型和計算方法存在的不足。(2)結(jié)合港口特征、船舶行為特征以及港口水域船舶交通流的歷史相關(guān)數(shù)據(jù),針對CSFM預測方法中權(quán)重不變的問題,建立了一類改進的變權(quán)組合預測模型,較好地解決了現(xiàn)有船舶交通流預測算法中存在的預測精度不高,依賴于經(jīng)驗的不足。(3)對國內(nèi)外有關(guān)船舶通過能力的理論及計算方法進行了論證分析,在分析

7、港口進港航道船舶交通流特征的基礎(chǔ)上,以船舶領(lǐng)域理論為基礎(chǔ),引入船舶航行領(lǐng)域、船舶穿越領(lǐng)域、船舶匯入領(lǐng)域等概率,充分考慮了不同船舶會遇模式下的船舶領(lǐng)域模型修正方法,并以此為基礎(chǔ)提出了考慮多源匯入?yún)R出條件下港口進港航道通過能力的一般計算模型。(4)運用排隊思想,構(gòu)建了基于船舶到港規(guī)律和船舶行為特征的主航道通過能力動態(tài)計算模型,并運用天津港的實例進行驗證分析。(5)在上述研究的基礎(chǔ)上,利用計算機及系統(tǒng)工程理論、運籌學、數(shù)理統(tǒng)計等學科的基礎(chǔ)理論

8、,開發(fā)了相關(guān)模擬軟件,對大型海港主航道的通過能力進行了仿真模擬和預測。(6)提出針對不同航道通過能力的進港主航道交通組織模式,同時,在研究以交通組織模式優(yōu)化為手段來提高主航道通過能力時,本文引入了航道服務(wù)水平的概念。
　　本文的主要創(chuàng)新點有:(1)構(gòu)建了基于港航特征和船舶行為特征的大型海港主航道船舶交通流宏觀預測組合模型;(2)對目前國內(nèi)外有關(guān)航道通過能力的計算模型和方法進行了論證分析,指出了存在的不足,并構(gòu)建了充分考慮不同船舶會

9、遇模式下的基于船舶領(lǐng)域的主航道通過能力一般靜態(tài)計算模型和計算方法;(3)運用排隊理論,構(gòu)建了基于船舶到港規(guī)律和船舶行為特征的主航道通過能力動態(tài)計算模型;(4)構(gòu)建了基于進港航道通過能力(航道服務(wù)水平)的天津港復式航道交通流組織模式。本論文的研究工作是交通運輸學科的前沿領(lǐng)域,也是廣大學者研究的熱點和難點問題,其研究成果的應(yīng)用不僅能為港口水域進出港航道的規(guī)劃和設(shè)計提供提供技術(shù)支撐和科學依據(jù),而且對保證港口生產(chǎn)作業(yè)的安全、提高港口資源的綜合利