基于Arena仿真的单线航道通航效率

从分析单线航道通航效率影响机理入手,选用单线航道为研究对象,以船速特征为核心要素,选用船舶通过率,通航历时比和航道通畅度等效率度量指标构建单线航道通航效率评价模型;在抽象分析单线航道船舶通航过程的基础上,利用Arena构建单线航道船舶交通流仿真模型,并结合蒙特卡洛仿真思想,仿真探究船速特征与通航效率之间的内在关联关系。研究表明:当船速均值μ 10 kn,标准差σ1. 0时,单线航道通航效率的变化幅度6%,当6 kn μ8 kn且1. 0 σ1. 5时,单线航道通航效率的变化幅度 20%。     

面向单向航道通航能力的船舶减速概率

为研究船舶减速对单向航道通航能力的影响,分析单向航道船舶交通流的特征,提取船舶减速的影响因素。采用数学语言对船舶减速的边界条件进行描述,通过概率计算构建船舶减速概率模型,通过仿真试验对船舶减速概率模型予以验证。试验结果表明:船舶减速概率模型能表征航道在正常通航状态下的船舶减速概率,进一步将理论模型与仿真结果进行对比分析,找出航道内发生船舶减速连锁效应的临界点,可将船舶到达率和船舶速度标准差控制在临界范围内,从而保障航道的通航能力。     

内河航道局部缩窄段交通运行状态仿真分析

为分析内河航道局部缩窄段交通运行状态,根据航道单线交替通航特征设计仿真模型,分析不同条件下缩窄航段的交通运行状态及通过能力。仿真结果表明,船流量大小和方向分布影响缩窄航道的交通运行状态,2个方向船流量差异较大时船舶集中通行有助于提高通航效率,但会增加部分船舶的延误;缩窄航段的通过能力随缩窄段的长度增加而减小,但当缩窄段长度增加到一定值后,航段的通过能力接近某一极小值。实践中可根据航运需求,合理进行交通组织、安排航道整治方案。     

基于bim的航道改造对船舶通航能力影响建模

针对当前采用的航道改造对船舶通航能力影响模型精确度不高,无法准确描述航道改造对船舶通航能力影响问题,提出一种基于bim的航道改造对船舶通航能力影响建模方法,通过计算航道弯曲半径,及船舶安全通过的最小弯曲半径,分析航道弯曲半径与船长关系,计算船舶能够顺利通过的弯曲航道宽度,通过分析交通事故数与航道曲率之间的关系,利用最小平方法确定交通事故数与航道曲率之间关系误差,从而建立航道曲率与相对事故量模型。在此基础上,建立航道水深和航道宽度的计算公式,计算了顺直河道单线航行和双线航行航道宽度,确定了顺直河道长宽比与船长的关系,并计算船舶安全通过弯曲河道所需最小航宽,并对其中参数进行计算,综合二者对船舶通航能力影响,建立航道改造对船舶通航能力影响建模。实验证明,所提方法能够准确描述弯曲河流和航道尺寸与船舶通航能力之间关系。     

船舶进出港安全时距对沿海散货港区航道通过能力的影响*

沿海散货港区规模化以及散货船舶大型化的趋势对航道航行安全性以及航道通过能力提出了更高的要求.船舶进出港安全时距作为控制同向进出港船舶尾随时间的安全参数,是影响沿海航道通过能力的因素之一.基于港口船舶航行作业系统,利用Arena仿真软件构建模型,研究不同条件下安全时距对沿海散货港区航道通过能力的影响,并将其应用于实例分析.仿真试验结果表明:安全时距与航道通过能力之间呈负幂函数关系;安全时距对双向航道通过能力影响程度更为显著;货物流向变化对二者的敏感关系影响并不明显;单线航道受安全时距的影响程度随通航历时的增加呈递减趋势.     

不同通航模式下LNG泊位组船舶通航效率研究

LNG船舶通航因特殊监管要求,具有一定排他性。前期研究表明基于目前一般通航规则,单个港址LNG泊位数量不宜超过4个,超过后,船舶通航效率较低、运营监管风险较高。本文采用多智能体泊位组联合运营仿真建模,采用控制变量法,定量评估了码头高负荷状态下不同LNG船舶监管条件和航行距离对LNG运输船舶通航效率的影响,以及采用一定优化通航组织方式对通航效率提升的效果。结果表明,LNG泊位数量4个、独立单向航道、LNG船舶航行监管距离在20海里左右时,系统运营效率相对的较高;进一步采取LNG船舶组队进出港或设置独立双向LNG航道通航等缩短必要交通管制所占用航道时间的优化通航组织,对提高LNG船舶通航效率具有明显效果。研究成果可为LNG码头合理建设规模、LNG船舶通航组织优化及航行安全保障等提供参考依据。     

基于DEA评价模型的港口航道通航效率分析

基于数据包络分析方法(DEA),建立港口航道通航效率评价体系,对某沿海港口的航道通航效率进行了评价分析,结果表明:当航道船舶总吨数达到4030万吨、航道空间占有率达到0.035、航道利用率达到87%、阻抗值为0.175、阻塞率为77.6%、船舶排队长度为1.6艘、平均等待时间为5.93h以及船舶平均航行时间间距为2.2h时,该港口的航道通航效率达到最佳,相关研究成果可为航道建设和船舶调度管理提供科学依据。     

中间渠道交汇区尺度及船舶航行方式研究*

利用自航船模试验,研究两级单线航道中间渠道供船舶交汇错船的交汇区尺度及船舶航行方式。试验表明,中间渠道交汇区通过斜导墙缩窄分别与上、下游通航建筑物连接,过渡段长度大于2倍船长是合理的。参考相关标准和设计规范确定交汇区宽度和船舶航行方式,确保一线船舶停泊另一线船舶以正常航速航行能在交汇区顺利进行交汇,以提高通航建筑物通过能力和船舶航行安全性。     

通航历时对沿海散货港区航道通过能力的影响分析

航道是整个港航生产作业系统的一部分,其通过能力影响因素众多,计算过程复杂。在分析众多因素的前提下,运用Arena仿真软件建立散货港区船舶进出港作业过程仿真模型。仿真结果表明:单线航道通过能力与船舶通航历时之间呈负指数分布关系,并且AWT/AST值越大,其负指数分布曲线拟合度越高;双线航道通过能力不受通航历时的影响。     

黄骅港煤炭港区超限船舶对航道通航效率的影响

针对黄骅港煤炭港区人工长航道通过能力有限的现状,研究LNG船舶等超限船舶严格的通航规则对煤炭船舶通航效率产生的影响。基于通航管理现状,采用多智能体仿真建模方法,构建煤炭港区船舶-航道-泊位作业仿真模型,通过6组工况分析定量评价超限船舶进出港产生的通航效率影响。结果表明,年到港超限船舶达到70艘次时,单船造成的延误船舶超过2.4艘次,延误时间超过1.1 h,且超限船舶管制规则越严格,产生的影响越大。建议煤炭港区严格控制超限船舶数量,保证煤炭船舶通过能力。     

构皮滩升船机中间渠道通航隧洞和渡槽的尺度研究

构皮滩水电站通航建筑物采用带二级中间渠道的三级垂直升船机方案,其中第一级中间渠道由单线通航隧洞、渡槽、明渠及错船段组成。采用水工物理模型和船模试验,对第一级中间渠道的航行水力条件、单线通航隧洞和渡槽的尺度进行了系列研究。结果表明,船舶航行阻力、下沉量和渠道内水位波动随着船舶航速的增大而增大,一定航速条件下,渠道内还将产生横波,对船舶航行安全影响较大,应避免;错船段和单线渠道的连接应平顺,并应注意船舶从单线渠道航行至错船段时,因阻力减小,造成航速突然增大的影响。试验提出了不同航速条件下的单线通航渠道合理尺度,优化了错船段的位置,建议单线渠道宽采用18 m,水深不小于3.0 m,船舶航速小于等于1.2 m/s。     

桥区限制性航道通过能力研究

结合船舶领域概念及桥区限制性航道船舶航速公式,采用标准船型船舶吨位与船舶长度最小二乘回归分析推求两者关系。引入加权平均船型概念,建立桥区限制性航道通过能力计算模型。结合工程实际情况,通过与以往公式进行对比认为,文章提出的方法结果较为准确,计算过程简单,具有较高的实用价值。     

百色升船机中间渠道内船舶航速与渠道尺度分析及航行条件试验

百色水利枢纽通航建筑物采用带中间渠道的2级垂直升船机方案,第一级升船机设计最大提升高度为25.2 m,第二级升船机设计最大提升高度为88.8 m,中间渠道总长约2.2 km,渠道内双向过船。通过对升船机运转方式的分析和船舶过闸时间的计算,为保障升船机的通过能力,中间渠道中船舶的平均航速应大于1.5 m/s,综合物理模型试验结果,建议百色中间渠道内的船舶航速取2.0~2.5 m/s。     

基于模糊PID控制的船闸闸门同步控制器设计与仿真

船闸是航道上的通航建筑物，其通过能力制约着航道的运输量，对控制系统进行技术改进是提升船舶过闸效率最行之有效的方法之一。模糊控制是通过建立规则库，并结合大量的实践及专家经验确定隶属度函数而建立的非精确调节模型。将模糊PID控制应用于双侧闸门变速跟随控制，利用开度仪的信号反馈扰动液压系统流量，从而调节闸门开启速度，形成闭环控制，并经仿真及现场功能测试。结果表明，该系统保障了控制系统的稳定性、可靠性、自适应性，闸门同步运行良好，船舶过闸稳定性及效率有明显改善。     

瓦村枢纽下游引航道通航水流条件试验研究

为保证船闸口门区有利于通航的良好水流条件,采用整体定床物理模型对瓦村枢纽船闸下引航道及口门区通航水流条件进行研究。试验结果表明:受电站下泄尾水扩散及尾水渠出口右岸边坡挑流的影响,下引航道口门区水流流态较差,纵横向流速明显超标,不满足船舶安全航行要求。探讨了延长导航墙长度、扩挖尾水出口右岸边坡、增设隔流墩等措施对水流条件的影响,经模型方案比选及优化,确定了下引航道布置推荐方案,较好地解决了口门区横流较大的问题,使下引航道及口门区的水流条件满足船舶安全通航要求。     

内河航道航速限速分析

为提高航道的载运量,以船舶流量最大为依据,运用交通流理论和跟驰模型对航道船速进行分析求解。首先根据航道主要船舶比例数据得到航道的标准船载质量,然后运用matlab拟合求出相应的标准船长,再根据交通流理论和跟驰模型得到最佳的航速设置,从而实现对船舶航速的优化分析。     

水网航道通过能力的时空消耗计算模型

为研究水网航道最大通过能力,从水网航道的网状拓扑结构和船舶航行的基本特点出发,以时空消耗理论为基础,建立网状航道一维、二维通过能力理论计算模型。实例计算结果表明,理论模型可以准确地计算出水网航道的理想通过能力,可以作为精确计算水网航道实际通过能力的基础模型。     

Investigation of ship waves in a narrow channel

This paper presents a discussion of the characteristics of ship waves in a narrow channel restricted by vertical walls, based on observed data and the results computed by a 2-D model. In the numerical model, the propagation of waves generated by a moving ship is simulated by solving 2-D depth-integrated Boussinesq equations. To get the boundary conditions at the location of the ship, the slender-ship approximation is employed. A field observation was carried out at a straight length of navigation channel. The ships targeted in the observations are two kinds of waterbuses with lengths of 28 and 24 m. The relative depth Froude number for the river current, an appropriate parameter for assessing the influence of the current on ship wave characteristics in a navigation channel, ranged from 0.47 to 0.76. The observed maximum wave height varied between 0.13 and 1.26 m. The maximum wave height of the wave train is sharply increased when the relative depth Froude number exceeds 0.6. The results computed by the present model agree fairly well with the observed data.     

港口通航环境对船舶航行安全的影响分析及评价

港口通航环境是发展航运所依托的重要资源之一。为了预防和减少海难事故的发生,降低港口船舶航行的危险程度,除了提高操船者的素质、船舶性能,还需要改善船舶通航环境。从水文气象因素、港口条件因素、航道条件因素、交通因素、水上水下施工作业5个方面对船舶通航安全的影响进行了分析,论述了港口通航环境安全评价的主要内容,提出了改善通航环境的治理对策。