水路交通中风险评估与通过能力研究进展

针对水上交通具有很大地域特征这一特点,论述了海湾、海峡、港口和内河船闸水域船舶交通流在风险评估和通过能力方面的国内外研究进展,并指出航道通过能力和交通风险存在内在的联系,在研究中需要将这两方面综合考虑.而在方法层面,在Bayes理论框架下建立风险模型,以及采用系统仿真的方式评价水域安全形势和通过能力是当前水上交通流研究中最为常用的方法.     

仿真技术在航道工程设计评价中应用研究

仿真技术是航道工程设计评价有效手段之一,文中总结目前航道仿真评价过程,以及系统构成与特性,分析了航道仿真系统中船舶运动建模、船舶交通流建模、航道场景建模、实验评价方法等关键技术,并展望了在内河航道仿真系统设计应用中需要解决的问题.     

能见度不良条件下船舶安全尾随距离研究

基于船舶停车冲程和倒车冲程,运用跟驰理论,建立了船舶安全尾随距离计算模型.在船舶交通流分析的基础上,选定黄冈长江大桥桥区水域为目标水域,应用该模型计算典型船舶在目标水域的安全尾随距离.将计算结果与长江干线能见度禁航相关管理规定进行比较,认为该计算结果一定程度上可为长江干线能见度禁航标准的量化确定提供参考.     

AIS在内河使用中存在的问题与对策研究

通过实验室的AIS设备采集了大量航经长江武汉段船舶AIS的信息数据,筛选了船名、船舶尺寸、船舶类型和船首向等代表性数据作为评价因子,随机抽选30d的数据进行统计分析,找出了AIS在内河使用中存在的主要问题,探讨了由此可能带来的对船舶航行安全、船舶交通流统计不良影响情况,并提出了针对性的改善对策,旨在对AIS设备在内河使用的规范性管理提供参考.     

内河弯曲航段单船通过能力建模与仿真

内河航道的通过能力通常是航道的等级和标准、所通航船舶的规模和尺度、通过的船舶载重吨或货运量、通过船舶数量等各因素在一定时空条件下的综合反映。依据船舶通过内河弯曲航道运动规律及弯曲航道水流对船舶航行的影响特点,对弯曲航段单船通过能力进行仿真建模,并结合过程建模及仿真的知识,通过VC的功能实现可视化,使我们能够对船舶通过弯道的能力有更直接的认识。     

高速船舶操纵及碰撞危险分析

内河航运船舶正向高速化、大型化发展,为正确判断内河船舶航行所面临的碰撞危险,减少因人为失误引起的内河船舶碰撞事故,通过对高速船舶操纵性及受内河航道限制影响的船舶碰撞危险进行分析,建立内河船舶碰撞危险综合评判模型,并运用模糊理论方法对船舶碰撞危险进行综合评判.仿真结果表明,采用所提出的模型对内河船舶碰撞危险进行评判,较好地反映了内河船舶碰撞危险的实际情况.     

基于船舶流的交通时间阻抗模型

为确定航道的交通阻抗,研究了船舶交通流的基本特性,分析了无船闸航道基本段与船闸的通航特点,建立了基于船舶交通流理论的交通时间阻抗计算模型,以客观的描述船舶交通出行时在不同交通流状态下的运行效益.算例计算分析表明,模型是可行、可靠的,能够根据船舶运行的基本实测数据确定任意路径的时间交通阻抗.     

基于AIS原始数据的天津港交通流模型

基于OD(Origin and Destination)交通流模型理论,使用大连海事大学动态仿真和控制实验室自主开发的电子海图显示软件与数据库,采用设置断面,处理、分析AIS原始数据,统计船舶通过断面时位置的方法,分析天津港航道船舶交通流状况。利用数理统计知识,初步建立天津港交通流模型,揭示天津港航道船舶交通流的规律并生成模拟交通流。研究结果可以为VTS模拟器的研发以及天津港船舶交通流的管理提供科学依据。     

深圳西部水域小型船舶航路方案设计研究

通过分析深圳西部水域船舶交通流量特征,在深圳西部水域制定小型船舶航路,可以有效简化交通流模式,规范小型船舶行为,解决小型船舶拥堵深水航道和小型船舶和大型船舶的相互影响问题,同时也为海上交通管理部门对该水域实施有效监管和尽量避免或减少该水域海上交通事故的发生提供有利条件.     

基于六边形元胞自动机的船舶追越过程模拟研究

在分析、比较现有基于元胞自动机的船舶交通流模型的基础上,参考基于正六边形元胞自动机的行人疏散模型和道路交通流模型,提出一种基于正六边形元胞自动机的船舶追越模型.该模型中船舶运动空间根据实际情况分成大小合适的正六边形元胞,每艘船舶有包括静止在内的7个运动方向.取船舶速度的近似整数比作为元胞移动速度,基于船舶危险领域、船舶领域、动界制定更新规则,使用MATLAB仿真了开阔水域和受限水域2种情景下的船舶追越过程.研究结果表明:相较于受限水域,开阔水域船舶追越距离和横距更大、所用时间更长;该模型可较真实地反映实际的船舶追越过程,可为真实的船舶追越和评估航路规划起到一定的参考作用.     

基于船舶领域模型的港口受限航道通过能力计算方法

航道通过能力计算是航运规划中重要的基础性工作,而影响航道通过能力的因素很多,特别是许多经验性凶素严重地影响了它的客观性.文中通过引入船舶领域模型,对港口受限航道通过能力进行了研究,提出了航道日交通量的理论模型,并将其运用到天津港主航道中,计算得到天津港主航道年交通容量.     

西江航道船舶流的概率分布特性

为了提高内河航道通过能力,分析了船舶交通流的到船分布和船头间距分布特性。以西江航道2004年日到船统计量为样本,运用数理统计方法,给出了日到船分布与船头间距分布的假设检验,运用时间保证率方法将实测数据点与概率分布的理论值进行了比较。比较结果表明其相对误差均在5%以内,说明内河航道日到船艘数服从正态分布,日船头间距近似为爱尔朗分布。     

考虑游览船运营特征的航道通过能力评价方法

为构建客货船舶协同动态运行控制技术体系，以经典航道通过能力模型为基础，构建基于游览船运营特征(发船高峰性和航线集中度)的航道通过能力模型.根据黄浦江游览核心区船舶自动识别系统(AIS)数据，对所提出的航道通过能力模型进行实证分析.研究结果表明，本文航道通过能力模型能够较为准确地评价研究区域的实际航道通过能力.游览船发船高峰时期与现有航线规划条件下，黄浦江游览核心区航道通过能力(76艘/h)趋近饱和状态；当过境船到达超过69艘/h时，建议海事相关部门采取“错峰”航行等相关政策.     

考虑游览船运营特征的航道通过能力评价方法

为构建客货船舶协同动态运行控制技术体系，以经典航道通过能力模型为基础，构建基于游览船运营特征(发船高峰性和航线集中度)的航道通过能力模型.根据黄浦江游览核心区船舶自动识别系统(AIS)数据，对所提出的航道通过能力模型进行实证分析.研究结果表明，本文航道通过能力模型能够较为准确地评价研究区域的实际航道通过能力.游览船发船高峰时期与现有航线规划条件下，黄浦江游览核心区航道通过能力(76艘/h)趋近饱和状态；当过境船到达超过69艘/h时，建议海事相关部门采取“错峰”航行等相关政策.     

液化天然气船通航模式下的航道通过能力评价方法

针对液化天然气(Liquefied Natural Gas，LNG)船通航的特殊性，提出一种船舶领域的实证方法，以定量界定LNG船移动安全区尺度，并构建LNG船通航模式下的航道通过能力模型。根据五号沟LNG码头所在航道船舶自动识别系统(AIS)数据，对所提出的航道通过能力模型进行实证分析。研究结果表明，LNG船移动安全区尺度误差在15~28 m，具有较高的精确度。LNG船进港通航影响下的同向和逆向航道通过能力分别为110~250艘·h-1、120~230艘·h-1；LNG船出港通航影响下的同向和逆向航道通过能力分别为140~240艘·h-1、90~230艘·h-1。从通航效率的角度， 建议LNG船在满潮前1 h的白天时段进港，航速可保持11 kn以上，但不应超过规定的最大航速； 从通航安全的角度，建议 LNG 船在满潮后 1 h 的白天时段出港且航速保持 9.5 kn 以下，以保障 LNG船航行安全。     

基于网络交通分配方法族谱的交通分配 一体化技术与工程应用

为满足交通规划、建设与管理等应用场景对交通分配多样化的需求，结合目前交通分配方 法族谱中的众多模型与方法，本文构建能够满足族谱中所有交通分配特征的一体化交通分配技 术框架，提出交通网络交通分配一体化技术体系，并将该体系嵌入交通分析平台软件“交运之星- TranStar”中。该技术体系包括：“模型关键参数”“交通阻抗函数”“交通网络交通分配基础模型与 快速算法”3部分模块组合的分析模型一体化；面向步行、自行车、机动车及公共交通等多模式交 通网络的分析对象一体化；针对城市土地开发，交通网络建设，交通管理控制，公共交通系统，以 及交通政策制定等应用场景一体化。选取南京市道路网络和公交网络进行实证分析。结果表 明，本文提出的交通分配一体化技术具有处理超万节点多模式交通网络的能力，对各类交通模 式、典型业务场景的分析结果可为城市交通系统规划、建设与管理提供决策支持。     

轨道交通延误条件下列车跳站与客流控制协同优化模型

针对城市轨道交通突发列车延误问题,统筹考虑行车秩序的恢复和乘客出行体验,提出列车调整与客流控制协同优化方法。首先分析延误条件下城轨列车调整和客流控制的措施及效果,构建以跳站停车和多车站客流控制为手段的双层线性规划模型。上层模型以列车总延误最小为目标,以列车载客能力为约束;下层模型以上车客流量最大为目标,以列车载客能力和控流率均衡为约束。采用灵敏度分析算法求解模型,并以北京地铁亦庄线故障延误事件为例,验证模型和算法的有效性。结果表明：采用跳站停车与进站客流协同控制可使延误列车行程时间缩短5.2%,使各车站进站率方差降低97.8%,在保障乘客公平性的条件下提高列车运行和乘客集散效率。     

考虑多特征的高速公路交通流预测模型

为准确预测高速公路交通流，缓解高速公路交通拥堵现象，本文提出一种考虑多特征的高速公路交通流预测模型。首先将高速公路当前道路与上下游的交通流、天气等数据转化为一个二维矩阵，并利用滑动窗口模型获得输入样本的最佳长度；然后将样本数据输入集成深度学习模型训练并提取交通流数据的特征，随后输出预测结果；最后，将某高速公路交通流数据用于工作日和节假日两组实验。结果表明：集成深度学习模型比单一模型预测高速公路交通流的效果要好，工作日的高速公路交通流预测精度远高于节假日，本文模型将平均绝对误差由 6.40辆·(20 min)-1 降到5.450辆·(20 min)-1，说明考虑多种因素可以提升高速公路交通流预测精度。     

基于稳定匹配的路径选择行为研究

为了证明是否能用双边匹配理论研究出行者路径选择行为,构建了以出行者和路径为主体的二部图,从图论的角度证明了所构建二部图的稳定匹配是路径选择的最终结果,且稳定匹配存在纳什均衡,可以用来分析出行选择行为. 在综合考虑出行者阻抗和路径影响的基础上,建立了不考虑流量和通行能力影响与考虑流量和通行能力影响的两类多目标优化模型,使用线性加权法转化为指派模型,利用匈牙利算法进行求解. 结合数值算例说明所建模型的正确性和合理性. 算例结果表明,两类模型的路径选择结果均满足用户均衡原理,可以在此方法的基础上建立对应的交通分配模型.     

基于稳定匹配的路径选择行为研究

为了证明是否能用双边匹配理论研究出行者路径选择行为,构建了以出行者和路径为主体的二部图,从图论的角度证明了所构建二部图的稳定匹配是路径选择的最终结果,且稳定匹配存在纳什均衡,可以用来分析出行选择行为. 在综合考虑出行者阻抗和路径影响的基础上,建立了不考虑流量和通行能力影响与考虑流量和通行能力影响的两类多目标优化模型,使用线性加权法转化为指派模型,利用匈牙利算法进行求解. 结合数值算例说明所建模型的正确性和合理性. 算例结果表明,两类模型的路径选择结果均满足用户均衡原理,可以在此方法的基础上建立对应的交通分配模型.