长江中游航道货运承载能力表征模型与算法研究

长江中游航道货运承载能力是航运发展规划的数据基础。将长江中游不同尺寸的航段相连组成多级航道,以任意起运港和终点港之间货流量为变量,货流量之和最大为目标函数,以货运网络OD矩阵和各航段通过能力等为限制条件,用目标函数的最大值来表征长江中游航道货运承载能力。运用复杂网络理论和方法,结合港口吞吐量数据,推算货运网络OD矩阵;运用船舶跟驰理论,结合船舶领域参数,计算各航段通过能力。研究结果表明,长江中游航道货运承载能力为68.8亿t,其中长江中游下行航道货运承载能力36.9亿t,限制航段为岳阳往武汉航段,长江中游上行航道货运承载能力21.9亿t,限制航段为黄石往九江航段。     

基于重力模型的公交OD矩阵估算方法

完整的OD交通流调查数据及OD矩阵,是开展城市公交线路优化与设计的良好开端,本文以云南省玉溪市为的公交出行OD调查结果为数据基础,首先对调查数据进行分析归类,研究OD矩阵估算方法,用无约束重力模型、双约束重力模型分别生成OD矩阵,选用以距离作为交通阻抗系数、以指数函数为阻抗函数建立双约束重力模型,生成准确度较高的公交OD矩阵。这种OD矩阵的生成方法即可支持改进型的线网优化,同时也支持生成型的线网设计,为公交线路的评价与设计提供决策支持。     

基于区位信息的城际公路货运分布量预测—— 以云南为例

为预测无精确现状货运OD矩阵的城际公路货运分布量,引入区位理论,根据城市的用地属性和社会经济属性指标,从城市聚集规模质因子和可达性2个方面量化城市区位信息,从而获取城市的产生区位影响因子、吸引区位影响因子和相对可达性;考虑区位影响因子,将其与改进重力模型相结合求得货运量分布概率矩阵,将计算所得的未来年货运产生量预测值通过货运量分布概率矩阵分配至相关城市,得到初始货运量分布矩阵;再根据Fratar模型预测城际公路货运分布量,最后以云南省为例进行验证.结果表明,通过建立公路货运分布量预测模型,并经过Fratar模型迭代计算能够获得云南省未来年的城际货运量分布OD矩阵.所提出的城际公路货运分布量预测方法可大幅简化基础数据收集与货车调查工作量,具有很好的移植性.      

基于组合预测的长江航道发展趋势研究

通过建立特定航段货运量与经济指标的相关性模型,预测此航道货运量,以此为基础建立不同模型分别预测船舶平均载重吨,并通过加权组合确定最终值,根据相关公式可计算出船舶尺度,最终得到此航道的相应尺度。该研究可根据经济的发展趋势,将船舶平均载重吨与航道尺度建立相关性,预测出长江航道的尺度改变,为今后长江航道的规划与整治提供参考。     

几种预测模型在东海大桥海堤段沉降监测中的应用

介绍了灰色模型系统和沉降-时间预测模型(双曲线、指数函数、幂函数),并重点论述了这几种预测模型在东海大桥海堤段沉降监测中的拟合精度。通过对东海大桥海堤段不同时期得到的实际沉降數据与几种模型预测数据进行对比分析,結果表明幂函数沉降-时间预测模型在东海大桥海堤段沉降监测中具有较好的适用性。     

基于船舶A IS数据的桥区水域通航饱和度研究

为分析内河通航情况,评价桥区水域航道饱和程度,研究不同船舶领域模型对航道饱和度评价造成的影响,构建了基于船舶A IS数据的通航饱和度模型.通过大量历史船舶A IS数据分析,计算了船舶交通流量、通航密度、通过能力等参数,基于停船视距船舶领域构建了通航饱和度模型,提高了饱和度计算精度;分析了饱和度随时间的变化特征,并提出了最大饱和度等评价指标.以长江中游武汉河段桥区水域为例,研究近三年桥区水域通航饱和度用以验证.结果表明,长江中游桥区水域通航饱和度平均约为20% ~30%;武汉长江大桥附近饱和度最大可达53%,与实际较为相符;基于藤井船舶领域模型相比停船视距船舶领域模型计算所得的通过能力值高76%,饱和度低43%.采用停船视距船舶领域计算所得饱和度随区域交通流特征而变化,相比于传统方法更加精准.      

基于轨迹的内河船舶行为模式挖掘

从内河海量的船舶AIS数据中提取出有用的交通知识,辅助水上安全监管,对于研究日益复杂的水上交通安全形势具有重要意义.基于内河船舶行为特征,构造由船舶位置、航速和航向4个维度组成的船舶航行状态空间来描述船舶行为.针对传统DBSCAN聚类算法提取状态空间中相似船舶轨迹存在计算复杂高的问题,提出增量式算法改进DBSCAN算法用以高效地计算不同船舶的行为模式;然后利用核密度估计等统计方法对不同模式的船舶行为特征进行数据挖掘,得到船舶航速、航向和位置的时空分布特征规律,进一步挖掘不同行为模式下的船舶微观特征.以武汉航段的汉江分叉航道水域作为研究案例,利用所提的方法对该水域分析研究,得到了6类不同行为模式,挖掘出不同模式下分叉航道内船舶静态属性信息(船舶类型、船舶尺寸)、空间分布特征(轨迹点分布、航速分布、航向分布)、船舶到达规律等信息.利用该模型所提取的知识有助于水上监管人员迅速获取水域交通态势,从而提高水上交通安全监管的水平和效率.      

长江干线桥区船舶到达规律数学模型及检验

提出内河桥区船舶交通流量分析的数学方法,以2008-2009年荆州长江大桥的船舶交通流量观测数据为基础,分析了内河船舶的抵达分布规律。依据国家标准GB/T4089—2008,使用双侧检验的方法对泊松分布参数进行了假设检验。其结果表明：荆州长江大桥水域船舶24 h内船舶流量分布符合泊松分布,船舶相隔到达时间符合二项分布,该模型的分布参数=7.82,经双测检验符合国家标准。     

多函数优化回归法预测旧桥使用寿命

本文提出回归预测分析法对旧桥剩余寿命进行预测,回归的函数可以是线性函数、对数函数、多项式函数、幂函数、指数函数等,以多项式函数为例说明其回归函数模型的建立,哪种函数的相关系数大,说明那种函数就更能准确的反应旧桥的真是情况,为公路桥梁维护管理部门提供了可行办法。     

寒地城市地铁站短时步行交通需求动态预测模型

基于为地铁站周边步行设施规划、交通组织及信号控制优化提供依据的研究,提出进出地铁站短时步行交通需求动态预测模型.以地铁列车到发时间间隔为单位,通过Levenberg-M ar-quardt算法标定的指数平滑模型对下一到发时间间隔内的进、出站客流量进行预测,基于动态行程时间分析地铁站周边人行道、无信号交叉口、信号交叉口以及立体行人过街设施处的步行交通阻抗函数,并提出侵占人行道、寒地城市冰雪路面、立体行人过街设施与水平路面高度差、缺乏方向指示4类惩罚系数对步行阻抗函数进行修正,采用多路径交通分配模型将指数平滑模型预测得到的进出站步行交通量分配至地铁站周边慢行交通网络.以哈尔滨市地铁1号线博物馆站1号站口为例进行良好天气及雪后进出站客流量预测、对比冬夏两季步行阻抗函数计算和步行流量分配情况,研究结果表明,在通过连续6个到发时间间隔客流量数据标定指数平滑模型的前提下,进出站客流量预测相对误差总体呈下降趋势,第7个到发时间间隔进、出站客流量预测相对误差分别为1.67% 和-3.57%,根据地铁站周边步行阻抗函数分配得到的步行流量分布与实际情况基本吻合且能反映步行环境和季节变化引起的路线选择倾向变化,证实模型可用于地铁站周边步行设施的规划与评价,并可协同地铁站邻近交叉口进行考虑行人效益的动态交通控制.      

长江干线监管救助一体化站点布局数字模型研究

提出了层次网格化的一体化站点布局方法,建立了基于风险、安全状况和工作量等3个指标的综合评判体系和评判模型。以长江海事局管辖长江干线内河水域116个一体化站点为对象,运用该方法对站点进行了3个层次的等级划分。     

基于虚拟线圈的内河船舶流量检测方法

实时检测内河船舶流量对水上交通管理具有重要意义.为实时检测船舶流量,研究了一种基于虚拟线圈的船舶流量检测系统.虚拟线圈即在视频图像上设置一个封闭区域,根据该区域内图像的变化检测是否有运动目标通过.利用RGB三通道背景差分法得到视频图像的二值化图像,二值化图像的三个分割阈值由大津法求出.设置2个平行的虚拟线圈,通过虚拟线圈的船舶会被检测并计数,同时检测船舶的船长与船宽,利用BP神经网络对船舶进行分类.通过在武汉长江大桥和武汉长江二桥上不同时间段采集的视频进行实验,结果表明,船舶计数正确率达到97.1%,计数漏检率2.9%,计数错检率0%,船舶分类正确率98.6%.处理一帧图片的平均时间为7 ms,具有较好的实时性.      

长江干线航道信息发布平台的构建设想

通过对航道信息发布平台的软件、硬件两方面进行探讨,构建了长江干线航道信息发布平台框架,论述了航道信息发布平台开发中涉及的相关技术、网络构架等。     

基于多方式广义费用模型的超级交通网络需求预测技术应用

针对综合交通网络规划各方式缺乏有机融合问题，通过建立以虚拟概化线连接的铁路、公路、水运、民航各方式交通线网和火车站、港口、机场等枢纽节点一体衔接的超级交通网络模型，运用广义费用函数计算客货在路网、枢纽及虚拟概化线上流动产生的广义费用，实现各方式交通网络融合。考虑公路客货运周转量占全方式总量比例高，但客货运平均运距短，以县级行政单元为基础将全国划分为2 540个综合交通小区，获取2018年各运输方式全年客货运起讫点（OD）数据，通过聚合、拆分等方法，将各方式OD表叠加形成现状综合交通小区客货运输量OD表；采用总量预测、自上而下分层控制的技术路线，对2050年全国总量、分区域总量和综合交通小区客货运发生吸引量进行预测，计算2050年综合交通小区客货运输量OD，实现各方式运输需求融合。基于Fisk模型，构建组合出行情况下多方式、多类别随机用户均衡分配模型（SUE），采用连续权重平均（MSWA）法对模型进行求解，并通过算例验证了模型和算法的有效性。结果表明：模型能够体现“宜铁则铁、宜公则公、宜水则水”的规划理念，实现乘客组合出行和货物多式联运，预测精度较高。研究成果可应用于宏观交通趋势判断，为实现综合交通网络规划中各方式有机融合提供借鉴，并成功应用于国家综合立体交通网规划研究中。     

基于生产函数的长江航道对长江经济带的科技贡献度测算

为明确长江航道对长江经济带的科技贡献作用,运用扩展的柯布-道格拉斯生产函数模型定量计算长江航道对长江经济带的科技贡献度。结果表明,2005-2017年长江航道科技对长江经济带的平均贡献度为38.31%,整体水平较高,科技进步对长江经济带的发展拉动作用明显。     

G1501 跨泖港大桥主动防撞系统设计

G1501高速公路跨泖港大桥上跨平申线(上海段)航道。该航道是《上海市“十二五”内河高等级航道建设规划》中首批启动建设的航道，为黄浦江上游三大支流之一，目前航道等级Ⅴ改Ⅳ。改造过程中航道上桥梁被船撞风险高，通过对桥梁预防航道船舶碰撞预警系统工作模式与参数化技术、多源数据三维测量空间的平面转换算法与工程实现技术、基于多源数据融合的船舶通航异常行为的判别技术、桥梁预防航道船舶碰撞预警系统性能优化与工程测试技术等内容进行研究，突破基于多源数据融合的复杂背景下航道多目标检测/跟踪算法、基于多源数据融合的船舶-桥撞击态势预测等关键技术，泖港大桥采用主红外、可见光和激光测距三类传感器复合体制的航道桥梁主动防撞系统。从而实现全天候、全天时、全自动航道桥梁主动防撞监控及预警，其应用效果良好。     

绿色长江航运智能化信息服务系统及其关键技术研究

在构建绿色长江船舶动态交通流智能信息服务的基础上,结合绿色长江航运的特点,从信息采集、数据传输、数据分析、智能决策等方面对长江航运智能信息服务系统的方法与关键技术进行了探讨,并对长江绿色航运的未来发展方向做出了展望。     

基于耗散结构理论的公路快速货运系统演化机理

针对公路快速货运系统复杂的人因社会经济系统特性,利用耗散结构理论探讨了公路快速货运系统的开放性、非平衡性、涨落和非线性特征;分析了在公路快速货运系统这样一个非平衡的开放系统中,系统组成要素在非线性作用下产生的“巨涨落”是产生稳定、有序结构的内在机制。应用非线性方程,依据系统耗散机理,以公路快运货物量为系统支配变量,外部经济条件为系统控制参数,基础设施条件为系统影响参数,建立单区域和整个区域条件下的公路快速货运系统演化模型,并分析其演化机理与演化条件,揭示了单区域和整个区域公路快速货运系统的演化特点,为按照客观规律制定保障系统快速发展的相应政策或措施提供参考。     

桥墩在船桥碰撞中的响应及损伤分析

船桥碰撞事故时船艏对桥墩的冲击力 ,以及由此引起桥墩、墩柱和桩基的动态变形和内部应力历程 ,可以通过非线性动态有限元数值仿真全程再现。以一艘 4万 t载重量球鼻船艏与某长江大桥桥墩碰撞为例 ,演示了数值仿真计算的过程。重点介绍了结构模型化及其参数选择等关键技术 ,获得并分析了船桥碰撞力、能量转换、以及桩基、承台和墩柱的冲击响应的一般规律和特点 ,从而可为桥梁设计、维护和损伤评估等提供了理论上的支持