Economic Viability of Mega-size Containership in Different Service Networks

The mega-size containership viability was analyzed by considering different service networks for different ship sizes: hub-and-spoke and multi-port-calling (MPC) networks for mega-size containerships and conventional ships. A model was proposed, which quantifies the economies of scale in operating large con- tainerships and constructs models for ship routing under different service networks. A sensitivity analysis was conducted to test the effect of feeder costs and the results analyzed to determine optimal containership size with respect to different operational scenarios. Throughout model applications for Asia-Europe and Asia-North America trades, the mega-size containership is competitive in all scenarios for Asia-Europe, while it is viable for Asia-North America only when the feeder costs are low.     

Long-term performance prediction of oscillating wings for assisting ship propulsion at actual seas

In order to raise ship energy efficiency, the possibility of wave energy recovery by a pair of coil-spring connected oscillating wings for assisting ship propulsion in waves is investigated. A frequency domain hydrodynamic model based on potential theory is established to predict the effect of the oscillating wings on the ship in regular waves, in terms of reducing wave-added resistance and improving seakeeping performance. The proposed linear model is suitable for short-term prediction based on conventional spectral analysis techniques, thus making it possible to evalute the long-term performance of oscillating wings for assisting ship propulsion at actual seas based on wave statistics. A sample containership is adopted to study the performance of the proposed concept. The results show that the oscillating wings can effectively reduce the added resistance of the ship at actual seas. The feasibility of this green ship technology is proved.     

接驳轨道枢纽的混合式灵活公交服务优化研究

为解决居民在轨道与小区间的出行难题,本文提出一种新型的混合式灵活公交接驳服务模式,构建了在轨道交通枢纽的客流吸引范围内灵活与固定接驳公交的协同运行机制. 在已知灵活乘客需求和车队规模的条件下,综合兼顾出行者与运营者的时间成本,以及同步考虑轨道线路和固定接驳公交线路发车计划,建立了混合式接驳公交系统线路和乘客接运计划优化模型,并采用基于重力模型的遗传算法进行求解,最后通过实例验证该模型的有效性和实用性.结果表明,该优化模型在能够有效减小车辆行驶距离和乘客出行时间的同时,提高了混合式接驳公交系统的乘客服务量,相比于单一的灵活型接驳公交系统目标结果更优.     

接驳轨道枢纽的混合式灵活公交服务优化研究

为解决居民在轨道与小区间的出行难题，本文提出一种新型的混合式灵活公交接驳服务模式，构建了在轨道交通枢纽的客流吸引范围内灵活与固定接驳公交的协同运行机制. 在已知灵活乘客需求和车队规模的条件下，综合兼顾出行者与运营者的时间成本，以及同步考虑轨道线路和固定接驳公交线路发车计划，建立了混合式接驳公交系统线路和乘客接运计划优化模型，并采用基于重力模型的遗传算法进行求解，最后通过实例验证该模型的有效性和实用性.结果表明，该优化模型在能够有效减小车辆行驶距离和乘客出行时间的同时，提高了混合式接驳公交系统的乘客服务量，相比于单一的灵活型接驳公交系统目标结果更优.     

Research of Springing and Whipping Influence on Ultra-Large Containerships’ Fatigue Analysis

Rules of Classification Societies all around the world have made changes on design wave loads’ value and fatigue influence factor modification due to the influence of springing and whipping on ultra-large containerships. The paper firstly introduced 3-D linear hydroelastic theory in frequency domain and 3-D nonlinear hydroelastic theory in time domain, considering large amplitude motion nonlinearity and slamming force due to the severe relative motion between ship hull and wave. Then the spectrum analysis method and time domain statistical analysis method were introduced, which can make fatigue analysis under a series of standard steps in frequency and time domain, respectively. Finally, discussions on the influence factor of springing and whipping on fatigue damages of 8500TEU and 10000TEU containerships with different loading states were made. The fatigue assessment of different position on the midship section was done on the basis of nominal stress. The fatigue damage due to whipping can be the same as the fatigue damage due to springing and even sometimes can be larger than the springing damage. Besides, some suggestions on calculating load case selection were made to minimize the quantity of work in frequency and time domain. Thus, tools for fatigue influence factor modification were provided to meet the demand of IACS-UR.     

船舶倾斜对不同行人流疏散效率影响的数值分析

为研究船舶倾斜对船上人员疏散过程的影响,在基础社会力模型中引入行人倾斜力和自调整力,构建一种考虑船舶倾斜状态的改进社会力模型,通过比对前人实验结果验证模型的有效性.增加行人视角范围,确定周围行人作用的有效范围;结合MATLAB仿真单向、对向、交叉和多向行人流场景,分析不同倾斜状态对行人疏散速度的影响,并拟合疏散时间随倾...     

考虑换船作业的长江干线集装箱船舶调度

考虑换船作业情况,建立以总运输成本最小为目标的非线性规划模型,提出包括船舶选择、挂靠港选择和运输任务指派三方面内容的不定期集装箱船舶调度优化方法;针对模型特点,考虑基因融合及基因修复,设计改进遗传算法对问题进行求解,应用案例获得集装箱船舶调度优化方案;采用多算例方法将考虑换船作业与不考虑换船作业的调度方案进行对比分析. 结果表明,考虑换船作业可以降低运输总成本,减少船公司的投入运力,有效提高投入运力的综合利用率,增强船公司的竞争力,为船公司制定船舶调度方案提供决策参考.     

基于生产泊位资源共享的港航物流信息系统构建

为解决邻近地域的港口群泊位资源结构性过剩问题,以港口群内泊位资源共享为基础,构建面向船舶运输方、货主方和港口方的港航物流信息系统。引入排队论和随机过程等理论,建立包含港口群干/支航线网络搭建(时空分配模型)以及腹地货流分配和船舶挂靠港选择(双层规划模型)等模块的仿真模型。采用设计的时空网络分析方法和具有双门限值的双层迭代算法求解仿真模型,验证模型参数的灵敏度,并进行具体算例分析。仿真结果表明：观察周期、腹地货物到达频率及干/支线可通阈值等的变化将影响货物到达数量或干/支线开通条件,进而影响港口群内航线网络结构,船舶到达频率的变化将影响港口群运输能力,泊位共享的等泊时间和共享成本阈值的变化将决定是否能够实现共享;通过物流系统实现共享时,港口群4个观察周期的3类干线和1类支线的总等泊时间和物流成本比不共享时分别减少23%和16.4%。     

基于可变客流的接运公交网络优化

在充分考虑目的地非地铁站的变动客流和搭乘固定公交的既有客流基础上,基于多对多客流模式,以管理者、出行者和社会运营费用的总费用最小为目标,构建接运公交线路的优化模型.模型考虑了原本私家车出行客流和固定公交出行客流选择接运公交出行的可能性,应用Logit 模型进行流量分配,并采用遗传算法对问题求解,获得了最优的接运公交网络,变动客流在接运公交网络中的第一公交站和换乘的地铁站.研究结果表明,接运公交线路方案与其占全程广义出行费用的比例密切相关,故有必要将其从全程视角进行优化.     

内支线集装箱班轮航线优化设计模型

内支线集装箱班轮航线运营中装卸箱量、装卸效率、航行时间及等泊时间皆具有不确定性,为了同步优化给定挂靠航线的甩箱率与适配船型、准班率与承诺到港时间,需要将上述诸多分布函数进行非线性叠加.对此,本文将对班轮船舶调度的模拟仿真引入模型与算法,仿真航次中包括船舶调节航速以控制到港时间的过程.算例绘制了不确定到港时间的航次仿真示意图,比较了不同甩箱率对应的适配船型、船舶租金与甩箱补偿,帮助验证了文章模型与算法的有效性.通过对比航速调节前后的船舶到港时间分布,发现调节航速有助于控制船舶按时到港.     

Ship Size and Service Configuration in Container Shipping

This study analyzes the effect of ship size on the liner service configuration by establishing an economic model.The service configuration is characterized by the distance of service and the number of calling ports.A study case is presented for illustration.At last such a conclusion is drawn that given a fixed profit,the ship size will change with the extension of service in the same direction,while the change rate of ship size is a little higher than that of the extension of service.     

基于关键客流密度选择支路公交运营模式的方法

公交支线采用灵活式运营模式,可以通过接驳点将所服务区与交通网连接起来,为乘客提供更有效快捷的运行方式.但在实际的设计和运营过程中,往往很难选择运用何种模式更合适.鉴于此,提出公交运营模式选择模型以协助决策者做出更合理的选择.采用连续近似方法估算关键需求密度,通过分析单车辆和双车辆情况下的运营参数,比较模拟生成的值,验证分析建模方法的有效性.     

船舶协同设计中图形信息动态发布系统研究

船舶协同设计能够为每一个远程协同人员提供实时、全面的设计信息,是加快船舶设计开发速度,保证船舶设计质量的好方法.文中结合船舶设计的特殊性、复杂性,分析了网络环境下船舶图形信息发布的特点,提出了解决思路和关键性技术,并构建了系统框架,在此基础上实现了船舶远程信息发布的原型系统.     

基于上下文自编码的船舶行为语义表征

考虑船舶行为的时序相关性，提出了一种基于上下文自编码的船舶行为语义表征(SRCAE)模型；提取船舶经度、纬度、航速、航向等行为特征参量，建立了行为特征序列；借助连续词袋模型将行为特征序列划分为中心船舶行为和上下文船舶行为，利用深度自编码网络构建了船舶上下文行为的语义表征模型，将得到的中心船舶行为编码作为表征向量输出，通过聚类算法构建船舶行为词典；选取长江口南槽交汇水域作为研究对象，利用船舶自动识别系统产生的数据对提出的模型和方法进行了验证。分析结果表明:所提出的SRCAE模型能有效表征船舶行为之间的上下文联系，与传统自编码器和长短期记忆网络自编码器等模型相比SRCAE模型具有更低的表征误差；分别采用k均值(k-Means)、高斯混合模型(GMM)与核k均值(Kernel k-Means)3种聚类算法提取船舶行为词典，与原始数据相比SRCAE模型产生的表征向量更易于区分不同船舶行为模式，其中k-Means效果最优，轮廓系数、卡林斯基-哈拉巴斯指数和戴维森堡丁指数指标分别达到了0.384、18.308、0.531，共产生转向加速、转向减速、直行加速、直行减速等30种复合行为，有效提取了不同行为模式下船舶行为词组合关系。      

城市轨道交通接运公交最优长度与线路布设研究

本文首先考虑了土地性质、出行需求和公交运营成本等因素,建立公交运营效益最大的接驳范围单变量非线性单变量规划模型,经过参数标定与约束的简化后采用二分法求解。在模型的约束中使用站点聚集效应距离衰减函数建立需求与接驳距离的关系式,并通过单约束重力模型获得的距离与需求样本对其进行参数标定。然后,以接驳范围为约束指导新增线路布设和原有线路调整。前者以站点覆盖率、非直线系数、运营费用等为指标,整体客运系统运输效率最大为目标,使用启发式解法布设新增公交接驳线路;后者根据定性定量相结合的原则,依流程调整原有线路走向。本研究需要采集的数据并不复杂,可用于指导轨道站点公交接驳相关工程实践。     

考虑航速优化的班轮航线网络设计

航速大小对于班轮的航线设计、配船类型和数量,以及货物的选择都会产生影响,本研究将航速作为变量,以总利润最大为目标,建立了班轮航线网络设计的非线性混合整数规划模型.根据模型的特点,提出一种基于变动需求的启发式算法,将模型进行分解和转化.通过算例的计算及与其他方法的对比表明,本研究方法能得到更优的航线网络.另外,当市场需求、运价和燃油价格等因素变化时,采用本研究的模型和算法,能对航线网络进行更有效地调整.     

“严格约束&稳态”条件下双线船闸联合优化调度模型研究

以双线船闸为对象,研究在“严格约束＆稳态”条件下的联合优化调度模型.针对先到先服务、单独服务、优先服务、限时服务等不同方式,以及特大型、大型、中型、小型等4种不同类型的船舶,以闸室利用率最大为目标函数,根据排队船舶总数量限制、特别服务方式控制、闸次总数量关系等建立约束条件,构建出双线船闸联合优化调度的LP模型,并将模型应用于江苏省某船闸,计算表明模型具有良好的实用性和科学性.     

高铁车站接驳公交灵活线路优化设计研究

目前高铁车站接驳公交仅服务离开高铁站的乘客，在回高铁车站时空车驶回造成极大的资源浪费. 本文设计了一种考虑回程的服务去往，以及离开高铁车站乘客的接驳公交服务模式，即“高铁快巴”灵活线路，区别于常规模式的固定线路，根据乘客预先提交的出行需求生成灵活型“伞状”线路，以车辆行驶时间最少为目标，通过站点拆分，构建灵活线路优化设计模型，运用IBM ILOG CPLEX进行求解，通过案例验证了模型的有效性，在合理的时间内求解出车辆的行驶路径. 当根据乘客提交的需求设计出车辆行驶路由后，系统会将车辆到站时间发送给乘客，乘客根据到站时间出行，方便了乘客的出行.     

高铁车站接驳公交灵活线路优化设计研究

目前高铁车站接驳公交仅服务离开高铁站的乘客,在回高铁车站时空车驶回造成极大的资源浪费. 本文设计了一种考虑回程的服务去往,以及离开高铁车站乘客的接驳公交服务模式,即“高铁快巴”灵活线路,区别于常规模式的固定线路,根据乘客预先提交的出行需求生成灵活型“伞状”线路,以车辆行驶时间最少为目标,通过站点拆分,构建灵活线路优化设计模型,运用IBM ILOG CPLEX进行求解,通过案例验证了模型的有效性,在合理的时间内求解出车辆的行驶路径. 当根据乘客提交的需求设计出车辆行驶路由后,系统会将车辆到站时间发送给乘客,乘客根据到站时间出行,方便了乘客的出行.     

自主船舶的定义及其自主水平的界定

梳理了自主船舶的发展历程, 明确了自主船舶的定义, 规范了自主船舶的中英文表述, 基于船舶自主化演变路径, 分析了船舶自动化、智能化和自主化的关系; 总结了当前国际上6家权威机构提出的自主水平分级标准, 分析了其分级依据的实质与局限性; 以具体的任务情景为对象, 参考《STCW公约》有关海员适任标准中规定的7项职能, 提出了一种基于航海实践的自主水平分级方法, 依据不同的水域条件、操作复杂程度、独立于人的干预程度等因素确定任务情景等级, 并通过标定方程的计算结果确定船舶整体自主水平; 以2艘搭载自主航行技术的测试船舶为例, 对比了不同机构的自主水平分级结果。研究结果表明: 自主水平分级依据的关键在于能否独立于人的干预完成相应的任务或实现相应的功能, 而不是取决于船舶自动化水平或决策地点; 基于航海实践的自主水平分级方法能够更为客观地反映船舶的自主水平, 有效避免了由于单一功能的自主实现导致船舶整体自主水平认定不准确的弊端, 该方法科学、合理。