多特征时空融合网络的水位预测技术

水位高低与航道通航能力息息相关,对大型船舶（队）通过某些典型航段时尤为重要。水位受到多种因素的影响,开发准确、可靠的水位预测模型是一项具有挑战性的问题。提出一种基于Transformer的多特征时空融合网络的水位预测模型,该模型能够捕捉水位数据的复杂时空模式和相互作用,研究水位与不同影响因素的关联关系,根据融合后的特征生成未来水位预测结果。研究成果有助于保障船舶航行安全,充分发挥航道通航能力,为航运管理和规划提供参考。     

基于灰色马尔科夫模型的船舶交通流预测

鉴于船舶交通流预测的复杂性,利用单一的灰色预测方法难以对其做出准确预测,考虑交通流量的波动性,将灰色预测理论和马尔科夫预测方法结合以建立灰色马尔科夫预测模型,利用该模型对长江口河段的船舶交通流量进行预测分析。研究结果表明:灰色马尔可夫链模型的预测结果较单一的灰色预测结果更接近实际值,相对误差较小且具有较高的拟合精度,对于具有一定波动性和随机性的船舶交通流有较高的预测精度,可应用于实际船舶交通流量预测研究中。     

基于灰色模型的港口船舶通航能力估计

港口船舶通航能力估计具有十分重要的研究意义,由于港口船舶通航能力与多种因素直接或者间接相关,使得港口船舶通航能力不仅具有固定的变化趋势,同时具有随机的变化趋势。为了更好地描述港口船舶通航能力的变化趋势,本文提出基于灰色模型的港口船舶通航能力估计方法。对国内当前港口船舶通航能力研究现状进行分析,找到不同港口船舶通航能力估计方法的局限性。收集港口船舶通航能力的相关数据,采用灰色模型从相关数据中发现港口船舶通航能力变化特点,建立港口船舶通航能力估计模型,并引入神经网络对港口船舶通航能力估计误差进行修正。最后,进行了港口船舶通航能力估计性能的仿真测试。结果表明,本文方法可以准确拟合港口船舶通航能力变化趋势,港口船舶通航能力估计精度达到90%以上,在相同条件下,估计效果要优于当前经典港口船舶通航能力估计方法,具有十分广泛的应用前景。     

基于DWT-LSTM的航道水位智能预测模型研究

航道水位信息是内河船舶安全通航、合理配载的决策依据之一.为揭示内河航道水位特征、提高短时预测精度,提出了一种基于小波分析(DWT)和长短时记忆(LSTM)的耦合神经网络模型,以汉口水位站为例,验证了模型有效性,并与传统BP神经网络、小波分析-BP神经网络和LSTM神经网络模型进行对比分析.研究结果表明:四类模型均可满足...     

船舶交通流组合预测方法研究

船舶交通流预测的研究能为港口设计及船舶通航安全管理提供基础性数据.基于港口特征、船舶行为和船舶交通流的历史数据,建立了一种改进的船舶交通流变权组合预测模型,较好地解决了现有船舶交通流预测算法中存在的预测精度不高、依赖于经验的不足.以天津港主航道连续9年的历史观测数据为例进行验证,结果表明,改进的组合预测模型能够减小单一模型预测中存在的不确定性,从而提高了整个预测系统的精度及其稳定性.     

海港航道船舶航速控制标准量化方法

为协同提升海港航道通航安全与通航效率,运用船舶漂移计算方法、富余水深计算方法和跟驰理论提出一种海港船舶航速控制标准量化方法。根据航道水深的垂向约束,考虑船舶航行时的富余水深,建立基于船舶下沉量的最大控制航速计算模型;根据航道宽度的横向制约,分别考虑单、双线航道的通航模式,建立基于风流漂移量的最小控制航速计算模型;根据船舶纵向安全间距需求,考虑最大和最小控制航速计算模型,提出基于跟驰理论模型的航速控制范围确定方法;应用天津港主航道数据对提出的方法进行案例分析。结果表明：海港航道航速控制标准取决于船舶类型、船舶吨级等要素,不同航段宜采取不同的航速控制标准。该研究对于海港航道船舶航速控制标准的确定有一定的应用价值。     

基于首次穿越理论的船舶搁浅风险计算

为研究长江中游航道水位变化对船舶通航安全的影响,根据随机振动的首次穿越理论建立水位变化下船舶搁浅风险定量计算模型,实现不同水位下长江中游航道船舶搁浅风险的定量计算。利用航道水位、船舶吃水及富余水深三者间的动态关系,分析水位变化对允许船舶最大吃水及船舶搁浅概率的影响。利用船舶运动模型推导波浪载荷下船舶升沉运动的位移响应,同时根据首次穿越理论构建船舶首次穿越失效(搁浅)模型。运用Simulink仿真工具箱,根据船舶首次穿越失效模型计算得到不同水位下船舶的搁浅风险。利用该方法计算长江中游典型船舶在不同水位下的搁浅风险,结果表明该方法不仅能量化水位变化下船舶的搁浅风险,还可确定不同船舶搁浅概率对应的水位临界值。     

船舶航道交通流量预测系统构建研究

船舶航道交通流量日益增加,给船舶航道管理带来挑战,为了提高船舶航道交通流量预测准确性,得到好的管理船舶航道,构建一种船舶航道交通流量预测系统。首先研究船舶航道交通流量预测系统的现状,描述船舶航道交通流量预测系统的工作原理,然后通过对船舶航道交通流量历史数据进行学习,构建船舶航道交通流量预测模型,并将该模型嵌入到船舶航道交通流量预测系统中,最后进行了船舶航道交通流量仿真预测测试,该系统的船舶航道交通流量预测精度不仅可以满足船舶航道交通管理的实际要求,而且船舶航道交通流量预测性能要优于其他系统,表明本文系统是一种可靠、精度高的船舶航道交通流量预测系统。     

最优加权组合模型在水上交通事故预测中的应用

依据水上船舶交通事故数据,在建立GM（1,1）模型和灰色Verhulst模型的基础上,建立了水上船舶交通事故数的最优加权组合模型,并对各模型的预测精度进行了分析比较。结果表明,组合模型比单一模型有更高的预测精度。采用该组合模型是提高水上交通事故预测精度的有效方法。     

浅谈内河限制性航道可通航区域动态变化

内河限制性航道可通航区域因水位变化而产生相应的改变,不同的水位具有相对应可通航区域,作为航道管理部门需要实时掌握航道可通航区域变化情况,并及时通过各种途径向船民发布,对保证船舶航行安全、提高航道利用率具有重要意义。     

复杂环境条件下的航道通过能力研究

针对国外某河口港区吞吐量日益增长、乘潮窗口期有限、通航需求较高和通航环境复杂的矛盾,采用仿真试验方法进行航道通过能力分析。结合已建航道通航底高程和乘高潮水位分布反推不同船型在不同航向的乘潮窗口期;基于SIMIO软件建立包括码头、内锚地、航道、过驳船舶、外海过驳平台和浮吊,且考虑潮汐、潮流对船舶航行影响的仿真模型,通过试验验证包括航道在内的“港口-航运-过驳”系统能够完成的目标吞吐量,分析其通过能力。研究结果为该港区近期生产调度、远期扩建规划提供了重要依据,也可为类似工程提供参考。     

基于船舶减速的单线航道通航效率评价

针对现有航道通航效率评价存在对船舶航行状态考虑不足的问题,提出一种基于船舶减速的单线航道通航效率评价模型。该模型从船速差异对船舶自由航行状态影响的角度,综合考虑航道长度、船速大小和船舶到达率等参数,用船舶减速幅度和减速后的通航历时衡量单线航道的通航效率η。在统计分析船舶交通流变化规律的基础上,采用离散仿真软件Arena进行模拟仿真试验,利用蒙特卡洛方法探究并揭示航道长度、船速和船舶到达率等参数变化对单线航道η的影响机理。研究结果表明:单线航道η模型对评价和表征航道η是可行的,可为航道通航能力和船舶交通组织效率分析等提供评价依据。     

PSO-无偏灰色马尔科夫模型在船舶交通流量预测中的应用

为提高船舶交通流量的预测精度,利用具有全局搜索能力的粒子群算法(Particle Swarm Optimization, PSO)对无偏灰色马尔科夫模型进行优化,构建船舶交通流量预测的PSO-无偏灰色马尔科夫模型。该模型可综合考虑预测中的残差序列、状态区间、状态转移概率,自适应选取最优白化系数,用以准确表征船舶交通流量的发展趋势。以东营港2012—2017年船舶交通流量季度统计数据为例,选取前21个季度数据对模型进行训练,后2个季度数据对预测结果进行分析,与传统的无偏灰色模型和无偏灰色马尔科夫模型相比,该模型能显著地提高船舶交通流量的预测精度,其拟合精度和预测精度分别为91.439%和95.959%,验证后该模型具有科学性与有效性。     

青岛港前湾航道通过能力仿真预测

为研究青岛港前湾单向航道扩建工程结束后航道通过能力变化，进一步提升航道服务水平，基于Flexsim仿真平台，建立青岛港港口时空作业系统，构建青岛港前湾航道仿真模型。根据不同水平年通航船舶分不同吨级、船型通过前湾航道的艘次预测结果，开展仿真试验，对青岛港前湾航道扩建工程实施前后航道的通过能力和服务水平进行分析。结果表明：青岛港前湾航道扩建工程有效提升了航道通过能力，提高航道服务水平，研究结果可为航道扩建后确定船舶通航标准提供重要理论和决策指导。     

海轮船舶水线以上高度的分析确定

跨越航道建筑物的通航净空高度是《海轮航道通航标准》的一项核心内容。船舶水线以上高度是通航净空高度计算的关键参数。《海轮航道通航标准》制订过程中，根据各类营运中实船的数据，按一定的保证率进行统计分析，确定了各类船舶的空载营运状态下实际吃水与满载吃水的合理比值。按照该比值计算了全球现有实船航行时水线以上高度。同时结合调研国内外桥梁资料，确定《海轮航道通航标准》采用的船舶水线以上高度表。内容系统全面，对跨越航道建筑物设计和建设以及保障通航安全具有重要意义和深远影响。     

海轮船舶水线以上高度的分析确定

跨越航道建筑物的通航净空高度是《海轮航道通航标准》的一项核心内容。船舶水线以上高度是通航净空高度计算的关键参数。《海轮航道通航标准》制订过程中，根据各类营运中实船的数据，按一定的保证率进行统计分析，确定了各类船舶的空载营运状态下实际吃水与满载吃水的合理比值。按照该比值计算了全球现有实船航行时水线以上高度。同时结合调研国内外桥梁资料，确定《海轮航道通航标准》采用的船舶水线以上高度表。内容系统全面，对跨越航道建筑物设计和建设以及保障通航安全具有重要意义和深远影响。     

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。     

平原河网地区内河航道设计最高通航水位取值

设计最高通航水位取值直接影响跨航道桥梁改建方案。针对平原河网地区跨航道桥梁改建实施难度大的问题,进行桥梁改建案例、典型水位曲线特点、船舶过桥现状、撞桥事故统计数据、内河航道导助航及管理手段的发展等方面的研究,探讨降低设计最高通航水位取值的可能性,并提出按通航保证率进行设计最高通航水位取值,并辅以完善的交通管理系统的方案。该方案可作为导助航体系完善、管理水平较高的平原河网地区设计最高通航水位取值参考。     

基于航电一体化的梯级枢纽运行模式优化*

提出一种基于航电一体化的梯级枢纽运行模式优化研究方法。对整个航道进行断面划分,并在各枢纽处设置虚化断面,对航道天然断面和枢纽所在的虚化断面分别采用求解圣维南方程和考虑枢纽调度的水量平衡计算方法,确定断面水位和流量过程,实现全航道断面水力要素的同步计算,满足梯级通航枢纽联合调度对航道水位和口门区流速的高计算精度要求;并在此基础上构建梯级通航枢纽联合优化调度模型,渠化航道,改善口门区和引航道水流条件,同时优化发电策略,实现梯级通航和发电综合利用效益最大化。衢江梯级通航枢纽结果表明,构建模型具有较高的模拟精度,有效提高了梯级通航保证率和总发电量。     

基于指数平滑技术的港口船舶流量预测

船舶流量的预测对缓解港口交通拥堵、提高通航效率、合理配置资源起着重要的作用。为提高船舶流量的预测精度,本文通过研究预测技术,确立预测方法,通过使用指数平滑技术建立预测模型,经过一次指数平滑、二次指数平滑后拟合出船舶流量的趋势,得出初步预测值。为降低预测误差文章通过使用规划求解方法找出最佳平滑常数,从而得出船舶流量数据,预测结果更加精确。该方法的应用对港口船舶流量预测具有重要意义,为港口的交通管理提供重要依据。