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。     

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。     

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.     

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。     

海上风电场与航路安全距离

为提高海上风电场选址的科学性,保障海上风电场水域船舶的通航安全,提出一种基于船舶与风电场碰撞概率的风电场与航路安全距离界定方法。以船舶与风电场碰撞概率模型为基础,通过计算船舶在航路上航行时的碰撞概率,并根据其分布特征,结合碰撞概率可接受标准,定量获取海上风电场与航路安全距离范围。研究结果表明,海上风电场与航路安全距离和船舶平均速度、载重吨及风电场边界长度等相关:当船舶平均速度v8 kn时,安全距离的变化幅度低于5%;当v8 kn时,安全距离的变化幅度超过10%。     

沿海集装箱港区泊位装卸效率对单线航道利用率的影响*

随着港口现代化与船舶大型化的发展,沿海集装箱港区的泊位装卸效率也在迅速提高,单线航道利用率也受到了影响。基于计算机仿真技术,建立沿海集装箱港区船舶进出港作业系统仿真模型,着重研究泊位装卸效率对单线航道利用率的影响规律,为港口规划和建设决策提供参考。研究结果表明:提升泊位装卸效率可提高单线航道利用率,港区在提升泊位装卸效率来增加港口通过能力的同时,要兼顾其对航道利用率的影响,否则将会导致航道利用率过高,造成航道拥堵,降低航道服务水平等级。对于实例中的港区规模,建议装卸效率提升幅度不宜超过13%。     

曹妃甸LNG码头建设规模与通航效率的适应性

曹妃甸LNG接收站作为我国北方天然气供应的重要保障主体,冬季高峰期月到港LNG船舶达到8～11艘,按照规划扩建后将成为国内外规模最大的LNG接收站。由于LNG船舶通航的严格监管,到港船舶数量的增加会对航道通航效率造成显著压力,因此需要论证码头建设规模与航道的适应性。在现状定线制通航条件下,基于多智能体仿真建模方法,构建曹妃甸港区LNG船舶进出港全过程仿真模型,定量评估不同LNG码头建设规模对LNG船舶通航效率的影响。结果表明,当LNG泊位数达到4个时,船舶进出港受制约明显,优化航路后能有效提高LNG船舶的通航效率。     

钦州港大榄坪港区20万吨级集装箱船靠离泊风险评估

为满足钦州港未来20万吨级集装箱船进出港及靠离泊作业安全性和可靠性要求,依托大榄坪港区东航道及9#泊位建立船舶操纵数学模型。通过模型计算反演船舶进出港以及靠离泊的有效航迹,为航道及回旋水域安全通航提供建议。结果表明：东航道现有10万吨级双向通航航道可满足未来20万吨级集装箱船在6级风况下单向通航的需求,航道水深需进一步疏浚至-16.3 m,船舶可以乘潮进出港;进港时,南段转三墩段的建议航速为9 kn,参考舵角15°;三墩段转大榄坪段,建议航速为7 kn,参考舵角20°。在靠岸风和涨潮流共同作用下,船舶回旋的航迹幅度较大,水域沿水流方向尺度需由原先的790 m扩展为1 200 m。     

基于Anylogic的耙吸装驳作业船舶交通组织仿真

为提高耙吸装驳作业时船舶交通组织水平,减少船舶通航延误,介绍耙吸装驳作业工艺,制定作业时船舶交会控制标准,构建系统仿真逻辑模型,运用Anylogic软件进行离散仿真试验。以长江口深水航道为例,采集该水域的船舶交通流特征数据,输入仿真系统并设置作业参数,并对船舶交通组织过程进行仿真,分析不同的作业位置对船舶通航产生的影响,获得受耙吸装驳作业影响的船舶艘次、平均延误时间和船舶延误分布等,进而提出交通组织建议。实例表明:采用Anylogic软件进行离散仿真,能够量化分析耙吸装驳作业对航道通航效率的影响,为船舶交通组织提供科学依据。     

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。     

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。     

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。     

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。     

大型集装箱船落流进蛇口航道的操纵

根据大型集装箱船进蛇口航道的操纵经验,分析了特定情况下船舶产生水动力矩对船舶操纵的影响,从引航员的角度提出了对这种偏转的抑制手段和方法。一、蛇口航道的概况如图1所示,蛇口航道位于珠江口东侧,以潮流影响为主.潮流是不规则半日混合潮流,并具有一般河口的往复流特征,涨潮流向320°~355°,落潮流向130°~165°,流速一般在1~3 kn,并与潮差成正比。在丰水期流速偏大,有记录的最大流速超过6kn。在蛇口航道1号浮到3号浮之间蛇口航道走向是037°,而落水流向是130°~165°,流向与航道走向接近于垂直。船舶进入蛇口航道,为了抵御水流的影响,在船舶操纵进港时就需要加上一定的流压差。流压差与船速、流速的关系如表1所示(为简化问题,认为水流流向与航道走向垂直)。     

单航道多泊位的液化天然气码头建设规模仿真研究

液化天然气(LNG)船舶进出港时通航排他性强,有必要进一步研究LNG码头适宜规模,以科学引导大型LNG接收站建设.基于多智能体信息交互的港口运营系统仿真方法,建立单个LNG港址单向专用航道模型,研究高负荷状态下2～6个LNG泊位时的船舶进出港及接卸作业全过程,评估LNG船舶相互影响状况下的进出港效率.结果表明,基于目前一般通航规则,单个港址LNG泊位数量2个较优,3个相对平衡,不宜超过4个.当达到4个泊位时,船舶进出港效率明显下降,潜在运营风险较高;且随着泊位数量进一步增多,效率会持续下降.     

单线航道避让区对散货港区航道通过能力的影响*

随着港区规模的扩大,单线航道将极大地制约整个港区的通过能力.研究在散货港区单线航道中设置避让区,在尽可能降低航道建设投资的条件下提高航道通过能力.采用Arena仿真软件构建设置避让区的散货港区船舶航行作业系统仿真模型;研究避让区的位置及容量对航道通过能力的影响.研究结果表明,设置避让区能够显著提高航道通过能力,避让区的最优位置是航道中点处.     

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。     

基于Flexsim的深圳港铜鼓航道通过能力仿真研究

为研究深圳港铜鼓航道通过能力,提高航道服务水平,通过分析港航系统作业流程,基于Flexsim仿真平台,构建了深圳港铜鼓航道仿真模型。基于不同水平年分航段、分吨级、分货类的通航船舶艘次预测结果,通过仿真试验,对深圳港铜鼓航道二期工程实施前后航道的通过能力和服务水平进行分析。结果表明深圳港铜鼓航道二期工程可有效提升航道通过能力、缩短船舶等待航道时间、提高航道服务水平。研究结果可为航道建设方案提供重要的决策依据。     

海南秀英进出港航道客滚船双向通航研究

为了有效地解决秀英港区客滚船通航效率问题,提高航道通过能力和通航安全水平,根据《海港总平面设计规范》相关规定,提出基于客滚船船舶特点、操纵特性以及该水域航道的边界条件的数值计算模型,通过理论计算、航道通航模拟仿真和实船试验对海口港秀英港区航道双向通航能力进行论证研究,证明秀英港区航道能够满足现有客滚船的双向通航并给出相应通航安全保障措施。     

六磊塘航道通航船舶控制主尺度分析

为降低通航安全隐患,提高内河通航效率,对六磊塘(黄浦江—莲花南路桥航段)的通航环境、交通流特征和航道条件进行分析。该航道内现通航船舶尺度几乎全部超过Ⅶ级限制性航道对应的代表船型尺度。闸外段通航船舶船长以38~40 m为主,总长不低于38 m的船舶约占总量的50%。闸内段通航船舶船长以34~36 m为主,50%以上的船舶其总长在34 m以上。为充分利用航道通航水深资源,在结合相关规范的基础上考虑平原河网地区闸控航道的特点,提出通航船舶控制主尺度。该尺度既能有效降低各类水上险情发生的概率,也能够较为合理地兼顾沿河水运需求和船舶通航安全要求。