港口航道系统调度优化与锚地规模仿真研究

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1、港口航道系统调度优化与锚地规模仿真研究摘要：随着我国经济飞速发展，部分港口已出现进出港口拥堵问题，这一问题逐渐成为我国港口面临的一大课题。为迎接挑战适应新经济市场条件下的环境，港口航道系统应成为港口管理经营者和建设设计者着力研究的对象。本文通过对锚地规模进行研究，从排队论角度探讨锚地规模动态评价问题，分析影响港口航道系统的主要因素，得出：应合理归化建设新的码头泊位、航道以及锚地，合理调配港口资源，最大限度提高现有港口规模的通过能力和服务水平，只有这样才能使港口航道系统的运营更加科学和稳定。关键字：港口航道系统；锚地规模；排队论；港口航道；通过能力

2、随着我国经济和航运事业的日益发展，我国沿海地区的港口规模和建设速度也日趋增大，沿海地区水域船舶交通也明显拥挤。因此，港口锚地的合理分布和优化就是港口规划和建设的重点，是港口航道系统调度优化的合理途径之一，直接影响着港口的经济效益和船舶锚泊的安全。一、对锚地规模的研究目前，锚地已经逐渐成为进出港船舶汇集的中心，是港口运行管理中不可或缺的中心环节，它掌控着船舶停留在港时间，对船舶进行调度等作用。对锚地规模的研究主要根据锚泊船所占据的水域面积进行计算。在该模型中存在两个问题：第一，船舶不可能同时到达；第二，不同感口不同锚地锚泊占用锚地的实践具有动态性。

3、因此上述两个因素不能反映锚地规模所受影响，本文将从排队论角度探讨锚地规模动态评价问题。1、对新建港口、扩建港口锚地规模进行推算。对新建港口的锚地，其锚地数根据港口的重要性，按在港船舶保证率的90%－95%相应推算锚位数；对正在扩建的港口，可以近似将扩建部分看作新建港口推算锚位数。2、港口锚地数量的配置，依据来港船舶密度、港口生产组织及港口水域环境等因素综合考量。一些港口只有一个锚地但却承担各种锚地的功能和作用，而另一部分港口则因航道、水深条件影响设置多处专用锚地。二、排队论排队论是研究系统随机聚散现象和随机服务系统工作过程的数学理论和方法，它即是

4、运筹学的分支，也是应用概率的分支，它所研究的对象具有较强的实际背景。又叫随机服务系统理论，又称服务系统，它通过研究各种服务系统在排队等待中的概率特性，来解决系统的最优设计和最优控制。1、排队系统的阐述有要求得到某种服务的人或物。排队论中把要求服务的对象统称为“顾客”；有提供服务的人或机构成为“服务台”或“服务员”；顾客的到达、服务的时间至少有一个是随机的，服从某种分布。不同的顾客与服务组成了各式各样的服务系统。顾客为了得到某种服务而到达系统、若不能立即获得服务而又愿意排队等待，则加入等待队伍，待获得服务后离开系统。见图：（单服务台排队系统）、（单

5、队列－s个服务台并联的排队系统）、（多队－多服务台混联、网络系统）顾客到达服务完成后离去服务台服务完成后离去服务完成后离去服务台2服务台1。。。。。。顾客到达服务完成后离去服务台3。。。。。。服务完成后离去服务台1。。。。。。服务台3服务完成后离去服务完成后离去服务台2。。。。。。顾客到达面对拥挤现象，顾客排队时间长短与服务设施规模的大小够成了设计随机服务系统中的一对矛盾。如何做到既保证一定的服务质量指标，又使服务设施费用经济合理，恰当地解决顾客排队时间与服务设施费用大小是排队论所要研究解决的问题之一。2、排队系统的基本组成部分排队系统有输入过程

6、、服务规则和服务台等3个组成部分：（1）输入过程，是指要求服务的顾客是按怎样的规律到达排队系统的过程，有时也把它称为顾客流，一般可以从3个方面来描述一个输入过程。顾客总体数，这是指顾客的来源。顾客源可以是有限的，也可以是无限的；顾客到达方式，描述顾客是怎样来到系统的，他们是单个到达还是成批到达；顾客流的概率分布，或称相继顾客到达的时间间隔分布。这是求解排队系统有关运行指标问题时，首先需要确定的指标。这也可以理解为在一定时间间隔内到达k个顾客（k＝1、2、。。。）的概率是多大。顾客流的概率分布一般有定长分布、二项分布、泊松流（最简单流）、爱尔郎分布

7、等若干种。（2）服务规则，是指服务台从队列中选取顾客进行服务的顺序。一般可以分为损失制、等待制和混合制等3大类。损失制，如果顾客到达排队系统时，所有服务台都已被占用，那么他们就自动离开系统不再来；等待制，当顾客来到系统时，所有服务台都不空，顾客加入排队行列等待服务。等待制中，服务台在选择顾客进行服务时，常有以下四个规则：1）先到先服务，按顾客到达的先后顺序对顾客进行服务。2）后到先服务。3）随机服务，即当服务台空闲时，不按照排队序列而随意指定某个顾客去接受服务。4）优先权服务。（3）混合制，等待制与损失制相结合的一种服务规则，一般是指允许排队，但

8、又不允许队列无限长下去。具体来说，大只有三种：1）队长有限，当排队等待服务的顾客人数超过规定数量时，后来的顾客就自动离去，另求服务，即系