单线航道通过能力仿真研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第29卷第3期水道港口Vo1．29No．32008年6月JournalofWaterwayandHarborJun．20o8单线航道通过能力仿真研究宁双林，宋向群，郭子坚，李君涛2，逯春平(1．大连理S-大学土木水利学院，大连116085；2．交通部天津水运工程科学研究所S-程泥沙交通行业重点实验室，天津300456；3．中交三航局第二S-程有限公司，上海200122)摘要：运用仿真软件Arena建立了航道的理论通过能力和设计通过能力仿真模型，并以我国北方某港口为例进行验证，得到自然条件、装卸效率等

2、囚素对航道通过能力的影响程度。关键词：通航能力；预测；仿真软件；单线航道中图分类号：U6；TB115文献标识码：A文章编号：1005—8443(2008)03—0166—04港口航行作业系统是一个复杂的系统，由于投资费用高昂，不可能耗费巨资去随意拓宽或改变航道，更不允许冒险进行实船试验，因此建立航道通过能力的仿真模型来预测航道的通过能力是分析航道对港口通过能力影响因素的一个有效选择工具llJ。计算机仿真技术在国内外港口码头系统上的应用越来越普遍，也越来越受重视l2J。本研究运用的Rock．wellArena10．0仿真软件，是美国Systemmo

3、deling公司于1993年开始研制开发的新一代交互集成仿真环境，代表了现代计算机仿真软件的最新水平l3J。作为通用的可视化交互集成仿真环境，Arena的应用范围十分广泛，几乎覆盖可视化仿真的所有领域，尤其在服务系统的应用非常广泛，如交通运输中的高速公路的交通控制，出租车的管理和路线控制，集装箱码头物流系统仿真与优化研究，港口运输计划模型，车辆调度等l4J。1建立航道通过能力仿真模型港口船舶航道作业系统由系统内部的永久元素(锚地、航道和泊位等)组成，为船舶提供了一个完整的服务，从船舶到达锚地开始，到船舶离开港口结束。所以，把船舶到达和离开港口看作

4、是航道作业系统的起始点，即系统的边界E5j。本研究的重点是航道的通过能力情况，简化了港口陆域作业，把港口陆域看成航道作业系统的外部环境，通过泊位及装卸作业系统与航道作业系统产生联系。分析船舶进出港口的全过程，单向航道的港口船舶航行作业系统的仿真程序框图如图1。2实例验证2．1理论通过能力计算理论通过能力是航道条件在理想状态下单位时间内通过航道的最大船舶流量及货物量。这种情况实际上并不存在，而是为了简化研究所假设的。2．1．1模型假设条件(1)在通航期内的水文、气象条件稳定，每年通航天数为365d，8760h；(2)设计船型畅通无阻，可以随时进出港

5、；(3)货种来源充分，保证不同船型船舶都满载出港；收稿日期：2008—03—26；修回日期：2008—04—04基金项目：国家自然科学基金项目(50578030)作者简介：宁双林(1982一)，男，湖北省钟祥人，硕士研究生，从事港口规划、港口物流及交通运输方面的研究。Biography：NINGShuang—lin(1982一)，male，masterstudent．维普资讯http://www.cqvip.com2008年6月宁双林，等单线航道通过能力仿真研究167(4)港口装卸作业设备工作始终正常，并按照最大装船效率工作；(5)运行的船舶符合

6、航道等级标准，技术状态好，保持平均航行速度、运行中互无干扰。图1港口船舶航行作业系统程序框图(单向航道)Fig．1cmodelforportandfairwaysystem2．1．2仿真方案设计根据我国北方某港口2004年的装船表统计得到港船舶的船型比例(表1)。该港口到港船型中有7种不同吨级的船舶，本研究设置了8种仿真方案，即仅有DWT7500t的船舶、仅有DWT10000t的船舶、仅有DWT15000t的船舶、仅有DWT20000t的船舶、仅有DWT35000t的船舶、仅有DWT50000t的船舶、仅有DWT70000t的船舶和设计到港船型组

7、合(按表1中船型比例设置到港船舶)。对每种船舶组合类型，假设船舶到港平均时间间隔服从指数分布_6]，改变其船舶到港平均间隔时间，平均问隔时间数值的设置遵循从大到小的原则，对系统中的船舶数量和泊位“资源利用率”进行仿真试验，仿真时间为1a(s760h)，重复仿真10次。得到不同船舶组合下、不同到港平均间隔时间的进、出港船舶数量见表2。2．2设计通过能力计算表1到港船型设计通过能力指在实际航道和Tab·1Proportionofshipsize泊位资源等条件下，单位时间内通过航道的最大船舶数量及货物量。设计通过能力仿真模型在理论通过维普资讯http:

8、//www.cqvip.coml68水道港口第29卷第3期能力仿真模型的基础上，考虑了天表2船舶到港最小平均间隔时间及进出港最大船舶数量