基于元胞自动机的船舶紧急疏散顺序研究

发布时间：2017-09-18 14:20

  本文关键词：基于元胞自动机的船舶紧急疏散顺序研究

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【摘要】：近年来,国家大力推动海洋经济发展战略,海上运输需求不断攀升,港口通航环境也愈加繁忙。与此同时,全球自然环境日益恶劣,地震、海啸、台风等极端自然灾害频发,对港口正常运转造成巨大影响;地区冲突、恐怖袭击、港口危险品泄露等突发事件增多,也使得港口安全保障工作面临严峻挑战。目前,各港口为应对上述事件编制港口应急预案,但多数预案停留于指导性阶段,缺乏技术支持和具体应对方案,这一尴尬现实导致港口管理者在紧急时刻仍需依靠自身经验来判断形势、做出决策。基于此,本文以港口船舶为研究对象,在分析港口船舶流在非常规条件下的交通特性、不同疏散顺序方案的选择对疏散总时间的影响等问题的基础上,将水上交通的特点与道路交通领域的先进理论结合起来,利用元胞自动机方法建立船舶紧急疏散演化CA模型,研究船舶紧急疏散交通流的特征,为船舶疏散交通组织提供理论依据,也为海事管理部门制定港口应急预案提供决策依据。主要研究内容包括:1)可行性分析。根据研究背景和国内外研究现状,对采用元胞自动机方法进行船舶紧急疏散顺序研究的可行性进行详细分析。2)船舶紧急疏散交通组织过程分析。根据收集的船舶和港口资料,对船舶紧急疏散交通组织过程进行具体分析,研究港口船舶紧急疏散工作环节的特征,梳理出对船舶疏散效率和安全影响较大的相关因素,为后期建模提供思路。3)元胞模型参数的确定。根据船舶紧急疏散交通组织流程分析,结合海上交通系统的特点,借鉴道路交通领域相关研究成果,构建符合船舶行为特征并且能够反映船舶紧急疏散实际交通情况的元胞模型参数,如元胞尺寸、领域、更新规则等。4)基于元胞自动机的船舶紧急疏散演化模型构建。在元胞自动机理论方法框架下,提出一种基于Wolfram-184模型的船舶紧急疏散CA演化模型,探究疏散交通流特性,以此研究疏散顺序的改变对整体疏散流程的影响。最后以厦门港为例,验证模型的合理性。基于元胞自动机的船舶紧急疏散顺序研究是利用计算机仿真技术对船舶疏散过程进行模拟,根据演化过程中的交通流特性,反馈回模型,迭代计算得到船舶紧急疏散的相对顺序,确保疏散工作的安全和快速,并为决策者制定相关应急预案提供科学依据。
【关键词】：船舶疏散 顺序 元胞自动机 船舶交通流 交通仿真
【学位授予单位】：集美大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U698
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.1.1 研究背景10-11
• 1.1.2 研究目的及意义11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 国内相关研究现状11-13
• 1.2.2 国外相关研究现状13-14
• 1.2.3 国内外研究综述14-15
• 1.3 本文的研究方法15
• 1.4 研究内容和技术路线15-17
• 第2章 元胞自动机基本理论17-25
• 2.1 元胞自动机（CA）理论概述17-21
• 2.1.1 思想基础17
• 2.1.2 元胞自动机模型的定义17-18
• 2.1.3 元胞自动机模型组成结构18-21
• 2.1.4 元胞自动机模型的特点21
• 2.2 几种经典的交通流CA模型21-23
• 2.2.1 WOLFRAM 184 号模型21-22
• 2.2.2 NS模型22-23
• 2.2.3 BML模型23
• 2.3 模型可行性研究23-24
• 2.3.1 可行性分析23-24
• 2.3.2 需要解决的问题24
• 2.4 小结24-25
• 第3章 船舶紧急疏散特征分析25-31
• 3.1 船舶紧急疏散流程25-27
• 3.2 初始阶段27
• 3.3 离泊阶段27-28
• 3.4 航行阶段28-30
• 3.4.1 安全航速28
• 3.4.2 安全间距28-29
• 3.4.3 航行规定29
• 3.4.4 疏散效率29-30
• 3.5 小结30-31
• 第4章 船舶紧急疏散CA演化模型31-38
• 4.1 模型描述31
• 4.2 模型假设31-32
• 4.3 模型参数32-36
• 4.3.1 元胞空间32-33
• 4.3.2 元胞状态33
• 4.3.3 邻居状态函数33-34
• 4.3.4 边界条件34
• 4.3.5 更新规则34-36
• 4.4 数值仿真流程36-37
• 4.5 小结37-38
• 第5章 实例分析38-53
• 5.1 厦门港概况38-44
• 5.1.1 航道39-40
• 5.1.2 锚地40
• 5.1.3 厦门港泊位概况40-42
• 5.1.4 交通流特征42-44
• 5.1.5 主航道通航标准44
• 5.2 厦门港船舶紧急疏散数值模拟44-52
• 5.2.1 模拟范围与条件假设44-45
• 5.2.2 初始方案45
• 5.2.3 顺序改进45
• 5.2.4 迭代收敛45-46
• 5.2.5 仿真结果与分析46-50
• 5.2.6 对比验证50-52
• 5.3 小结52-53
• 第6章 总结与展望53-54
• 6.1 总结53
• 6.2 不足和展望53-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-58
• 附录58-60
• 在学期间发表的学术论文60

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 杨玉满;秦泗一;;极端天气下船舶的疏散顺序[J];大连海事大学学报;2012年02期

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本文编号：876040