内河航运流量预测与船闸调度模型研究

发布时间：2020-03-20 17:59

【摘要】：浙江省内河流众多,内河航运资源丰富,随着经济的快速发展,内河的船舶流量也越来越大,航道拥堵现象日益严重。拥堵现象通常是由船舶数量超过内河航道原有的设计通航能力而产生,较多集中在船闸位置。为降低浙江省内河拥堵现象的发生频率,改善内河航运环境,有必要对其进行规划、调度方面的研究。船舶交通流预测可为内河航运的规划、调度提供依据,因此对船舶交通流预测进行研究具有必要性。扩建或新建船闸不仅需要消耗大量的人力、物力,而且需要占用大量社会资源。与之相比,从调度管理的角度出发提高通航能力可有效减少资源占用,具有较高的经济效益和社会效益。本文在分析比较多种交通流预测方法的基础上,建立了GM-BP-Markov组合预测模型。首先,针对船舶交通流数据样本信息不完全、容量小的特点,利用灰色理论建立GM(1,N)模型;其次,通过引入BP神经网络建立GM-BP预测模型,以此改善对非线性数据的预测效果;最后,为进一步完善GM-BP预测模型对具有波动性数据的预测,建立GM-BP-Markov组合预测模型。本文还建立了上下游船闸联合调度模型。该模型主要考虑了闸室面积利用率和平均待闸时间两个综合评价指标,并根据过闸船舶数量对指标权重进行划分。在模型求解时,介绍了各约束条件的实现过程,并对闸室编排部分进行详细阐述。最后,通过MATLAB对该联合调度模型进行仿真,结果表明该模型具有较好的可行性。本文所建立的关于船舶交通流的GM-BP-Markov组合预测模型,同样对其他领域具有“少样本、非线性、波动性”特征的数据预测有一定的借鉴意义。本文建立的上下游船闸联合调度模型,不仅可为浙江省或其他类似内河航道船闸调度优化提供参考,而且也可为今后类似问题研究提供一定的理论依据。
【图文】：

交通流,速度关系,船舶交通,密度

当某个参数确定即可得出另外三个参数的关系。逡逑在某一航道中航道宽度确定，船舶的交通流速度与其交通流密度之间的关系逡逑如图２．１。船舶交通流密度越大，船舶交通流速度越小。因此可知，若想提高该逡逑航道的船舶交通流量，需对船舶交通流速度进行设定，使得航道中船舶交通流密逡逑度处于一个合适的范围之内。逡逑▲逡逑１邋＾逡逑Ｌ逡逑船舶交通流密度逦ｐ逡逑图２．１船舶的交通流密度与其速度关系图逡逑１４逡逑

船舶交通,交通流,流量关系,密度

逑在某一航道中航道宽度确定，船舶的交通流密度与其交通流量之间的关系如逡逑图２．２。初始阶段，船舶交通流密度越大船舶交通流量也会越大；而当船舶交通逡逑流密度过大时，航道会发生拥堵，，船舶交通流密度继续增大船舶交通流量反而会逡逑随之减小。由此可知，为使得航道中船舶交通流量较为合理，应将船舶交通流密逡逑度设定在一个合理范围之内。逡逑４逡逑Ｑ逡逑＾Ｉ１ＵＬ＼逡逑ｒ邋＼，逡逑船舶交通流密度逦ｐ逡逑图２．２船舶的交通流密度与其流量关系图逡逑在某一航道中航道宽度确定，船舶的交通流速度与其交通流量之间的关系如逡逑图２．３。初始阶段，船舶交通流速度越大，船舶交通流量也越大。而当船舶交通逡逑流量达到某一峰值Ｑｍａｘ后，船舶交通流速度继续增大，而船舶交通流量反而减逡逑小。逡逑▲逡逑度逦＼逡逑｝＼邋＾ｍａｘ逡逑＾—逦？逡逑交通流逡逑图２．３船舶的交通流量与其速度关系图逡逑１５
【学位授予单位】：浙江工商大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：F552

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