[发明专利]进港航道通过能力计算模型及预测仿真方法

说明书

技术领域

本发明属于交通信息工程及控制领域，特别是一种进港航道通过能力(饱和度)计算模型及预测仿真方法，用来对进港航道未来通过能力(饱和度)进行预测。

背景技术

港口是一个由码头、航道、锚地、装卸系统等组成的综合性港航服务系统，在港口的远景规划和设计中，必须站在系统的高度来研究和分析问题。在这个港航服务系统中，有非常重要的一个子系统——通航环境子系统。通航环境子系统是由自然环境和交通环境组成的，通航环境子系统的安全性和可持续发展性，直接关系到整个港口生产的安全性和港口的可持续发展。港航服务系统是一个动态的系统，这个系统的各个组成部分会随着时间和空间的变化而发生相应的改变。作为其中的一个子系统——通航环境子系统也会随着港口的吞吐量、港口航道、航道通航能力、港口水域的交通流等因素的变化而发生相应的变化。在港口规划和设计中，不仅仅需要了解整个系统的当前状态，而且他们也关心这个系统未来的状态。

发明内容

本发明的目的是提供一种分析船舶进出港数据，总结出港口的船舶到达规律，对历史数据进行拟合，寻找船舶到达规律，从而建立航道通过能力预测的数学模型，并根据港口的现状对数学模型进行验证，确定饱和度的指标体系，最后运用该数学模型预测主航道通过能力，并以此来规划未来港口主航道的参数值的进港航道通过能力(饱和度)计算模型及预测仿真方法。

为了实现上述目的本发明包括以下步骤：

第一步骤：建立船舶到港规律数学模型：根据船舶进出港口的资料进行统计分析，对历史数据进行拟合，并采用卡方检验法进行检验，寻找船舶到达规律，建立船舶到达规律的数学模型；

第二步骤：建立受限航道通过能力的数学模型：根据受限航道的通航特点，综合考虑航道、船舶、水文、气象等要素，建立受限航道通过能力的数学模型，包括建立用于受限航道静态通过能力计算的领域模型、用于受限航道动态通过能力计算的休假排队模型，通过上述模型计算出航道饱和状态下的通过能力，评价当前航道饱和度；

第三步骤：建立系统仿真模型：仿真系统是基于港航系统的特征、主航道船舶交通流特征建立的用于对港航作业以及主航道船舶交通流进行仿真模拟的一个系统，根据仿真系统的特征，确定系统工作流程系统工作流程，通过输入计算参数，包括仿真时段参数、船舶平均到达率、系统参数、航道参数、泊位参数等，系统运行过程中和运算结束后可以提取到实时船舶信息、实时船舶队列信息、泊位信息、航道饱和度等参数。

本发明首次研究受限航道通过能力(饱和度)的理论模型，模型的应用不仅能为港口主航道的规划和设计提供有力的技术支撑和科学数据，而且对保证港口生产作业的安全，提高港口资源的综合利用率，保障港口水域具有良好的通航环境和通航秩序，推动港口的可持续发展具有非常重要的现实意义。本发明的应用对提升港口的国际地位和科技创新能力具有十分重要的意义，为港口的和谐、可持续发展具有较强的现实指导作用。

附图说明

图1为本发明实施例统计拟合图

图2为本发明航道通航时间转换示意图

图3为本发明船舶进港排队模型图

图4为本发明仿真计算流程图

图5为本发明仿真系统体系结构图

图6为本发明系统工作流程图

图7为本发明实施例系统启动后的界面

图8为本发明实施例参数配置主界面

图9为本发明实施例系统参数配置界面

图10为本发明实施例实时的船舶动态信息

图11为本发明实施例船舶队列的实时变化状况

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明的具体步骤是：

第一步：建立计算模型，根据受限港口航道的具体情况建立该处船舶通过能力的数学模型；

第二步：采集该水域的3-5年的交通流数据，进行数值分析，得出该地船舶流的各种分布规律。

第三步：在第二步的基础上基于排队论的基本原理，建立该处的在有泊位服务水平限制情况下的排队论模型，预测该港口的泊位饱和服务能力；

第四步：利用计算机建模与仿真的基本原理建立综合港航仿真系统，进行港口、航道系统通过能力和交通流的仿真预测。