船闸交通流模型与服务水平研究

摘要

船闸是水路交通运输中最重要的通航设施之一，由于其不能连续通过船舶的特点，其通过能力相对于航道上的要小，往往是决定整个航段通过能力的主要因素，是整个航道水运的薄弱环节。在江苏省交通科学研究计划项目(02Y017)的资助下，本文基于船闸运行的认识和船闸运行资料的调查统计，从交通运输工程的角度，采用系统分析、理论与实际相配套、定量和定性分析相结合的研究方法，对船闸交通流相关问题进行了研究，建立了船闸交通流排队模型，讨论了船闸服务质量的评价问题，通过模型的应用，最终建立了“质”与“量”相结合的船闸通过能力评价体系。 本文的主要工作及创新成果如下： (1)基于随机统计理论和复杂度理论，指出统计交通流稳定是判定统计时间单位是否合理的依据，提出了确定交通流统计时间单位的3个判据，并以京杭运河交通情况为例计算得到航道交通流统计的最小时间单位约为50分钟。 (2)基于内河船闸交通组织特性的分析，引入组合船队的概念，将船闸交通流特性分析的样本个体简化为2个等级的船队：并基于大量资料数据的统计，分析了船闸交通量在时域和空间的不平衡变化特性和周期性规律，确定了交通流特性统计分析的样本采样方法。 (3)分析了船闸交通流的到达规律，讨论了船闸一次过闸时间的随机特性，确定船闸交通流模型为带有2个顾客等级的M/G/K排队模型，并利用施桥船闸的运行资料验证了模型的有效性。 (4)分析了船闸通过能力的特点，明确了船闸通过能力的评价内容，指出船闸通过的“量”和“质”是相互联系的，并分别体现了船闸的效益和船舶的效益，需将两者结合起来，利用通过量和服务水平共同评价船闸的通过能力。 (5)借鉴收费站通过能力的研究成果，结合船闸的运行特点，提出了船闸服务水平的有效度量指标和划分标准，并通过船闸交通流模型的应用，将船闸通过的绝对船舶交通量和船舶过闸的质量联系起来，最终确立了关于船舶过闸的“质”和“量”、船闸的绝对负荷程度和相对负荷程度的船闸通过能力综合评价体系。对施桥船闸通过能力进行了实证分析，结果表明施桥船闸的服务水平较低，船闸需要扩建。

目录

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前言

论文说明：图表目录

声明

第一章 绪论

1.1研究的背景和意义

1.2船闸通过能力研究的进展

1.2.1船闸通过“量”的计算

1.2.2船闸通过“质”的研究

1.2.3船闸通过能力评价中存在的问题

1.3船闸交通流模型

1.3.1交通流理论

1.3.2交通流分析统计时间单位

1.3.3船闸交通流模型研究状况

1.3.4船闸交通流研究存在的问题

1.4本文研究的思路和主要内容

第二章 理论基础及研究资料

2.1系统复杂度

2.1.1复杂度的研究进展

2.1.2复杂度的计算

2.2排队论

2.2.1排队论的研究方法

2.2.2 M/G/K模型排队性能指标的求解

2.3统计假设检验方法

2.3.1概率统计分布的检验

2.3.2统计样本差异显著性的检验

2.4本文的资料

2.4.1京杭运河的地理条件

2.4.2京杭运河船闸的运行资料

2.4.3京杭运河船闸的过闸组织

2.5小结

第三章 交通流统计时间单位的确定

3.1合理的统计时间单位的判据

3.1.1统计交通流非线性稳定

3.1.2时间单位内计数分布同间隔时间分布对应一致

3.1.3相近时间单位的交通流具有统计稳定性

3.2最小统计时间单位的确定方法

3.2.1L-Z复杂度确定的合理时间单位

3.2.2间隔时间分布和计数分布一一对应确定的时间单位

3.2.3不同时间单位统计交通特性的相对稳定性

3.3 结论

第四章 船闸交通流排队模型

4.1交通流特性统计分析样本的选择

4.1.1统计样本个体的确定

4.1.2样本空间的选取

4.1.3样本容量的确定

4.2交通流的到达规律

4.2.1 Ⅱ级船队到闸的规律

4.2.2 Ⅰ级船队到闸的规律

4.3船闸一次过闸服务时间分析

4.3.1船闸服务时间的随机性分析

4.3.2船闸服务时间的分布规律

4.4船闸交通流的排队模型

4.5施桥船闸交通流排队模型的验证

4.6 本章小结

第五章 船闸通过能力的评价

5.1船闸通过能力评价的方法

5.1.1船闸通过能力的特点

5.1.2船闸通过能力评价的内容

5.1.3船闸通过能力评价的指标

5.2船闸服务水平的评价

5.2.1船闸服务系统的质量性能指标

5.2.2船闸服务水平的有效度量指标

5.2.3船闸服务水平的划分标准

5.3船闸通过能力的计算

5.3.1一次过闸平均吨位G的确定

5.3.2船闸开放闸次数n的确定

5.4船闸服务水平和通过能力大小的关系

5.5施桥船闸通过能力评价的实证研究

5.6小结

第六章 结论与展望

6.1主要的研究成果

6.2研究的创新

6.3进一步研究工作的设想

参考文献

附件：复杂度计算程序

致谢

作者简介及攻读学位期间发表的论文