论文总字数：33025字

摘 要

江苏省船闸大多处于繁忙运行状态，经常出现过闸拥堵的情况，合理的调度规则可以提高船闸的运行效率，对物流运输与社会发展具有积极影响。本文总结分析了国内外船闸调度研究现状，对船舶过闸的正常调度、优化调度以及应急调度规则进行了归纳总结。根据江苏省15所典型船闸2018年的过闸数据，分析了闸室有效面积利用率和船舶待闸时间分布，总结了江苏省船闸的运行现状。运用Matlab软件建立了基于优先级规则和先到先过规则两种规则的船闸交通仿真模型，使用谏壁船闸2018年的过闸船舶数据进行仿真，根据船闸交通仿真模型的仿真结果，对比分析了两种调度规则下的闸室有效面积利用率和船舶待闸时间分布，总结不同调度规则的特点和适用条件。

最后得出对于交通量较大的繁忙船闸更适用于基于优先级的调度规则。基于优先级的调度规则可以提高繁忙船闸的闸室利用率，减少船舶的待闸时间，从而提升船闸运行效率，缓解过闸拥堵的情况。

关键词：船闸调度；数据分析；闸室有效面积利用率；待闸时间；交通仿真

Abstract

Most ship locks are in a busy running state in Jiangsu province, and they often occur the situation of congestion. A suitable scheduling rules can not only improve the operation efficiency of ship lock, but also have a positive impact on logistics transportation and social development. This paper summarizes and analyzes the research status of ship lock schduling at home and abroad, and summarizes the normal schduling, optimal schduling and emergency schduling rules of passing the ship lock. Based on the data of passing locks of 15 typical locks in Jiangsu province in 2018, the relative utilization rate of lock chamber and the delay of ship are analyzed, and the operation status of ship locks in Jiangsu province is summarized. Using Matlab to establish the traffic simulation model of locks based on priority rule and first-come-first-pass rule, and the ship data of Jianbi ship lock in 2018 was used for simulation. According to the simulation results of the traffic simulation model of locks, the relative utilization rate of lock chamber and the delay of ship under the two scheduling rules were compared, and the characteristics and applicable conditions of different scheduling rules were summarized.

Finally, it is concluded that the scheduling rules based on priority are more suitable for busy locks with large traffic volume. The scheduling rules based on priority can improve the relative utilization rate of lock chamber of the busy ship lock, reduce the delay of ship, and improve the operation efficiency of ship locks, and relieve the congestion of locks.

KEY WORDS: Ship lock scheduling; Data analysis; Relative utilization rate of lock chamber; Delay; Traffic simulation

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究目的 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 调度算法 2

1.2.2 调度模型 2

1.2.3 单闸调度模式 3

1.3 主要研究内容 6

1.4 技术路线 7

第二章 全省主要船闸运行现状 8

2.1 江苏省船闸基本情况 8

2.2 全省典型船闸介绍 10

2.3 船闸运行数据分析 13

2.4 本章小结 25

第三章 交通仿真 27

3.1 基于优先级规则 27

3.1.1 整体流程 29

3.1.2 三个子问题 30

3.1.3 程序简介 30

3.1.4 仿真结果 31

3.2 基于先到先过规则 32

3.2.1 整体流程 32

3.2.2 规则简介 33

3.2.3 仿真结果 34

3.3 对比分析 35

3.4 本章小结 36

第四章 总结 37

参考文献 38

致 谢 39

第一章 绪论

1.1 研究目的

水运的优点是运量大、成本低、运距长，在现代化建设中具有十分重要的作用。在水运中，船闸则起着至关重要的作用。船闸调度的目标是在满足过闸交通需求的前提下，合理安排船舶过闸的次序与闸次调度的时序，并确定任意闸次内任意船舶在闸室内的空间位置。优良的船闸运行调度规则可以提高闸室利用率，减少船舶的待闸时间，最终提升船闸的运行效率，对物流运输与社会发展具有积极影响。

江苏省内的船闸大都处于繁忙运行状态，经常出现船舶过闸拥挤状况，降低了水运效率。同时，各船闸的运输管理主要依靠相关规定进行单闸自主管理，运调过程中对船闸周边区域内其他航道及外单位、外系统所辖闸坝的运行情况和拥堵状况并不了解，导致上下游、干支流船闸运行的协调性较差、突发状况下调度联动性不强。目前全省尚未建立统一的运行调度管理办法，大部分船闸的运行调度主要采用静态的公平与效率优先原则，尚未考虑基于船闸的交通负荷或拥堵状态对运行调度规则进行动态优化，以适应现阶段船闸交通繁忙、易拥堵的特点。

随着社会的不断发展，对水运的需求也在增加，同时内河水运基础设施建设所面临的资源和环境约束日益趋紧，伴随着交通基础设施的物联网化和智能化，急需通过管理机制创新和流程再造，规范船闸运行调度规则，优化船闸交通组织方案，建立统一的、规范的、科学的、协同的全省交通运输船闸运行调度规则，以便有效提高船闸的运输效率，为江苏经济高质量发展提供必要的运输保障服务，亦为水运供给侧结构性改革和智慧航道发展提供新动力。

1.2 国内外研究现状

国内外对于船闸调度问题，基于不同目的提出了多种调度方法。多数船闸采用先到先通过的方法，这种方法可以保证船舶过闸的公平性，但过闸效率通常不高。为提高船舶过闸的效率，国内外提出了许多的优化调度方法，多数都是按照需求进行优先级的排序，优先级高的船舶优先过闸，这样做可以提高船舶的过闸效率，却牺牲了一定的公平性。

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