摘 要

在世界水路运量的不断提高和船舶大型化发展趋势的影响下，单纯地提高航道的水深条件、通航水宽等航道硬性条件往往也难以改善一些受限航道水域的堵塞状况，给航运企业及其服务行业造成明显影响。本文将通过提出一种受限航道水域的船舶分组调度策略来改善这一情况。通过建立船舶通过时间、等待时间、船舶吨位通过率等船舶调度特征为基础的受限航道船舶分组调度策略性能指标的船舶交通航行状态评价机制，然后建立分组调度算法，将分组调度算法和FCFS模式在Arena进行模型仿真实验，最后将分组调度结果与先到先服务等传统的调度方法在已建立船舶交通航行状态评价机制上进行各项指标参数的对比，得出更好的分组调度策略。

关键词：受限水域； 分组调度策略； 船舶等待时间 ；模型仿真

Abstract

Under the influence of the continuous improvement of the world's waterway traffic and the development trend of the large-scale ship, it is difficult to improve the congestion condition of some restricted channel waters by simply improving the water depth condition and navigable water width of the channel. Its service industry has a significant impact. This paper will improve this situation by proposing a ship dispatching strategy for restricted waters. Through the establishment of the ship traffic navigation condition evaluation mechanism of the restricted channel ship dispatching strategy performance index based on the ship scheduling characteristics such as ship passing time, waiting time and ship tonnage passing rate, the packet scheduling algorithm is established, and the packet scheduling algorithm and FCFS model Finally, such as group scheduling result and first-come-first-served service, the traditional scheduling method is compared with each other in the evaluation mechanism of ship navigation and navigation status, and a better group scheduling strategy is obtained.

Key Words：limited waters； group scheduling strategy ；ship waiting time； model simulation

目 录

第一章 绪论 1

1.1国内外研究现状 1

1.2 研究意义 2

第二章 受限航道水域通航条件及交通流 3

2.1 受限航道概念 3

2.2受限航道内船舶交通流特征及参数 4

2.2.1受限水域航道船舶交通流特征 4

2.2.2受限水域航道船舶种类 4

2.2.3 船舶到达率 5

2.3受限航道水域船舶及通航条件参数 6

2.3.1船舶安全距离 6

2.3.2船舶富余水深 6

2.3.3船舶和航道数据设定 7

2.4受限航道水域船舶乘潮问题 7

第三章 调度策略的性能评价指标及FCFS运行流程及仿真 9

3.1调度策略性能评价指标 9

3.1.1船舶吨位通过率 9

3.1.2船舶平均等待时间 10

3.1.3 船舶安全指标 10

3.2 FCFS通过受限水域航道的运行流程及特征 10

3.3 FCFS运行模式仿真及结果分析 12

3.3.1 计算机仿真 12

3.3.2 FCFS的仿真 12

3.3.3仿真结果分析及调度性能评价指标分析 14

第四章 分组调度算法及性能评价指标比选 16

4.1分组调度算法分类 16

4.1.1基于优先级的调度算法 16

4.1.2加权轮询调度算法 16

4.1.3基于延时的调度算法 16

4.2基于优先级的分组调度策略的优先级设置及流程 17

4.2.1优先级设置 17

4.2.2基于优先级的船舶分组调度策略流程 19

4.3涨潮落潮期船舶分组调度 21

4.4基于优先级的分组调度策略仿真及调度性能指标比选 22

4.4.1基于优先级的分组调度策略仿真 22

4.4.2调度性能指标比选 23

第五章 总结 25

参考文献 26

致 谢 27

第一章 绪论

航道作为船舶进出港口泊位的唯一途径，是决定港口吞吐能力、服务水平等的主要因素，且在水路运量的不断提高和船舶大型化发展的影响下，船舶吨位不断增加，船舶吨位的不断增加对航道水深条件、航道走向、通航水宽等安全通航要素提出了更高的要求，现有航道条件与通航需求的严重不匹配将导致大量的船舶压港、滞港现象发生，给航运企业及其服务的行业造成明显影响。由于通航水深和通航水宽的制约，受限航道限制了船舶通航的时间窗口和通航速度，是制约整个航道通过效率的瓶颈之一。

基于受限航道的制约因素，通过对船舶合理的调度，可以最大限度的利用现有资源，提高船舶通过效率，减少大量船舶压港、滞港的现象。现有的调度策略以先到先服务为主，该调度策略简单、易操作，但对提高航道通过效率作用较小。分组调度是通过一定的规则将到达船舶分组，并对分组船舶进行合理调度，用以降低船舶在航道入口处的等待延时，提高航道通过效率。

本文将在船舶交通理论、最优化方法、分布式算法的基础上，设立分组调度策略性能评价指标，用以对船舶不同调度策略进行评价比选得到影响调度效果的主要参数，分析受限航道特征条件，构建适用于受限航道的船舶分组调度模型，用以提高航道的吨位通过率，提高受限水域航道的通航效率和港口的运作效率，为受限航道的船舶调度提供参考。

1.1国内外研究现状