1.1研究目的

2003年，三峡水利枢纽开始蓄水，三峡双线五级船闸也随之投入试运行。三峡成库后，形成了670公里的优质库区航道，水运成为长江上游地区运输方式的首选。早期的设计认为三峡船闸达到一亿吨的航运标准设计值要到2030年，然而到了2011年便提前达到该设计值，日益增长的船闸过坝需求和船闸及升船机通过能力不足的矛盾，已经成为三峡通航的主要问题。

目前对长江干线过坝船舶采取分水域的联动控制，在坝上游及坝下游设置船舶排序以及分区待闸，使得整个三峡附近水域航道和三峡船闸保持通畅和规律。对于三峡船闸坝上河段的船舶，自云阳长江大桥开始进行过坝排序，并安排待闸，因而在联动控制的现状下，基于船舶类型，有必要对于坝上河段的上行、下行船舶流建立特征模型并进行特征分析，同时，基于锚地等待服务，在时间、空间上综合分析坝上河段的船舶流在各个待闸水域的行为特征，从而找出在各个特征下过闸船舶流行为与待闸区域分配管理的不足，并基于Arena仿真模拟软件，对下行船舶过闸前的调度行为进行仿真，优化过闸船舶分段管理、排序及待闸分配的调度行为。

1.2国内外研究现状

1.2.1船舶过闸的运输组织系统

国内一部分学者以三峡大坝船闸为主要研究对象，文献[1]主要基于仿真软件SIVAK建立三峡船闸仿真模型，分析船舶待闸时间，研究过闸调度策略，提高船闸通过能力；文献[2]通过分析三峡船闸运行过程的各个环节所需时间，根据船舶进闸及移泊时间相关因素，采用规范公式测算船舶采用依次进闸和并排成组两种组织方式下的三峡船闸日运行闸次数；文献[5]建立了三峡枢纽运输系统运输组织方案论证与优化的家算计仿真模型，得出翻坝船舶比例和待闸锚地等待时间、排队长度的关系。另一部分学者，基于三峡大坝过闸的联动控制组织系统，研究船舶到达规律，文献[11]利用M/M/C排队模型，引入排队论方法，将船舶在三峡坝上锚地排队待闸到离开锚地的过程构建为随机输入多服务台排队系统，使用不同的船舶到达率和锚地服务率参数,开展模型敏感性分析；文献[13] 提出基于船舶流概念的内河船舶运行规律分析方法；文献[18] 提出内河桥区船舶交通流量分析的数学方法, 分析了内河船舶的抵达分布规律，并使用双侧检验的方法对泊松分布参数进行了假设检验。

1.2.2船舶流统计分析模型

国内对于船舶交通流的统计分析，一部分学者主要以研究预测模型为主，文献[3]分析了几种船舶交通流量及其预测方法的特性，以便船舶交通流提出较为系统的预测方法 ；文献[4]运用统计学和预测学理论构建船舶交通流特征统计分析模型和预测模型；另一部分学者通过统计分析数据，进行船舶交通流的仿真分析，文献[6]应用统计学方法分析船舶属性的统计信息，拟合船舶船长，船速，船间距的分布规律，进行长江桥区的船舶交通流航迹仿真分析。国外近些年来，日本学者对这方面研究较深入，重点在基于船舶交通流量的仿真模型研究。

1.2.3船舶流行为特征模型

国内，一部分学者基于对船舶流的统计分析，研究并建立船舶流行为特征模型，文献[12]通过向相关海事机关、港口管理部门和船公司开展问卷调查，建立了分别针对海事主管机关、港口调度部门和船舶公司需求的船舶交通流特征表达/表征模型。另一部分学者通过船舶流行为特征模型出发，分析交通流的影响因素；文献[8] 从水域船舶交通流的数量、时空特性和成分构成等行为特征出发分析船舶交通流，并根据船舶交通流的时空特性和自身构成等特征分析船舶交通流的影响因素。