摘 要

长江是目前世界上流量和运输量都名列前茅的河流，其运输体系在我国内河运输占据重要地位。

本文借助Arena仿真模拟软件，对南京-浏河段的和畅洲水道、口岸直水道中的落成洲段水道和福江沙水道进行分析，结合了其自然地理条件和航道水运现状，分析了不同汊道航行和不同场景下船舶的航运情况，对多种情况进行了比较分析，所得结果对于南浏段航道整治具有一定的指导意义。

论文主要研究了船舶排队仿真，研究结果表明：虽然现在的航道水平基本可以满足航运，但是随着经济和水运的发展还有船舶大型化的趋势，航道整治是非常有必要的。

关键词：Arena仿真；长江下游；通航策略

Abstract

The Yangtze River is currently one of the world's largest rivers in terms of flow and transportation volume, and its transportation system occupies an important position in China's inland river transportation.

In this paper, Arena simulation software is used to analyze the Hechang Zhou waterway in Nanjing-Liuhe section, the completed Zhou waterway and Fujiangsha waterway in the port straight waterway. Combined with its natural geographical conditions and waterway transportation status, the navigation conditions of ships in different branches and different scenes are analyzed, and various situations are compared. The results obtained have certain guiding significance for waterway regulation in Nanliu section.

The paper mainly studies the simulation of ship queuing. The results show that although the current level of navigation channel can basically meet the needs of shipping, with the development of economy and water transportation and the trend of large-scale ships, waterway regulation is very necessary.

Key Words：Arena simulation;The lower reaches of the Yangtze River;Navigation strategy

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究的背景及意义 1

1.1.1 研究背景 1

1.1.2 研究意义 1

1.2 国内外船舶交通流仿真现状综述 1

1.2.1 国内现状 1

1.2.2 国外现状 2

第2章 设计说明书 3

2.1 航段选择 3

2.2 设计目标 4

2.3 技术方案 4

第3章 数据搜集与分析 5

3.1 南浏段基本情况 5

3.1.1 南浏航道径流和输沙量特点 5

2.1.2 南浏航道潮汐特点 6

2.1.3 南浏航道主要航段水势特点 7

3.2 货物流量流向分析 9

3.2.1 货物流量 9

3.2.2 货物结构 10

3.2.3 货物流向 10

3.3 船舶交通流特征分析 11

3.3.1 船舶交通流量特征分析 11

3.3.2 船舶交通组成特征分析 11

第4章 模型 13

4.1 模型构建思路 13

4.2 仿真模型设计 13

4.2.1 模型假设 13

4.2.2 船舶到达模块设计 14

4.2.3 船舶吨位和类型模块设计 14

4.3.4 锚地设计 15

4.3.4 福姜沙航段通行设计 15

4.3.5 落成洲段水道通行设计 15

4.3.6 和畅洲水道通行设计 15

4.3.7 船舶离开模块 16

4.3 参数标定 16

4.4 模型实现 19

第5章 仿真实验 20

5.1 通航情景分析 20

5.1.1 影响因素分析 20

5.1.2 不同通航情景 22

5.2 不同情景下的船舶交通流分析 22

5.2.1 航道整治前 22

5.2.2 航道整治之后 23

5.3 仿真结果分析 24

第6章 总结与展望 26

6.1 设计结论 26

6.2 设计展望 26

参考文献 27

致谢 28

第1章 绪论

1.1 研究的背景及意义

1.1.1 研究背景

长江是目前世界上各种货物水运量最大、运输流量最繁忙的河流。长江南京以下河段位于长江三角洲地区，地理位置是天生的交通枢纽要点，上可连接长江上流，下可连接近海，发展江海联运，是长江航运主要承担大部分水运货物的航段，连接了众多的航运港口。

南京以下12.5m深水航道工程，是涉及“十二五”和“十三五”规划、长江经济带发展纲要的重点工程，投资庞大，工程规模是我国内河中最大的，其地理复杂程度和整治难度也是最复杂的。河段还处于“一带一路”的重点通航路线，深水航段也是长江干线中通过船舶平均吨位最大，取得最大经济效益，通航条件最好的，几乎承担了整个长江70%的水运运输量，年运量将近16亿吨以上。

南京12.5m深水航道是指从南京新生圩到太仓浏河口这一长为306km的一段，包括仪征、和畅洲、口岸直、福姜沙、通州沙、白茆沙等十二个水道。2010年以来，南浏河段已经进行了很多次航道整治，在2018年4月底，南京以下12.5m深水航道实现基本贯通，航道水深从10.5m提升到了12.5m，其中优良河段航宽可达500m，转弯半径为1500~3000米，部分河段收到自然条件限制，单向航道通航宽度只能达到230~260m。仪征水道和通州沙水道还没办法完全控制其边界，水道水流还处于控制调整的阶段，极不稳定；和畅洲水道、口岸直水道和福姜沙水道则有航宽不够的问题。这些航段在5万吨级以上船舶通过时，有时就需要排队，等大型船舶单向通过后，其他较小船舶才能实行正常的单向通行。

1.1.2 研究意义

设计出来的船舶交通流排队仿真模型可以模拟出船舶排队的时间、长度，得到的数据可以用来评价河段整治前和整治后的区别和影响，还可以通过仿真得到的结果来模拟整治方案的效果。

另一方面，该设计可以给类似的下游分汊航段的仿真模型提供借鉴，具有一定的理论意义。

1.2 国内外船舶交通流仿真现状综述

1.2.1 国内现状

关于船舶排队仿真的文献中，部分都是进出港口船舶排队的仿真。张行健^[1]根据离散系统仿真的原理，结合排队论基本理论及相关指标，通过对服务台参数、船舶到达率和泊位服务率的参数的确定从而对港区通过能力进行仿真计算。钟鸣，李晨辉，刘少博^[2]利用M/M/C排队模型建立多个服务台排队系统，模拟船舶在三峡大坝锚地排队的过程以获得船舶排队的平均等待时间、平均队长等。 张静^[3]提出建设航道避让区，利用Arena仿真建立配备避让区的船舶进出散货港作业仿真模型。黄海鸥，张玮，李骁春^[4]把排队论研究方法引入船闸研究，建立双顾客等级的M/G/K服务系统排队模型。曹兴飞^[6]操纵M/M/C排队模型和Arena仿真确定了船舶抵达港口符合泊松分布，泊停服从二阶爱尔朗分布。