基于AIS大数据耦合分析的沿海港口泊位利用率研究

针对我国沿海港口能力供给水平数据跟踪方面长期存在的时效性差、人为统计过程中易出现错漏等诸多问题,分析传统泊位通过能力统计失真的具体原因,提出将泊位利用率作为评价港口服务水平的表征指标,依托地理信息系统(GIS)平台和基于船舶自动识别系统(AIS)等数据耦合的空间拓扑分析,综合考虑空间关系、航速特征、经留时间等影响因素,研发基于AIS大数据的泊位利用率算法模型,并以上海港2019年集装箱泊位利用率为例进行算法验证。结果表明,所提出的泊位利用率算法模型是可信的;提供了一种能够反映客观实际、定量分析判断港口服务水平的技术手段,可为政府部门长期动态监测港口能力与运输需求互动平衡关系,支撑政府部门决策港口发展重点和建设时序,避免空间资源浪费、重复建设、能力过剩等问题提供技术支撑。

集装箱港口多码头泊位联合分配优化研究

多码头泊位联合分配是港口资源整合、提升服务水平的重要手段。针对集装箱港口多码头泊位计划,考虑不同码头泊位条件、岸桥能力等因素,构建多码头泊位-岸桥集成分配数学模型。设计改进灰狼算法(IGWO),利用离散化映射进行编码设计,基于优胜劣汰法实现种群动态进化。设计算例,将IGWO与果蝇算法和粒子群算法进行对比。结果显示:IGWO算法优化结果分别提升16.6%和21.1%;利用IGWO对不同船舶到港密度泊位算例进行求解,其中,多码头泊位分配可有效减少总时间成本及延误船舶数量,节省岸线资源约10%。结果表明:设计的模型及算法可有效解决多码头泊位联合分配问题。

基于CSA-AFSA算法的集装箱港口连续型泊位分配优化

为提升集装箱港口运营效率,笔者研究了考虑潮汐因素与泊位偏好的连续型泊位分配问题。引入了船舶时空矩形不可重叠约束和潮汐时间窗约束,构建以最小化船舶等待、延迟离港、泊位偏离以及在港期间油耗费用和最小为目标的混合整数线性规划模型;根据模型特征,采用CPLEX求解软件、鱼群算法、布谷鸟搜索算法和布谷鸟鱼群混合算法进行求解,以计划周期为36 h的20个不同规模的船舶到港数据为研究算例,通过算例求解得到符和潮汐时间窗、泊位偏好等要求的泊位分配方案。算例求解表明:算例规模较小时,CPLEX可以在较短时间内求出最优泊位分配方案;算例规模较大时,CPLEX求解时间较长,布谷鸟鱼群混合算法可以在平均3 min内求出与CPLEX差距为0.39%~4.20%的次优解;不同算法间的对比表明,布谷鸟鱼群混合算法求解能力更优,混合算法所得泊位分配方案中,乘潮船舶的进出港时刻均在潮汐高水位时段,且85%以上的船舶在偏好泊靠点200 m内接受装卸服务。

考虑移泊作业的散货港口泊位分配优化

为提高散货港口的服务水平,实现泊位资源的充分利用,研究了考虑移泊作业的泊位分配优化问题。针对一单港池连续泊位的散货码头,考虑船舶吃水深度等现实约束,重点为一些船舶设计了减载移泊和让位移泊的泊位优化方案,兼顾作业移泊的现实需求,建立了以所有船舶在港时间最小为优化目标的泊位分配模型,并设计融入了变邻域思想的改进遗传算法进行求解,最终得出最佳的泊位分配方案。通过与CPLEX求解过程进行比较,验证了本文算法的有效性;设计了敏感性分析实验,分析了不同的大型船舶占比和不同的船舶进港时间间隔给泊位分配带来的影响,可为散货港口实际泊位分配作业提供决策支持。论文在已有研究的基础上增加考虑了让位移泊和作业移泊两种作业,研究成果有助于降低船舶在港等待的时间,提高港口泊位资源的利用率,为散货港口泊位分配计划的制定提供一个新的思路和一定的借鉴意义。

港口船舶尾气排放量及泊位调度优化研究

为加强绿色港口建设、降低港口污染排放水平,基于海量船舶自动识别系统(AIS)数据挖掘船舶运行规律并应用分布式运算获取港口船舶污染物典型排放量及分布特征。结果表明,两种主要污染气体SOx和NOx呈现相似的变化趋势且船舶排放的尾气大多集中在泊位以及主航道上。经相关性分析发现,船舶活动水平因子与船舶尾气排放量呈显著正相关关系,船舶的到达数量及在港口的作业时间影响着泊位区域的污染水平。最后,针对现有的港口船舶调度机制和港口基础条件,基于AnyLogic建立仿真模型对港口泊位配置数量进行优化,有效降低了港口船舶的尾气排放量,为绿色航运提供了一种新的方案参考。

基于RTK与5G技术的港口靠泊系统研究

国际海上贸易日益增长的需求,促使船舶和港口朝着智能化、高速化、低碳化的方向迅速发展。而运输货物的超大型船舶的安全进出港及靠离泊成为迫切需要关心的问题。通过对船舶进出港问题的研究,提出了基于RTK技术和5G技术多传感器融合的港口靠泊系统。该系统通过RTK精准定位船舶和港口停泊节点的位置,通过5G实时同步船舶与停靠点的相对位置信息,为船舶进出港和靠泊过程提供精准引航,这对船舶进出港一体化的管理,提高靠泊作业的效率和安全系数起到了重要作用。

关于泊位通过能力失真的原因剖析及合理评估泊位服务水平的建议

沿海港口是我国交通市场化程度最高的领域,码头能力水平与市场经济运行息息相关。目前,沿海港口部分泊位实际完成货物吞吐量远超泊位通过能力统计值,呈现“超负荷”运行现象,一方面反映出现行能力统计方式的不适应性;另一方面“超负荷”运行是否带来生产安全问题也值得关注。立足保障重要战略物资海运供应链稳定、安全,支撑打造大宗货物战略储备基地,提升民生物资应急调配能力等要求,详细梳理了泊位通过能力的规范设计算法和现行统计规则,针对“超负荷”运行现象,重点分析泊位通过能力统计失真的原因等,提出了利用“泊位利用率”指标表征泊位能力的建议。为合理认识和研判码头通过能力,把握我国沿海港口实时发展、真实动态,实现合理决策、科学管理提供技术参考。

涌浪作用下港内大型集装箱船运动特性数值研究

随着船舶大型化和港口建设深水化发展,外海不同周期波浪作用下大型系泊船泊稳问题与小型系泊船相比出现了新的特点。为此,利用数值模型方法研究了在不同入射角度和周期的涌浪作用下港内大型系泊船的水动力响应,针对系泊船的泊稳情况探讨了船舶的运动规律和运动特性。研究发现,在涌浪周期较大的情况下,限定波高的泊稳标准不足以用来确定系泊船的正常作业条件,港内泊船的水平运动(纵荡、横荡和艏摇)极易超出运动标准值并影响装卸作业效率,并且船舶的水平运动表现出主要由次重力波主导的低频运动特性,而垂直运动(垂荡、横摇和纵摇)表现出主要由短波主导的波频运动特性。

基于雷达观测量化控制实现船舶自力靠泊操作

为有效把控船舶自力靠泊,减少判断失误,基于理论研究的基础,通过靠泊操纵实践,结合靠泊过程中的操纵手段和变量因素,通过对雷达标绘参数的精准设定,使自力靠泊操作基于雷达观测量化控制。讨论靠泊过程中应注意的相关问题,提出对应的解决思路,把握最佳操纵时机,利用车、舵、锚、缆的相互配合,合理掌控船身摆位、入泊角度、抵泊余速、用锚时机、带缆顺序等关键因素,保障船舶在有流港实现安全稳定自力靠泊。

时间窗限制下泊位分配问题的约束规划模型

针对集装箱港口中船舶服务及作业时间在时间窗约束下的泊位分配问题,考虑船舶载重不同而产生的优先级,并把这种优先级反映到在港时间上,分别以最小化卸船完工时间为目标建立了约束规划模型和混合整数规划模型.研究结果表明:约束规划技术在求解时收敛速度快.通过数据试验证实了约束规划在港口调度如泊位分配问题中的可行性和有效性.

时间窗限制下港口泊位优化分配问题模型

提出新的离散型泊位分配模型,对船舶在港口内的服务时间和港口内泊位的可用时间都考虑了时间窗约束,并在目标函数中考虑了船舶的不同服务时间价值,基于模拟退火算法设计了相应的模拟退火算法进行问题的计算和分析。算例表明,求解大规模问题时,在求解质量和计算时间上要优于CPLEX软件,所提出的优化方法将有助于帮助繁忙港口提高泊位等资源运营管理的效率。

东营港扩建工程码头船舶靠离泊数值模拟研究

通过对东营港扩建工程码头2种设计代表船型的进出港和靠离泊操纵数值模拟,分析风、浪、流等环境条件对船舶操纵的影响,论证船舶进出港和靠离泊的安全性,验证水域布置的合理性,为工程建设、船舶操纵和港航管理提供科学依据。

岸桥并行作业效率约束下泊位与岸桥集成分派

针对多个岸桥并行作业时的相互干扰而影响岸桥工作效率的问题,研究了岸桥并行作业效率约束下船舶作业泊位分派和岸桥分配优化的方法。建立了以船舶在港惩罚成本最小为目标的混合整数线性规划模型,引入不同作业环境下的干扰因子和偏离最佳靠泊泊位的惩罚系数,分析了岸桥工时和惩罚成本的影响。研究了并行作业岸桥数量变化对效率的影响。算例分析表明:虽然岸桥并行作业的数量增多能够加快装卸,减少船在港惩罚成本,但是会降低岸桥工作效率,增加岸桥总工时,从而增加集装箱港口的运作成本。

Q-Max型LNG船舶靠离江苏洋口港模拟

为解决Q-Max型液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)船舶在靠离江苏洋口港的作业中存在的风险问题,对Q-Max型LNG船舶靠离洋口港LNG码头进行模拟.基于大型船舶操纵模拟器,通过Q-Max型LNG船舶子系统、环境子系统和拖船子系统之间的有机组合,通过大样本模拟试验找出对靠离泊操作影响较大的风、流、浪条件,加强拖船配置后再进行模拟试验.通过对试验数据和结果的分析,确定Q-Max型LNG船舶靠离洋口港LNG码头的限制条件,为拖船配置以及港口运营提供参考依据,保障LNG船舶靠离泊安全.

渔港卸鱼码头合理泊位利用率研究

本文用计算机模拟方法计算出渔港卸鱼码头合理泊位利用率 ,可供渔港规划时参考。

排队模型对列车在路港交接场待时影响分析

为了揭示列车在路港交接场等待时间的规律,运用排队论理论,从列车到达路港交接场的时间间隔和列车在交接场的服务时间等因素出发,研究了不同排队模型对列车在交接场等待时间的影响,得出了各种模型下列车等待时间的分布。研究结果表明,列车到达交接场的间隔时间和在交接场的服务时间都具有规律性,可以最大程度地缩短列车在交接场的等待时间,从而为港口合理安捧泊位、及时组织装卸作业和有效管理交接场提供一定的决策依据。

航道尺度对集装箱码头泊位有效利用率的影响

进港航道已经成为制约港口通过能力发挥的因素之一,在港口规划时应考虑航道尺度对泊位有效利用率的影响。本文以集装箱码头为例,将船舶航行作业过程引入港口生产作业仿真模型;根据相关行业规范,设计一系列仿真试验方案并确定仿真模型参数;定量分析集装箱码头泊位有效利用率与泊位数、航道线数和航行历时之间的影响关系,为合理确定集装箱码头泊位有效利用率、估算年泊位通过能力提供理论依据。结果表明,在选取合理泊位有效利用率时,进港航道尺度不可忽略,尤其是单线长航道。同时,建议在实际工程中采用计算机仿真技术来评价港口总平面布置方案,保证港口整体高效运营。

锦州港新建工程港区防浪试验研究

该项研究采用数学模型的实验手段 ,论证了港口总平面布置的合理性 ,给出了港池及各泊位处的波高分布 ,提出了进一步改善码头作业条件的修改方案。

厦门港海沧港区10号泊位多年冲淤变化分析

利用高精度数字式测深仪对厦门港海沧港区10号泊位建成后的港池进行5a水深地形监测,并结合该区沉积物柱状样的粒度特征,分析研究区地形演变特征和冲淤变化特性.结果显示,停泊区底质沉积物从2002～2007年共淤积了2.72 m,其中2002～2004年表现为快速淤积,2005～2007年表现为缓慢淤积;季节性变化明显,表现为洪水期淤积,枯水期冲刷的特征;强淤积区的柱状沉积物自表层到柱样底部粒径逐渐由粉砂变粗为砂,粉砂段为洪水期淤积层,砂段为枯水期淤积层.上述结果表明研究区由于洪水期陆源物质补给量大,河流水动力条件较强,故以细颗粒的沉积或潮流引起悬浮泥沙的再沉积作用为主,淤积量较大;枯水期由于河流径流量减小,河流水动力条件减弱,故以潮流作用对表层沉积物的剥蚀改造或底床推移粗颗粒泥沙的沉积作用为主.本研究可为港池维护及泥沙淤积计算提供实践经验,同时在航道与港口建设、水利建设等海洋资源的可持续利用方面具有重要的应用价值.

分类确定河港码头施工水位的探讨

论述了港口水工建筑物施工水位的概念及其影响因素,指出了合理地确定港口码头施工水位的重要性,总结了我国设计人员在各类江河设计河港码头确定施工水位的经验,提出了施工水位的分类选择范围,并列举了工程实例,可供设计人员参考。