李鍵 田五六 蔡學(xué)龍 張子昱 干偉東 張恩槐

摘 要：隨著寧波—舟山港條帚門航道的開通，有效緩解了蝦峙門航道的通航壓力。但武港礦石中轉(zhuǎn)碼頭大型礦石船的進(jìn)出，仍會對條帚門航道的正常運行產(chǎn)生一定不利影響。本文利用Arena軟件對條帚門航道所受的影響進(jìn)行仿真分析，可為相關(guān)部門的交通流組織和監(jiān)管提供參考。

關(guān)鍵詞：條帚門航道；大型礦石船；仿真；Arena

中圖分類號：U695.2+ 2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006—7973（2018）5-0030-02

航道作為水路運輸系統(tǒng)中重要的環(huán)節(jié)，其運行狀態(tài)很大程度上決定相關(guān)水域水路交通能否正常運行。當(dāng)前國內(nèi)外學(xué)者對航道的研究主要是通過仿真方法分析雙向航道、受限航道、交叉航道等交通流特征，降低船舶在港時間和提高航道通過能力。上述研究均是單純的研究航道本身的運行狀況，并未涉及特定工程對航道影響程度的研究。

本文基于Arena仿真軟件對條帚門航道進(jìn)行建模，利用離散事件仿真方法分析了武港礦石中轉(zhuǎn)碼頭大型礦石船進(jìn)出對條帚門航道的影響。

1 條帚門航道環(huán)境概況

本文將武港碼頭船舶進(jìn)港航路分為口外航線、口內(nèi)航道和支線航道三部分。

碼頭位于條帚門航道狹口段西南側(cè)，進(jìn)出該碼頭的大型礦石船從蝦峙門口外深水航道進(jìn)港，在深水航道末端A1 控制點左轉(zhuǎn)接支線航道，航行至支線航道末端B1控制點時右轉(zhuǎn)進(jìn)入條帚門航道。

2 數(shù)據(jù)分析

2.1 船舶到達(dá)規(guī)律

當(dāng)前國內(nèi)外文獻(xiàn)的研究表明，大多數(shù)港口的船舶到達(dá)規(guī)律均服從泊松分布，即在t時間段內(nèi)，到達(dá)n艘船舶的概率為：

式中：λ- 船舶平均到港率，即單位時間內(nèi)平均到達(dá)的船舶數(shù)。

本文在建模過程中假設(shè)條帚門航道船舶到達(dá)的隨機(jī)過程服從于泊松分布。

2.2 船舶速度

為使仿真模型更符合實際情況，對條帚門及附近航道的船舶速度進(jìn)行統(tǒng)計分析，檢驗結(jié)果表明，船速符合均值為11，方差為7.5的正態(tài)分布。即某船航速為x的概率為：

3 仿真及分析

3.1 仿真模型

包括：船舶達(dá)到模塊、支線航道模塊、核心航道模塊、碼頭作業(yè)模塊等。

（1）船舶到達(dá)模塊。運用Arena提供的 Create實體生成器產(chǎn)生船舶，并對船舶的船速、載重量利用率等屬性進(jìn)行賦值。

（2）支線航道模塊。支線航道模塊包括船舶航行和大型礦石船進(jìn)港條件判斷兩部分。判斷條件包括碼頭是否空閑、水位及潮汐情況。當(dāng)大型礦石船駛?cè)胫Ь€航道后模型將發(fā)出一個控制信號C1，控制對象主要為西行船舶，目的是避免西行船舶在B1轉(zhuǎn)向點附近與大型礦石船會遇。

（3）核心航道模塊。核心航道模塊設(shè)有C2、C3、C4 三個控制點，當(dāng)進(jìn)港的大型礦石船到達(dá)C2點時，模型將禁止東行船舶通航，當(dāng)船舶達(dá)到C3點時，西行船舶可恢復(fù)正常航行。當(dāng)?shù)V石船到達(dá)C4點時，東行船舶可恢復(fù)正常通航。礦石船出港時，A2至A5段雙向禁止通航，當(dāng)船舶駛離狹口段時航道即可恢復(fù)正常通航。

（4）碼頭作業(yè)模塊。該模塊的主要包括兩個功能，一是完成船舶靠離泊仿真，二是完成船舶在泊的卸船作業(yè)仿真。因此，泊位狀態(tài)可分為：空閑、靠泊、作業(yè)和在泊等待。

仿真過程中以均勻分布的形式隨機(jī)賦值。船舶到達(dá)模塊以預(yù)先對船舶的裝載率進(jìn)行了賦值，本模塊將根據(jù)船舶的裝載情況、裝卸設(shè)備等參數(shù)對船舶的卸貨作業(yè)時間進(jìn)行計算。

3.2 結(jié)果及分析

就仿真需求而言，所關(guān)注的主要為大型船舶進(jìn)出時條帚門航道中船舶的排隊等待情況，即排隊隊長和等待時間。

（1）仿真結(jié)果。本文取不同的到達(dá)率多次運行仿真模型，得到仿真結(jié)果如圖2、圖3。

（2）仿真結(jié)果分析。雙向通航時，大型船舶進(jìn)港時，船舶流量相對較小時，東西向航行船舶的排隊等待船舶數(shù)量大致相同；隨船舶流量增大，由西向東航行的船舶所受影響更為顯著。當(dāng)大型船舶離港時，兩個方向船舶的排隊隊長相差不大，但由東向西航行船舶的等待時間稍長，且隨到達(dá)率的增加，等待時間也逐漸增大。

4 結(jié)論與展望

武港礦石中轉(zhuǎn)碼頭位于條帚門口門附近，其營運將不可避免地與條帚門航道中其他過往船舶產(chǎn)生相互影響。但就目前通航船舶流量而言，影響程度較小，并且通過合理的交通流管理和疏導(dǎo)可消除主要影響?？傮w而言，武港礦石中轉(zhuǎn)碼頭大型礦石船對條帚門航道的影響處于可控范圍之內(nèi)。

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