基于蒙特卡洛方法的受限航道船舶交通擁塞仿真

楊 星， 楊旭剛， 王 展, 劉克中，3, 李 鍵

(1. 武漢理工大學 航運學院, 武漢 430063； 2. 內河航運技術湖北省重點實驗室, 武漢 430063；3. 國家水運安全工程技術研究中心, 武漢 430063)

YANG Xing1,2, YANG Xugang1，2， WANG Zhan1,2, LIU Kezhong1, 2, 3， LI Jian1,2

基于蒙特卡洛方法的受限航道船舶交通擁塞仿真

楊 星1，2， 楊旭剛1，2， 王 展1，2, 劉克中1，2，3, 李 鍵1,2

(1. 武漢理工大學 航運學院, 武漢 430063； 2. 內河航運技術湖北省重點實驗室, 武漢 430063；3. 國家水運安全工程技術研究中心, 武漢 430063)

在分析受限航道船舶交通物理過程的基礎上，提出受限水域船舶交通擁塞狀態的若干表征參數。利用離散事件仿真思想，構建以“船舶到達-通過航道-船舶離開”為主要邏輯單元的受限航道船舶交通仿真模型，著重研究船舶在航道中航行時船舶間的速度干擾關系。基于蒙特卡洛的思想對受限航道船舶擁塞狀態的演化過程進行仿真研究，探討船舶交通擁塞狀態與船舶航行特征之間的內在關聯。

受限航道； 船舶交通； 擁塞度； 蒙特卡洛仿真

YANGXing1,2,YANGXugang1，2，WANGZhan1,2,LIUKezhong1, 2, 3，LIJian1,2

Abstract: Several characteristic parameters about marine traffic congestion in restricted waterway are proposed based on analyzing the physical process of marine traffic in restricted waters. The traffic simulation model in restricted waters，which takes the idea of vessel’s arrival，passing along and departure as the main logic unit，is proposed with the discrete event simulation theory. This model focuses on the velocity interference relationship between the vessels in restricted channels. Based on Mont Carlo simulation，the simulation research to the evolutionary process of marine traffic congestion status is conducted，and the intrinsic correlation between traffic congestion and character of ship motion is investigated.

Keywords: restricted waterway; marine traffic; congestion index; Monte Carlo simulation

通航安全和通航效率是船舶交通研究領域關注的重點[1-3]，相關的信息主要通過船舶交通管理服務(Vessel Traffic Service, VTS)和船舶調度系統等方式獲取[4]。然而，當前對船舶交通模式和特征的認識與道路交通、航空交通相比還存在很大差距，船舶交通管理和調度主要依賴于操作人員的工作經驗及其主觀判斷，這也是制約水路交通智能化發展的核心瓶頸之一。[2, 5]

認識船舶交通模式和特征的核心基礎是對船舶交通流特征進行準確描述。當前圍繞船舶交通流開展的研究大體上可分為基于船舶交通靜態特征的船舶流量計算與預測[6]和基于船舶交通動態特征的排隊模型研究[7]。……