以及网络优化模型并构建出广义成本最小的乌江高效船.docx

以及网络优化模型并构建出广义成本最小的乌江高效船乌江是贵州省内第一大河，乌江多梯级枢纽的兴建将极大改善乌江的航运条件，为乌江区域经济与航运事业带来了新的契机，乌江干流梯级水利枢纽将配套建设通航设施，但通航设施存在着通航设施建设进度不一致、承船箱尺寸不一致、通过时间不一致、通航流量不一致等问题，直接形成“短板”效应，随着沿江经济进展，日益增长的运输需求与枢纽通航设施通过能力之间将产生矛盾，为未雨绸缪、最大限度地提高乌江通航设施通行效率，充分发挥乌江黄金水道的优势，合理利用运输网络中各类资源，优化设计各货类船舶的高效船舶货运组织方案已迫在眉睫。乌江多梯级枢纽区域的船舶货运组织属于复杂运输网络系统，目前关于枢纽区域船舶货运组织的研究要紧以定性分析为主，定量分析较少且没有站在综合运输系统规划的角度分析，而针对乌江的有关研究至今尚未涉及。由于乌江船舶货运系统的复杂性，构建的理论优化模型与实际可能会产生偏差，优化的船舶货运组织方窠的可行性需要验证，计算机仿真技术的进展为其提供了手段,为此本文针对乌江多梯级枢纽区域通航环境特点，尝试使用理论优化与仿真模拟相结合的新方法，优化设计出乌江多梯级枢纽区域高效船舶货运组织方案。本论文首先分析多梯级枢纽的建设对乌江船舶货运组织带来的影响；其次针对乌江多梯级枢纽区域船舶货运系统特点，改进现有网络优化模型，构建出广义成本最小的乌江高效船舶货运组织优化模型，其中引入单重休假规则M/G/1枢纽排队系统模型确定船舶通过枢纽时间，并求解出初步优化方案；接着针对乌江船舶货运系统离散特性，基于arena平台构建出面向对象的仿真模型，以验证理论优化方案的可行性及存在的问题；最后通过理论优化方案与仿真模拟的交互优化过程，最终提出适合乌江多梯级枢纽区域货运网络的高效船舶货运组织方案。关键字，乌江多梯级枢纽网络优化改进模型arena仿真建模高效船舶货运组织方案AbstractWujiangRiveristhe1argestriverinGuizhouprovince,buttheWuRivershippingchanne1conditionhavenotbeenab1etomeettheneedsofdeve1opmentofshipping,theconstructionofcascadehydro-projectswi11great1yimprovetheshippingconditionofWujiangRiverandbringopportunityforthedeve1opingofregiona1economyandtheshippingindustry,themu1ti-hubcascadeofWujiangwi11besupportingtheshippingfaci1ities,buttherearesevera1prob1emaboutshippingfaci1ities:eachshippingfaci1itieshasinconsistentconstructionprogress,differentsizeofship1ift,differenttimetohaveshippassed,differentnavigationf1owprob1emandotherissues,1eadingtoa',shortboard,'effect,bythedeve1opmentofeconomica1ongtheWujiangRiver,theconf1ictwi11becreatedbythedifferentgrowingdemandoftransportationandpassingcapacityofnavigationhub,bringagreatdifficu1tyfortheorganizationofshippinginrestrictionofWujiangmu1ti-cascadehydro-projects.Top1anaheadtomaximizetheefficiencyofhigh-gradechanne1andnavigationfaci1itiesinWujiang,givingfu11p1aytotheadvantagesoftheWujiangRivergo1denwaterway,rationa1usingoftransportnetworkresources,aefficientmu1ti-cargoorganizationprogramshou1dbemadesothatthewho1echanne1Wujiangcascadehydro-projectsdistrictwi11beeasedoff.Current1y,thequa1itativeana1ysisp1ayamainro1eintheresearchofshippingorganizationinthehubregion,quantitativeana1ysisisnotmuchandcan,tana1ysisthewho1esysteminaovera11view,what,smore,theshippingorganization1ikeWujiangRivermu1ti-cascadehydro-projectsissuehasnotyetbeenaddressed.Networkoptimizationmode1oftenbetakenusedofinso1vingthecomp1exorganizationfreighttransportnetworks,butthe1imitationsgoa1ofnetworkoptimizationmode1cannotmakeacomprehensiveassessmentoptimizationresu1ts.Computersimu1ationtechno1ogyhavegradua11yenteredthefie1doftransportationp1anning,butsimu1ationtechno1ogymain1yworkoutasatoo1ofva1idationandeva1uation,takingusethesimu1ationtechno1ogytooptimizewi11beeffectedbysubjectivefactoranddifficu1ttofindtheoptima1so1ution.Basedontheabovereasons,thefo11owingaspectswi11betakenintheresearchwork.First,qua1itativeana1ysistheinf1uenceofconstructionofamu1ti-cascadehydro-projectsonshippingorganization,thenbasedonthecharacteristicsOfWujiangmu1ti-cascadehydro-projects,improvingtheexistnetworkoptimizationmode1tomakeouta1owestgenera1izedcostmode1ofshippingorganizationinWujiangmu1ti-cascadehydro-projectsregion,so1vingthemode1togettheinitia1optimizationshippingorganizationprogram,ontheotherhand,introductiontheideaofqueuingtheorytoana1ysisthemu1ti-cascadehydro-projects.Then,onthebasedofana1ysisofthediscretefreightsystemofWujiangmu1ti-cascaderegion,bui1dingthesimu1ationmode1inaideo1ogica1ofobject-orientedtosimu1ateandtesttheinitia1programtofindoutthepossib1eprob1emwiththeinitia1program.Fina11y,takinguseofcomputersimu1ationtechno1ogyandmathematica1programmingmethodingenera1tooptimizetheinitia1programofWujiangmu1ti-cascadehydro-projectsshippingorganization,gettingareasonab1eprogramwhichcantakeuseofWujiangmu1ti-cascadehydro-projectsshippingsysteminaefficientway.Keywords:mu1ti-cascadehydro-projects；computersimu1ation；optimizationforfreightshippingorganization；thequeuingsystem摘要错误!未定义书签。Abstract1目录O第1章绪论O1.1 研究背景及意义O1.2 国内外研究现状11.2.1 内河枢纽区域货运组织方式研究11.2.2 交通仿真建模研究21.3 研究内容与研究方法31.3.1 研究内容31.3.2 研究方法4第2章乌江多梯级枢纽区域船舶货运组织环境及存在问题62.1 船舶货运组织环境分析62.1.1 货种货量72.1.2 航道92.1.3 港口92.1.4 枢纽通航设施102.1.5 运输船型102.2 乌江多梯级枢纽区域船舶货运组织存在的问题112.2.1 乌江多梯级枢纽区域货物需求量及供需缺口I12.2.2 乌江多梯级枢纽通航存在的问题132.3 本章小结14第3章乌江多梯级枢纽区域船舶货运组织理论优化模型建立及实现153.1 货运网络定义153.2 基本假设及说明163.2.1 中转方式163.2.2 目标函数中的运输成本173.2.3 广义运输成本函数173.2.4 港口吞吐量173.2.5 航道及公路通过能力假设173.3 模型建立173.3.1 目标函数183.3.2 约束条件183.3.3 单船年货运量求解方法193.4 求解方法203.5 单重休假规则M/G/1枢纽排队系统模型建立及应用213.5.1 排队系统基本特征21352排队系统休假规则243.5.3 排队模型建立253.5.4 船舶通过各梯级枢纽时间计算263.6 理论优化模型输入参数计算273.6.1 广义运输成本273.6.2 运输时间283.7 船舶货运组织规划293.8 本章小结31第4章乌江多梯级枢纽区域船舶货运组织仿真建模与实现324.1 系统仿真及仿真目的324.1.1 系统仿真324.1.2 仿真目的334.2 仿真系统分析334.2.1 系统边界及构成334.2.2 系统特征344.2.3 系统仿真平台364.2.4 系统仿真评价指标364.3 仿真模型搭建37431船舶生成子模型384.3.1 港口子模型404.3.2 升船机子模型444.3.3 运输路径操纵节点子模型484.3.4 翻坝运输子模型524.4 模型效验与验证544.5 理论优化方案验证554.5.1 参数输入554.5.2 运行设置