自动化集装箱码头堆场箱区布置及交换区车道配置仿真

针对自动化集装箱码头的堆场箱区布置和交换区车道配置问题,利用多智能体仿真方法构建自动化集装箱码头作业系统仿真模型,分析不同的堆场箱区布置和交换区车道数量对码头吞吐量和服务水平的影响,并对船舶到港时间间隔与自动导引车（automated guided vehicle, AGV）配置数量进行敏感性分析。结果表明,相较于箱区平行于码头岸线布置,箱区垂直于码头岸线布置的码头吞吐量和服务水平更高。在不同的AGV配置数量下,通过合理配置交换区车道可减少AGV的等待时间,提高码头吞吐量和服务水平。     

2021年世界交通运输大会水运学部会议 考虑碳排放成本的长江铁矿石运输研究

为降低钢铁企业采购和运输铁矿石的综合成本,考虑船型、航速和碳排放等因素,建立长江铁矿石运输的混合整数非线性规划模型。将模型中的非线性项转化为线性项,运用CPLEX求解器求解。针对CPLEX求解中大型规模算例的局限性,引入标准粒子群优化(particle swarm optimization, PSO)算法提高求解精度。针对标准PSO算法容易陷入局部最优的问题,提出一种基于自适应策略的改进PSO算法,动态调整惯性权重,提高算法的收敛性和全局寻优能力。通过数值实验发现,改进后的算法在全局寻优能力和收敛能力上有一定的提高。     

2021年世界交通运输大会水运学部会议 船舶交通量三阶段法预测模型及其应用

为精准预测船舶交通量,基于多源数据融合,提出用于预测船舶交通量的三阶段法,分别预测交会水域、单条航道的船舶交通量,并以长江六圩水域以及苏北运河航道为例进行实证研究。结果表明,三阶段法预测模型具有较强的预测精度。预计2040年苏北运河航道货运承载能力饱和度达到17.13%,即未来苏北运河航道利用水平较为合理,但仍处于较低水平,尤其是蔺家坝—宿迁窑湾航段和宿迁窑湾—淮安航段的利用水平更低。本文预测方法和结果可为水路交通规划与调度管理提供支撑。     

2021年世界交通运输大会水运学部会议 水铁联运专线建设投资演化博弈分析

针对谁来主导投资建设水铁联运专线问题,通过分析其中涉及的主要利益者之间的利益关系,建立三方演化博弈模型。通过演化博弈理论并结合MATLAB仿真,揭示在有限理性条件下,博弈各方进行决策的行为特征及其稳定状态。结果表明:在投资收益大于原有收益情形下,政府和港口部门将选择独立投资或合作投资建设水铁联运专线,铁路部门将选择合作投资建设水铁联运专线。     

2021年世界交通运输大会水运学部会议 LNG罐柜在船上装载位置的安全性研究

为进一步提高液化天然气(liquefied natural gas, LNG)罐柜内河运输的安全性,研究LNG罐柜在船上装载位置的合理性。根据爆炸产生的火球模型和热辐射模型,考虑人员受到不同程度伤害的概率,建立LNG罐柜爆炸危害的系统动力学模型。利用系统动力学仿真软件Vensim_PLE模拟2个罐柜爆炸,得出结论:爆炸中心的热辐射强度最高,但在距爆炸中心一定距离处人员受到伤害的概率最大。为保证人员安全,船舶罐柜装载区与人员活动区应保持足够的安全距离。     

2021年世界交通运输大会水运学部会议 基于随机森林的船舶避台失败原因分析

为提高船舶避台成功率,采用随机森林对船舶避台失败的原因进行分析,并与决策树进行对比。结果表明:随机森林和决策树对船舶避台失败事故的平均诊断率分别为84.23%和75.56%;随机森林对一般事故和重大事故具有更高的诊断率,分别达到90.0%和96.1%。事故原因分析表明:造成船舶避台失败的首要原因是船员责任感不强;船员责任感不强、决策出现差池和船舶日常管理混乱极易导致船舶避台失败事故。本文研究可为船舶实施合理避台措施提供一定的参考。     

2021年世界交通运输大会水运学部会议 基于小波分解的集卡港内周转时间预测

为准确预测集卡的港内周转时间,进而提升整个物流系统的作业效率,通过对集装箱码头闸口数据进行深入分析,得到3种不同任务类型的集卡港内周转时间序列,并在此基础上提出一种基于小波分解和自回归移动平均(autoregressive moving average, ARMA)模型的集卡港内周转时间预测方法。该方法首先利用小波分解技术对集卡港内周转时间序列的多维变化特征进行逐层分离,再利用ARMA模型对分离后的多个时间序列分别进行拟合,然后对拟合结果进行合并,以此近似模拟原序列的时变规律,继而实现集卡港内周转时间的短期预测。为验证该方法的有效性,将数据样本划分为训练集(75%)和测试集(25%),训练集用于拟合多维ARMA模型,测试集用于检验ARMA模型的预测结果误差。研究结果表明,对于3种任务类型,该模型均可以精确预测集卡的港内周转时间,为物流企业调整集卡运输计划提供相应的技术支持。     

2021年世界交通运输大会水运学部会议 新冠肺炎疫情对我国上市港航及船舶制造企业财务状况的影响

为量化新冠肺炎疫情对我国水路运输企业财务状况的影响,本文基于Z-score模型对构成水路运输产业链核心的港口、航运、船舶制造三类上市企业财务状况进行评价。通过对比疫情发生前后企业财务状况的变化,明确疫情在不同时期对水路运输企业财务状况的影响,以及对不同类企业带来的异质化影响。研究结果表明,在疫情发生初期我国水路运输业受到短期负面冲击较大,企业经营利润均出现明显下降,其中港口和船舶制造企业财务状况恶化较为显著,而航运企业财务状况受影响较小。随着国内疫情得到有效控制,水路运输业整体经营状况逐渐向好,特别是船舶制造企业得益于船舶订单量的增长,财务状况改善较为明显。港口企业恢复则较为疲软,且不同港口企业间的分化有所加剧。航运企业总体财务状况相对较为稳健。     

2021年世界交通运输大会水运学部会议 基于改进K中心点聚类的船舶典型轨迹自适应挖掘算法

针对目前船舶典型轨迹的挖掘多以轨迹段作为基本单元,导致聚类对象较为复杂且聚类参数难以确定的问题,本文提出一种基于改进K中心点聚类的船舶典型轨迹自适应挖掘算法。算法以轨迹点作为聚类对象,分析船舶的航速、航向特征并对轨迹点进行压缩;将分段均方根误差引入K中心点聚类算法,实现聚类参数的自适应选择;提取其中的聚类中心点作为轨迹特征点,得到不同类别船舶的典型轨迹。以天津港主航道船舶自动识别系统(automatic identification system, AIS)数据为例,基于地理信息系统平台ArcGIS实现聚类结果的可视化展示。实验结果表明,运用该算法得到的船舶典型轨迹与实际相符,自适应程度较高。研究结果对于辅助船舶轨迹异常检测及挖掘海上交通特征具有重要意义。     

2021年世界交通运输大会水运学部会议 基于VAR模型的新冠肺炎疫情对航运市场的溢出效应分析

为分析新冠肺炎疫情对航运市场的影响,识别后疫情时代航运市场的潜在风险,用向量自回归(vector autoregression, VAR)和方差分解的方法测算疫情对航运市场的溢出效应。以各国家或地区新冠肺炎累计确诊人数比例代表其疫情严重程度;为消除季节性因素,以航运市场指标与上一年的同比变化率代表航运市场情况。结果显示:油船运输市场、干散货运输市场和集装箱船运输市场均受到新冠肺炎疫情的影响,但不同经济体因其在相对应的贸易市场中的供求关系不同,以及经济体对疫情的控制程度不同,所呈现的溢出效应关系亦不相同。