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汉江兴隆船闸营运通过能力提升策略探讨

  • 论文价格:150
  • 用途: 硕士毕业论文 Master Thesis
  • 作者:上海论文网
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  • 论文字数:46566
  • 论文编号:el2022013021214127842
  • 日期:2022-01-30
  • 来源:上海论文网

物流管理论文哪里有?本文的主要结论为: 1)从过闸船舶的数量和质量两个方面确定了船闸营运通过能力的评价指标为过闸船舶数、开闸次数、平均闸室有效面积利用率、平均闸次载重量和船舶平均等待时间。从自然因素、船闸因素、船舶因素、管理因素四个方面分析了影响船闸营运通过能力的影响因素并确定了可调整因素为船闸开放时间、顶升式活动桥的时间和标准船型的比例。


第 1 章 绪论


1.2  研究综述

提升船闸通过能力涉及多部门多领域,主要可分为船舶交通组织和船闸运行管理两个方面,研究的视角繁多,方法多样。

1.2.1  船舶交通组织相关研究

船舶交通组织主要包括船舶在过闸前后的组织调度和标准船型的推进两个方面。

在船舶组织调度方面,汪璐[1]等分析三峡船闸、葛洲坝船闸两坝船闸运行参数,分别计算两坝船闸满足水深条件的时段分布,在相应时段中,提出两坝船闸通过 4.5m 吃水船舶的交通组织方案。王礼仑[2]等对三峡船闸目前的运行调度指挥流程进行分析,初步探讨了三峡船闸运行调度智能化模式,为后期建设智能化运行平台提供理论基础。张亚[3]建立了上下游船闸联合调度模型,主要的评价指标为闸室有效面积利用率和船舶平均待闸时间,并根据过闸船舶数量划分指标权重。季彬[4]对含有并行多闸室的一般性船闸结构的船闸调度问题进行了深刻分析,合理的构造该问题的解结构,所提出的新算法相比确定性方法能在更短时间内更高效的求解船闸调度问题。余国刚[5]运用 Arena 系统仿真软件,实现对三峡枢纽区域集装箱过坝运输系统的模块化构建,结论是发展集装箱铁水联运是解决三峡枢纽区域运输压力的高效途径。殷同乐[6]针对三峡过坝船舶积压损失及其运输组织优化投入之间的博弈关系,构建三峡过坝积压船舶运输组织多目标优化模型,寻求运输组织优化投入与船舶积压损失之间的平衡点。郭亚中[7]等提出分时段优化船舶过闸调度方法,分时段优化船舶过闸的流程,以京杭运河某船闸为研究对象,建立船舶过闸仿真模型,结果表明分时段优化累积时间优势明显,可与船舶实际运行时间相匹配,有效缩短过闸时间。文献[8][9]综合考虑船舶到达规律、船型、航速、船闸检修等多个影响因素,借鉴 GI/G/n 排队模型及先到先服务(FCFS)的排队规则,对比分析 FCFS 和 FSPF 两种不同的调度方式对船闸通过能力和服务水平的影响。Wilson[10]对比分析 M\M\1 排队模型与 M\G\1 模型,认为 M\G\1 模型可以更好求解船舶等待过闸时间。Whitt[11][12]等对船闸间的相互影响做出了研究,确定了船舶到达时间间隔服从泊松分布。肖恒辉[13]设计了三峡-葛洲坝两坝联合调度最优策略。朱凯[14]运用 Arena 仿真软件建立了三峡枢纽区域运输的仿真模型,将运输组织的方案参数输入模型,经过分析仿真得到的输出参数,评价运输组织方案,然后进行改进。刘莹[15]基于仿真软件 SIVAK 建立三峡船闸仿真模型,分析船舶待闸时间,研究过闸调度策略,结果发现运用 FCFS 调度方式可以明显缩短船舶待闸时间,增加过闸船舶数量,提高船闸通过能力,提升船闸服务质量。

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第 3 章 兴隆船闸营运通过能力影响因素


3.1  船闸通过能力

营运通过能力 营运通过能力即船闸营运过程中的实际通过能力,船闸实际通过能力由于管理水平、运营条件的影响始终处于动态变化之中,采用静止不变的计算方法欠妥。营运通过能力体现的是当下的生产力和管理水平,采用一次过闸平均载重、平均闸室有效面积利用率等平均指标和过闸等待时间、船闸开放时间、开闸次数等过闸服务水平指标来衡量。

对船闸来说,通过船闸的船舶数量越多,船舶载重越大,航运经济效益越凸显;对船舶来说,短时到达船舶数量越多,船舶等待过闸时间越长,造成运输时间的延长和运营成本的增加,经济效益越低。若船舶到闸无需等待,或等待时间较短即可过闸,此时船闸的效益低而船舶的效益高,原因是闸室有效尺寸利用率低,但节省了船舶的运营成本、提升了船舶的运输服务水平。反之,随着短时间到闸船舶数激增,闸室空间有限,船舶等待时间延长,船闸效益高而船舶效益低。由此可见,过闸船舶数量与过闸服务水平存在相互制约关系,因此不能只以其中之一作为依据来制定营运通过能力提升策略,应综合考虑过闸船舶数量与过闸服务水平。

过闸船舶数量包括过闸的船舶数、实际载货吨数、核定载货吨数等,其中船舶数和实际载货吨数更能反映船闸营运通过能力的水平,核定载货吨数能推算出装载系数,反映的是航道维护水深的影响。对船舶数和实际载货吨数的评价指标分别选取平均闸室有效面积利用率和平均闸次载重量。


第 5 章 营运通过能力提升策略仿真


5.1  延长船闸开放时间

5.1.1  输入参数

2018 年兴隆船闸将通航时间为白天 10 小时,后调整为 6:30 至 19:30 不间断通航。实现夜航后,船闸最多开放 24h。输入参数,将运行设置对话框中船闸每天的开放时间分别设置为 13、16、19、22、24 小时,统计过闸船舶数、平均闸室有效面积利用率、平均闸次载重量、船舶平均等待时间、开闸次数等。

5.1.2  结果分析

延长船闸开放时间为方案一,仿真结果见表 5.1。

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延长船闸开放时间带来的直接影响是能够显著增加船闸每日开闸次数,进而提高过闸船舶数和过闸货运量。船闸开放时间为 16 小时时平均闸室利用率、平均闸次载重量略有提高,船舶平均等待时间也略提高。因此,16 小时为当前最佳船闸开放时间。


5.2  改进顶升式活动桥

5.2.1  输入参数

根据船闸多年的运行数据可知,顶升和下降活动桥大约耗时 18min,还需要进行安全检查,造成人力物力资源的浪费。对活动桥进行改进可节约 8min,或者移除顶升式钢结构活动桥,通过其他方式照顾坝面交通,最多可节约 18min 时间。

将统计月份双向运行时间和单向运行时间分别减去 8min,进行分布拟合,得到改进活动桥后的单双向运行时间统计分布;将统计月份双向运行时间和单向运行时间分别减去 18min,进行分布拟合,得到移除活动桥后的单双向运行时间统计分布。

由改进后双向运行时间的直方图和分布拟合图可知,改进后双向运行时间分布基本服从正态分布,即 Both way_ Operating Time ~ NORM(80.2,2.12),正态分布平方误差为 0.003026;卡方检验对应的 p 值为 0.577;K-S 检验 p 值大于0.15,改进后双向运行时间分布基本服从正态分布。

同理可得,改进后单向运行时间服从正态分布 NORM(59.8,1.21),改进后紧急过闸时间服从正态分布 NORM(59.8,1.21);移除活动桥后双向运行时间服从正态 分 布 NORM(70.2,2.12) , 移 除 活 动 桥 后 单 向 运 行 时 间 服 从 正 态 分 布NORM(49.8,1.21),移除活动桥后紧急过闸时间服从正态分布 NORM(49.8,1.21)。


第 6 章 结论与展望


6.2  研究展望

根据本文国内外研究综述可知,在船闸通过能力相关研究方面,梯级船闸的研究比较丰富。但是梯级船闸数量有限,仅在少数地区存在,不同经济发展地区都存在兴隆船闸这样的单级单线船闸,对当地的经济发展有较大影响,相关研究均有待进一步扩展和深化。受限于知识水平、研究方向、研究条件和研究时间等,本文仍存在诸多不足之处,有待进一步深化。

1)在构建船闸调度子模型时,主要考虑了下行船舶的服务体验而忽视了上行船舶的服务体验;为了将双向运行时间与单向运行时间区分开来,每次过闸结束后都会归置到闸室水位与上游水位齐平,为船舶下行做准备。

2)本文在撰写过程中对一些问题进行了简化,虽合理性较高,但仍有可能产生一定误差,如船舶发生子模型中,因统计月份数据量少,其他船舶尺度参数输入参考的是全年的数据量进行统计分布输入参数是有一定误差的。

3)通过将提升方案的参数输入得到的结果,虽然能与原先的结果进行对比比较优劣,但并没有在方案之间进行组合和比对。因为方案的比较选择涉及到各个方案的难度、周期、投入产出等。

参考文献(略)

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