船闸通过能力分析中的几个问题探讨
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的经济评 价提供 基 础数据 ［ ］基 于大量 的实 测数 据和基 础研 究 ， 舶延 误研 究 的对象 从 点 （ 级 单线 船 闸和 １。 ３ 船 单
作者简介 ： 鹏（９ ９ ）男 ， 廖 １ ７ 一 ， 湖北省赤壁人 ， 博士 ， 讲师 ， 主要从事港 Ｉ航道工程研 究。 Ｚ ｌ
Ｂ ｏ ｒ ｐ ｙ ＬＡ ｅ ｇ １ ７ － ， ａｅ ｌ ｔ ｅ． ｉｇ ａ ｈ ： Ｉ Ｏ Ｐ ｎ （ ９ ９ ） ｍ ｌ ， ｃｕ ｒ ｅ ｒ
对 象更 关 心 的是船 舶 和货 物 能否 及 时 、 全 地通 过 船 闸 ， 不 是船 闸通 过 的货 物 总 吨位 。 安 而 因此 ， 应用 当时 兴 起 的排 队理论 ， 究分 析船 舶 的到达 分 布和 服务 时 问分 布 ， 船 闸视 为 １ 或 ２个 服 务窗 Ｆ（ 线 或双 线 船 研 将 个 Ｉ单 闸） 的排 队系统 ， 究 船舶 的延误 ［ 。 用 标准 统计 分 布 函数 来描 述 船舶 到 达 和服 务 时 间规律 并 不具 有 普 研 ８ 采 遍性 ， 因而更具 普遍 性 的 ＧＧｎ排 队模 型被 广泛 采用 【 不 过 ， ／／ １ 。 考虑 诸 多控 制 因素 的 ＧＧｎ模 型 的求解 非 常 ／／
功能， 又要将船 闸视为一个服务节点而关注船舶和货物是否及时 、 安全地通过船闸， 也就是说船 闸通过能力 不仅是船 闸通过船舶数量的表达 ， 也是船舶通过船闸质量 的描述 ｌ 。 ２ 船闸的通过能力分析不仅要计算船 闸 ｊ 通过船舶的数量 ， 也要评价船舶通过船 闸的服务质量感受 （ 如过 闸时的延误 、 船员感受等 ）据此理念 ， 文 。 本 综合 阐述 了船 闸通过 能力分 析 中的几个 关键 问题 ¨ ， 探讨 了如 何构 建船 闸服 务质 量 的评 价体 系 。 剖 并
廖 鹏
（ 东南 大 学 港 口航道 与水利 工程 研 究所 ， 南京 ２０ ９ ） １０６
摘 要 ： 相 关 研 究 成 果 的基 础 上 ， 讨 了船 闸通 过 能力 分 析 中 的几 个 问题 ， 计 分 析 了 繁忙 船 闸 的船 舶 在 探 统
延误特点 ， 并基于 ＧＧ ｌ 队模 型， ／／排 建立估算 繁忙船闸船舶延误 的近似数 学模型 。 果表 明， 结 船舶待 闸时
中 图分 类 号 ： ４ ．＊ Ｕ６ １ ３ ７ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ５ ８４ （０ ０ ０ — ５ ５ ０ １０ — ４ ３ ２ １ ）５ ０ ２ — ８
当船 闸提 供 的通 过 能力 无法 满 足船 舶过 闸需求 时 ， 易 出现 滞航 或 堵航 现 象 ， 往 成 为 内河 航 道 的控 容 往 制节 点 、 至是 瓶 颈 口， 响着 整个 水运 交通 网络 的运输 能 力 １ 因此在 内河航 道 （ ） 划 与评 价 、 闸规 甚 影 ］ 。 网 规 船 划 与设计 中 ， 闸通 过 能力 分 析尤 为重 要 。 大 中型通 航 船 闸 的研究 、 船 在 设计 和建 设 方 面 ， 国 已取 得 了巨大 我 的成 就 ， 但在 分 析 和计算 其 通过 能 力 时 ， 往 忽 略 了船舶 过 闸时 可能 出现 的延误 （ 待 闸时 间 ） 往 或 以及 由此 产 生 的经 济损 失 ， 导致船 闸 的规划 、 设计 与调 度管理 存在诸 多不 合理 的现 象 ＿］ ２。 。 船 闸通 过 能力 分析 是通 航枢 纽 的交通 规 划 问题 ， 既要考 虑船 闸所能 通 过 的船舶 数量 以充 分 发挥 其运 输
第 ３ 卷第 ５期 １
２１ 年 ｌ 月 ００ ０ ｏ５ １ ３１ ． Ｏｃ ． ０１ ｔ２ ０
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ａ ｅ ｗａ ｎ ｒ ｏ ｏ ｒ ａ ｏ Ｗ ｔ ｒ ｙ ａ ｄ Ｈａ ｂ ｒ
船 通 能 分 中 几 问 探 闸 过 力 析 的 个 题 讨
间的大小不仅与其交通负荷有关 ， 还与船舶到闸和过 闸的离散程度有关 。 考虑船舶 的交通特性 ， 建立 了一 次过 闸平均载重吨位计算模型 ， 将大量 的离散化 的船型组合简化 为～个连续 函数 ， 能够动态地反映船舶
大型化 和标准化趋势 的影响 。 最后就如何将过 闸船舶 的数量 和质量感受结合起来 ， 构建船 闸服务质量 的 指标和评价体系提出了一些建议。 关键词 ： 船闸； 待闸时间； 一次过 闸平均载重吨位 ； 服务质量 ； 排队模 型
１ 研 究 回顾
早在 ２ 世纪四、 ０ 五十年代 ， 前苏联和美国学者根据船闸运行的特点 ， 出了船闸通过能力的计算方法 ， 提 认为船闸的理想通过能力等于每年实际运行天数 中每天过闸次数与一次过闸平均吨位的乘积的总和 ， 实际 通过 能力 等于最 大能 力除 以高 峰月 通过 能力 与平 均 月通 过能 力 的 比值 ［ ］ 后 ， 国学 者发 现船 闸的服 务 ¨ 。 稍 美
５６ ２
水
道
港 口
第 ３ 卷第 ５ １ 期
多线 船 闸 ） 线 （ 到 梯级 船 闸和航 道 ） 再扩 展 到面 （ 航道 网 ）为航 道 网改扩 建 工程 的规 划与 评估 提 供 了较 可靠 ，
的数学模型［ ， １ 并成功应用于上密西西比河——伊利诺斯水道扩建工程可行性研究 中 ［ ］ １。 ６ 总的来说 ， 经 过近 ５ 年的努力 ， ０ 初步建立 了内河水运交通规划与管理的基础理论和数学模型， 为解决内河水运工程问题
复杂 ， 以得到明显的表达式 ， 难 故常用近似简单的模型去逼近或是数字仿真直接求其数值解。 由此 ， 数字仿 真模型被用来模拟船舶的延误 ， 以便更准确地描述航道网交通流的复杂性ｎ 。 采用排队理论研究延误是为了给船闸的调度管理提供决策依据 ［ ， ］ 或是为船 闸和航道 网规划及建设
作者简介 ： 鹏（９ ９ ）男 ， 廖 １ ７ 一 ， 湖北省赤壁人 ， 博士 ， 讲师 ， 主要从事港 Ｉ航道工程研 究。 Ｚ ｌ
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对 象更 关 心 的是船 舶 和货 物 能否 及 时 、 全 地通 过 船 闸 ， 不 是船 闸通 过 的货 物 总 吨位 。 安 而 因此 ， 应用 当时 兴 起 的排 队理论 ， 究分 析船 舶 的到达 分 布和 服务 时 问分 布 ， 船 闸视 为 １ 或 ２个 服 务窗 Ｆ（ 线 或双 线 船 研 将 个 Ｉ单 闸） 的排 队系统 ， 究 船舶 的延误 ［ 。 用 标准 统计 分 布 函数 来描 述 船舶 到 达 和服 务 时 间规律 并 不具 有 普 研 ８ 采 遍性 ， 因而更具 普遍 性 的 ＧＧｎ排 队模 型被 广泛 采用 【 不 过 ， ／／ １ 。 考虑 诸 多控 制 因素 的 ＧＧｎ模 型 的求解 非 常 ／／
功能， 又要将船 闸视为一个服务节点而关注船舶和货物是否及时 、 安全地通过船闸， 也就是说船 闸通过能力 不仅是船 闸通过船舶数量的表达 ， 也是船舶通过船闸质量 的描述 ｌ 。 ２ 船闸的通过能力分析不仅要计算船 闸 ｊ 通过船舶的数量 ， 也要评价船舶通过船 闸的服务质量感受 （ 如过 闸时的延误 、 船员感受等 ）据此理念 ， 文 。 本 综合 阐述 了船 闸通过 能力分 析 中的几个 关键 问题 ¨ ， 探讨 了如 何构 建船 闸服 务质 量 的评 价体 系 。 剖 并
廖 鹏
（ 东南 大 学 港 口航道 与水利 工程 研 究所 ， 南京 ２０ ９ ） １０６
摘 要 ： 相 关 研 究 成 果 的基 础 上 ， 讨 了船 闸通 过 能力 分 析 中 的几 个 问题 ， 计 分 析 了 繁忙 船 闸 的船 舶 在 探 统
延误特点 ， 并基于 ＧＧ ｌ 队模 型， ／／排 建立估算 繁忙船闸船舶延误 的近似数 学模型 。 果表 明， 结 船舶待 闸时
中 图分 类 号 ： ４ ．＊ Ｕ６ １ ３ ７ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ５ ８４ （０ ０ ０ — ５ ５ ０ １０ — ４ ３ ２ １ ）５ ０ ２ — ８
当船 闸提 供 的通 过 能力 无法 满 足船 舶过 闸需求 时 ， 易 出现 滞航 或 堵航 现 象 ， 往 成 为 内河 航 道 的控 容 往 制节 点 、 至是 瓶 颈 口， 响着 整个 水运 交通 网络 的运输 能 力 １ 因此在 内河航 道 （ ） 划 与评 价 、 闸规 甚 影 ］ 。 网 规 船 划 与设计 中 ， 闸通 过 能力 分 析尤 为重 要 。 大 中型通 航 船 闸 的研究 、 船 在 设计 和建 设 方 面 ， 国 已取 得 了巨大 我 的成 就 ， 但在 分 析 和计算 其 通过 能 力 时 ， 往 忽 略 了船舶 过 闸时 可能 出现 的延误 （ 待 闸时 间 ） 往 或 以及 由此 产 生 的经 济损 失 ， 导致船 闸 的规划 、 设计 与调 度管理 存在诸 多不 合理 的现 象 ＿］ ２。 。 船 闸通 过 能力 分析 是通 航枢 纽 的交通 规 划 问题 ， 既要考 虑船 闸所能 通 过 的船舶 数量 以充 分 发挥 其运 输
第 ３ 卷第 ５期 １
２１ 年 ｌ 月 ００ ０ ｏ５ １ ３１ ． Ｏｃ ． ０１ ｔ２ ０
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ａ ｅ ｗａ ｎ ｒ ｏ ｏ ｒ ａ ｏ Ｗ ｔ ｒ ｙ ａ ｄ Ｈａ ｂ ｒ
船 通 能 分 中 几 问 探 闸 过 力 析 的 个 题 讨
间的大小不仅与其交通负荷有关 ， 还与船舶到闸和过 闸的离散程度有关 。 考虑船舶 的交通特性 ， 建立 了一 次过 闸平均载重吨位计算模型 ， 将大量 的离散化 的船型组合简化 为～个连续 函数 ， 能够动态地反映船舶
大型化 和标准化趋势 的影响 。 最后就如何将过 闸船舶 的数量 和质量感受结合起来 ， 构建船 闸服务质量 的 指标和评价体系提出了一些建议。 关键词 ： 船闸； 待闸时间； 一次过 闸平均载重吨位 ； 服务质量 ； 排队模 型
１ 研 究 回顾
早在 ２ 世纪四、 ０ 五十年代 ， 前苏联和美国学者根据船闸运行的特点 ， 出了船闸通过能力的计算方法 ， 提 认为船闸的理想通过能力等于每年实际运行天数 中每天过闸次数与一次过闸平均吨位的乘积的总和 ， 实际 通过 能力 等于最 大能 力除 以高 峰月 通过 能力 与平 均 月通 过能 力 的 比值 ［ ］ 后 ， 国学 者发 现船 闸的服 务 ¨ 。 稍 美
５６ ２
水
道
港 口
第 ３ 卷第 ５ １ 期
多线 船 闸 ） 线 （ 到 梯级 船 闸和航 道 ） 再扩 展 到面 （ 航道 网 ）为航 道 网改扩 建 工程 的规 划与 评估 提 供 了较 可靠 ，
的数学模型［ ， １ 并成功应用于上密西西比河——伊利诺斯水道扩建工程可行性研究 中 ［ ］ １。 ６ 总的来说 ， 经 过近 ５ 年的努力 ， ０ 初步建立 了内河水运交通规划与管理的基础理论和数学模型， 为解决内河水运工程问题
复杂 ， 以得到明显的表达式 ， 难 故常用近似简单的模型去逼近或是数字仿真直接求其数值解。 由此 ， 数字仿 真模型被用来模拟船舶的延误 ， 以便更准确地描述航道网交通流的复杂性ｎ 。 采用排队理论研究延误是为了给船闸的调度管理提供决策依据 ［ ， ］ 或是为船 闸和航道 网规划及建设