港口服务系统仿真与港口规模优化研究
【摘要】：
港口建设规模的优化研究就是以货运成本最低为目标确定各种港口设施规模，使港口建设与整个交通运输系统相互协调配套，提高港口的运行效率、优化运输系统、降低货运成本。
本文按系统分析方法，利用计算机仿真技术研究港口建设的优化规模，力图为港口规模研究开拓新领域、寻求新思路。
在分析研究港口服务系统特征的基础上，建立了港口运营生产的计算机仿真系统，系统充分考虑了港口生产的随机特性和其它影响因素，能够比较客观地反映港口的实际运行状况，获得可靠的港口数值特征值，为港口建设发展规模的研究提供了强有力的分析工具，填补了港口工程领域的一项空白。
分析研究了运输系统中各种费用项目对货物转运费的影响程度，科学合理地选取费用项目，建立了港口规模优化模型，根据模型的特点和各参变量的物理意义及其相互关系导出了港口最优规模必须满足的条件，给出了利用相对比较简单的“爬山法”寻求最优解的方法，研制了相应的计算程序。与以往的研究成果相比，该优化模型考虑的因素更全面、求解更方便。
以港口运营仿真系统和排队论方法为工具，分析研究了厦门港的运营生产状况，针对其大船泊位偏少、小船泊位偏多的突出问题，提出了厦门港应该优先发展万吨级以上深水泊位、改造小船泊位以提高其靠泊能力的港口发展战略，给出了2010年厦门港的最优建设规模，为厦门港的建设与发展提供了决策依据。
结合实例研究进行了港口参数的敏感性分析，指出提高泊位装卸效率比增建码头泊位更能改善港口的运营状况、减少船舶在港时间、加快车船货周转、降低货物转运成本。提出了在港口建设中应尽量选择高效率的装卸系统，在老码头的改造中应首先考虑淘汰落后的装卸系统等具有指导意义的新观点。
结合实例分析，研究探讨了港口泊位利用率和锚地保证率的合理取值，得到了最优泊位利用率与泊位数的关系和合适的锚地保证率，为综合性港口的优化设计提供了参考数据。
【关键词】：【学位授予单位】：河海大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2002
【分类号】：U691.1
【DOI】：CNKI:CDMD:1.2002.120124
【目录】：
- 中文摘要2-3
- 英文摘要3-7
- 前言7-9
- 第一章 绪论9-21
- 1．1 港口规模研究现状9-11
- 1．2 排队论及其应用11-14
- 1．2．1 系统排队模型12-13
- 1．2．2 排队论应用研究13-14
- 1．3 系统仿真的应用与发展14-17
- 1．4 研究框架17-20
- 1．4．1 研究思路与方法17-18
- 1．4．2 论文结构18-20
- 1．5 主要结论与成果20-21
- 第二章 系统仿真基本理论21-40
- 2．1 系统与系统仿真21-24
- 2．1．1 系统21-22
- 2．1．2 系统仿真22-24
- 2．2 随机变量及其生成方法24-30
- 2．2．1 随机变量及其概率分布24-25
- 2．2．2 港口系统仿真中常用的概率分布25-27
- 2．2．3 随机数的产生与随机变量的生成27-30
- 2．3 离散事件系统仿真30-33
- 2．3．1 离散系统的基本要素30-31
- 2．3．2 离散系统仿真模型31-32
- 2．3．3 时间的推进32-33
- 2．3．4 离散事件系统仿真程序设计33
- 2．4 排队系统仿真33-39
- 2．4．1 排队系统的特征33-35
- 2．4．2 排队模型符35-36
- 2．4．3 排队系统的性能指标36-38
- 2．4．4 排队系统仿真建模38-39
- 2．5 小结39-40
- 第三章 港口运营仿真系统40-53
- 3．1 港口服务系统的特征40-41
- 3．1．1 港口服务系统是随机系统40
- 3．1．2 港口服务系统是离散事件系统40
- 3．1．3 港口服务系统是单队列排队系统40-41
- 3．2 港口仿真系统设计原则41
- 3．3 港口仿真系统设计41-46
- 3．3．1 船舶的模拟41-43
- 3．3．2 港口服务的模拟43
- 3．3．3 仿真时钟的推进43-44
- 3．3．4 系统模拟流程44-46
- 3．4 仿真系统简介46-51
- 3．4．1 系统的特点与功能46
- 3．4．2 系统使用说明46-51
- 3．5 小结51-53
- 第四章 港口规模优化研究53-67
- 4．1 最优化技术53
- 4．2 港口规模优化53-54
- 4．3 影响港口规模的主要因素54-58
- 4．3．1 港口建设投资55-56
- 4．3．2 船舶费用56-57
- 4．3．3 港口生产营运费用57
- 4．3．4 货物在运输中的时间价值57-58
- 4．3．5 货物转运速度引起的费用58
- 4．4 港口规模优化模型58-62
- 4．4．1 目标函数58-59
- 4．4．2 有关参数的确定59-61
- 4．4．3 约束条件61-62
- 4．5 优化模型的求解62-66
- 4．5．1 最优解的存在性62-63
- 4．5．2 最优解应满足的条件63-64
- 4．5．3 寻优方法与步骤64-66
- 4．6 小结66-67
- 第五章 实例分析67-107
- 5．1 港口概况67-71
- 5．1．1 码头泊位状况67-68
- 5．1．2 泊位装卸效率68
- 5．1．3 到港船舶分布68-71
- 5．1．4 港口吞吐量71
- 5．2 有关计算参数71-76
- 5．2．1 码头泊位投资71-72
- 5．2．2 锚泊位投资C_（m．k）72-73
- 5．2．3 参数f_k73-74
- 5．2．4 船舶艘天费用C_s74-75
- 5．2．5 船舶平均装卸量G_k75-76
- 5．3 港口现状分析76-84
- 5．3．1 船舶排队状况76-79
- 5．3．2 港口货物转运费79-80
- 5．3．3 港口的优化规模80-84
- 5．4 港口发展规模研究（2010年）84-97
- 5．4．1 到港船舶类型分布84-85
- 5．4．2 码头泊位规模分析85-93
- 5．4．3 港口锚地规模分析93-97
- 5．5 敏感性分析97-105
- 5．5．1 装卸效率对码头优化规模的影响98-102
- 5．5．2 港口装卸能力对港口营运的影响102-103
- 5．5．3 港口装卸能力对锚地规模的影响103-105
- 5．6 小结105-107
- 第六章 总结与展望107-111
- 6．1 结论107-109
- 6．2 创新109-110
- 6．3 展望110-111
- 参考文献111-117
- 致谢117
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