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內(nèi)河航運(yùn)的堵點(diǎn)常常不在航道而在船閘。上下游船舶到閘的時(shí)間是隨機(jī)的，閘室一次能放幾艘取決于船型組合，待閘區(qū)容量又有限，調(diào)度稍有不慎就會(huì)形成長(zhǎng)隊(duì)。船閘物流仿真軟件把過(guò)閘需求、閘室編排與待閘約束放進(jìn)同一模型，讓調(diào)度決策的后果先在小范圍內(nèi)推演出來(lái)。

過(guò)閘需求與到閘分布建模

需求建模的輸入是船舶檔案。按船型分為干貨船、集裝箱船、危化品船與客船，各自記錄總長(zhǎng)、型寬、滿載吃水與航速；到閘時(shí)間用統(tǒng)計(jì)分布描述，例如按泊松過(guò)程生成，高峰時(shí)段把到達(dá)率提高一倍。模型里還要保留優(yōu)先船舶，例如客運(yùn)班輪與應(yīng)急物資船的插隊(duì)規(guī)則，否則高峰時(shí)段的排隊(duì)長(zhǎng)度會(huì)被低估。

數(shù)據(jù)來(lái)自實(shí)際觀測(cè)才可信。可采集一周的過(guò)閘記錄，統(tǒng)計(jì)各時(shí)段的到閘數(shù)量、平均等待時(shí)間與船型比例，作為模型參數(shù)；參數(shù)偏差會(huì)讓仿真結(jié)論完全失真，因此建模后要先用歷史數(shù)據(jù)做回測(cè)，確認(rèn)仿真出的平均待閘時(shí)間與實(shí)際記錄的差距在可接受范圍內(nèi)，再用于方案比較與規(guī)則調(diào)整。

閘室編排與一次通過(guò)量

閘室編排是一個(gè)組合問題。閘室有效長(zhǎng)度與寬度確定后，船舶的組合方式直接決定一次通過(guò)量；例如閘室長(zhǎng)一百八十米時(shí)，兩艘八十米級(jí)船舶加一艘二十米級(jí)小船的組合需要核對(duì)總長(zhǎng)與安全間距，間距不足就得分兩閘。編排還要考慮進(jìn)出閘順序，先出后進(jìn)、大船先行的規(guī)則能減少調(diào)檔次數(shù)。

編排效率可以用指標(biāo)衡量。閘室利用率等于船舶占用面積除以閘室面積，單閘平均通過(guò)艘數(shù)與日均過(guò)閘次數(shù)反映周轉(zhuǎn)能力。仿真中可以對(duì)比兩種編排策略，一種是先到先服務(wù)，一種按船型分組的批量編排，觀察利用率與平均待閘時(shí)間的變化，通常會(huì)看到效率與公平之間的取舍。

待閘區(qū)容量與通航秩序

上下游待閘區(qū)是有限資源。按可錨泊船舶數(shù)量設(shè)置容量上限，超過(guò)后新到船舶只能在外河等待，形成二次排隊(duì)；模型要把待閘區(qū)位置、系泊方式與進(jìn)出通道一起建進(jìn)去，否則仿真的排隊(duì)長(zhǎng)度會(huì)失真。危化品船與客船的錨泊區(qū)需要單獨(dú)劃分，安全距離按相關(guān)規(guī)定設(shè)置，不能與普通貨船混排。

秩序問題往往比容量更棘手。插隊(duì)、搶檔與不按調(diào)度指令進(jìn)閘會(huì)引起連鎖延誤，仿真中可以把違規(guī)行為設(shè)為一個(gè)概率參數(shù)，觀察它對(duì)整體待閘時(shí)間的影響；也可以測(cè)試引入叫號(hào)機(jī)制后秩序是否改善。這類行為的建模粗一些，但比完全忽略更接近現(xiàn)場(chǎng)，學(xué)生也更容易理解規(guī)則的價(jià)值。

仿真評(píng)價(jià)與方案比較

評(píng)價(jià)指標(biāo)要成組使用。平均待閘時(shí)間、最長(zhǎng)待閘時(shí)間、閘室利用率、日均通過(guò)艘數(shù)與單位通過(guò)量的能耗，五項(xiàng)一起看才不至于顧此失彼；只看平均待閘時(shí)間容易忽略少數(shù)船舶的長(zhǎng)期滯留，而最長(zhǎng)待閘時(shí)間往往才是投訴的來(lái)源。指標(biāo)權(quán)重由教學(xué)目標(biāo)決定，不必追求單一綜合評(píng)分。

方案比較要控制變量。對(duì)比擴(kuò)建閘室、延長(zhǎng)待閘區(qū)與調(diào)整調(diào)度規(guī)則三種方案時(shí)，需求數(shù)據(jù)必須一致，隨機(jī)種子固定，多次運(yùn)行取均值與置信區(qū)間；結(jié)論要寫明在什么條件下成立，例如在日均過(guò)閘一百二十艘以下時(shí)調(diào)度優(yōu)化效果明顯，超過(guò)之后硬件擴(kuò)容才是關(guān)鍵約束，這一點(diǎn)往往和直覺相反。

仿真最忌諱把模型做成一個(gè)只能跑出好看數(shù)字的玩具。先老老實(shí)實(shí)拿歷史數(shù)據(jù)回測(cè)，承認(rèn)模型對(duì)某些現(xiàn)象的刻畫是粗糙的，再談優(yōu)化方案；否則推演出來(lái)的調(diào)度規(guī)則一旦進(jìn)入實(shí)際運(yùn)行，第一周就會(huì)遇到模型里根本沒寫過(guò)的情況。