船閘通過(guò)能力分析中的幾個(gè)問(wèn)題探討

廖 鵬

（東南大學(xué)港口航道與水利工程研究所，南京210096）

當(dāng)船閘提供的通過(guò)能力無(wú)法滿足船舶過(guò)閘需求時(shí)，容易出現(xiàn)滯航或堵航現(xiàn)象，往往成為內(nèi)河航道的控制節(jié)點(diǎn)、甚至是瓶頸口，影響著整個(gè)水運(yùn)交通網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)輸能力［1］。因此在內(nèi)河航道（網(wǎng)）規(guī)劃與評(píng)價(jià)、船閘規(guī)劃與設(shè)計(jì)中，船閘通過(guò)能力分析尤為重要。在大中型通航船閘的研究、設(shè)計(jì)和建設(shè)方面，我國(guó)已取得了巨大的成就，但在分析和計(jì)算其通過(guò)能力時(shí)，往往忽略了船舶過(guò)閘時(shí)可能出現(xiàn)的延誤（或待閘時(shí)間）以及由此產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失，導(dǎo)致船閘的規(guī)劃、設(shè)計(jì)與調(diào)度管理存在諸多不合理的現(xiàn)象［2］。

船閘通過(guò)能力分析是通航樞紐的交通規(guī)劃問(wèn)題，既要考慮船閘所能通過(guò)的船舶數(shù)量以充分發(fā)揮其運(yùn)輸功能，又要將船閘視為一個(gè)服務(wù)節(jié)點(diǎn)而關(guān)注船舶和貨物是否及時(shí)、安全地通過(guò)船閘，也就是說(shuō)船閘通過(guò)能力不僅是船閘通過(guò)船舶數(shù)量的表達(dá)，也是船舶通過(guò)船閘質(zhì)量的描述［2］。船閘的通過(guò)能力分析不僅要計(jì)算船閘通過(guò)船舶的數(shù)量，也要評(píng)價(jià)船舶通過(guò)船閘的服務(wù)質(zhì)量感受（如過(guò)閘時(shí)的延誤、船員感受等）。據(jù)此理念，本文綜合闡述了船閘通過(guò)能力分析中的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題［1-5］，并探討了如何構(gòu)建船閘服務(wù)質(zhì)量的評(píng)價(jià)體系。

1 研究回顧

早在20世紀(jì)四、五十年代，前蘇聯(lián)和美國(guó)學(xué)者根據(jù)船閘運(yùn)行的特點(diǎn)，提出了船閘通過(guò)能力的計(jì)算方法，認(rèn)為船閘的理想通過(guò)能力等于每年實(shí)際運(yùn)行天數(shù)中每天過(guò)閘次數(shù)與一次過(guò)閘平均噸位的乘積的總和，實(shí)際通過(guò)能力等于最大能力除以高峰月通過(guò)能力與平均月通過(guò)能力的比值［6-7］。稍后，美國(guó)學(xué)者發(fā)現(xiàn)船閘的服務(wù)對(duì)象更關(guān)心的是船舶和貨物能否及時(shí)、安全地通過(guò)船閘，而不是船閘通過(guò)的貨物總噸位。因此，應(yīng)用當(dāng)時(shí)興起的排隊(duì)理論，研究分析船舶的到達(dá)分布和服務(wù)時(shí)間分布，將船閘視為1個(gè)或2個(gè)服務(wù)窗口（單線或雙線船閘）的排隊(duì)系統(tǒng)，研究船舶的延誤［8-9］。采用標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)分布函數(shù)來(lái)描述船舶到達(dá)和服務(wù)時(shí)間規(guī)律并不具有普遍性，因而更具普遍性的G/G/n排隊(duì)模型被廣泛采用［10］。不過(guò)，考慮諸多控制因素的G/G/n模型的求解非常復(fù)雜，難以得到明顯的表達(dá)式，故常用近似簡(jiǎn)單的模型去逼近或是數(shù)字仿真直接求其數(shù)值解。由此，數(shù)字仿真模型被用來(lái)模擬船舶的延誤，以便更準(zhǔn)確地描述航道網(wǎng)交通流的復(fù)雜性［11］。

采用排隊(duì)理論研究延誤是為了給船閘的調(diào)度管理提供決策依據(jù)［12］，或是為船閘和航道網(wǎng)規(guī)劃及建設(shè)的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)［13］。基于大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)研究，船舶延誤研究的對(duì)象從點(diǎn)（單級(jí)單線船閘和多線船閘）到線（梯級(jí)船閘和航道）再擴(kuò)展到面（航道網(wǎng)），為航道網(wǎng)改擴(kuò)建工程的規(guī)劃與評(píng)估提供了較可靠的數(shù)學(xué)模型［14-15］，并成功應(yīng)用于上密西西比河——伊利諾斯水道擴(kuò)建工程可行性研究中［16］。總的來(lái)說(shuō)，經(jīng)過(guò)近50年的努力，初步建立了內(nèi)河水運(yùn)交通規(guī)劃與管理的基礎(chǔ)理論和數(shù)學(xué)模型，為解決內(nèi)河水運(yùn)工程問(wèn)題提供了大量的技術(shù)支持，有力地促進(jìn)了美國(guó)綜合交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展。

我國(guó)的船閘通過(guò)能力研究延續(xù)了前蘇聯(lián)的辦法，在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制下，強(qiáng)調(diào)充分發(fā)揮船閘的經(jīng)濟(jì)效益，注重分析船閘通過(guò)船舶的數(shù)量，而忽略了船舶過(guò)閘時(shí)的延誤。《船閘總體設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ305-2001）［17］（以下簡(jiǎn)稱規(guī)范）推薦的船閘通過(guò)能力計(jì)算方法如下

式中：P1為單向年過(guò)閘船舶總載重噸位；P2為單向年過(guò)閘客、貨運(yùn)量；n為日平均過(guò)閘次數(shù)；n0為日非客運(yùn)、貨船過(guò)閘次數(shù)；N為年通航天數(shù)；G為一次過(guò)閘平均載重噸位，結(jié)合設(shè)計(jì)船型與閘室有效尺度進(jìn)行組合來(lái)確定；α為船舶裝載系數(shù)；β為運(yùn)量不均衡系數(shù)，為1 a中最大月貨運(yùn)量與年平均月貨運(yùn)量的比值。長(zhǎng)期實(shí)踐表明，該方法概念清晰，公式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一定程度上能夠滿足工程需要。隨著近年來(lái)貨運(yùn)過(guò)閘需求快速增長(zhǎng)，大型船閘的建設(shè)并投入使用，實(shí)踐中遇到的許多問(wèn)題逐漸受到各方的關(guān)注。有學(xué)者開(kāi)始對(duì)通過(guò)能力的計(jì)算方法進(jìn)行探討［18-19］，另一方面，為提高船閘的通過(guò)能力，緩解船閘的堵航程度，開(kāi)始應(yīng)用數(shù)學(xué)模型來(lái)優(yōu)化船閘調(diào)度工作［20-22］。

2 船舶平均待閘時(shí)間

時(shí)間延誤是衡量交通系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量的重要指標(biāo)，也是指導(dǎo)交通設(shè)施規(guī)劃和建設(shè)的重要依據(jù)［23］。由于種種原因，國(guó)內(nèi)缺乏系統(tǒng)的船閘運(yùn)行實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，相關(guān)的文獻(xiàn)報(bào)道非常少。下面據(jù)京杭運(yùn)河施橋船閘的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)［2］，提出繁忙船閘的船舶待閘時(shí)間的估算模型。

2.1 平均待閘時(shí)間分布特性

根據(jù)施橋船閘2001～2004年共約117.8萬(wàn)艘次單機(jī)船和駁船的待閘時(shí)間資料，采用小時(shí)為單位，將船舶待閘時(shí)間按間距2 h分成若干等級(jí)，統(tǒng)計(jì)每個(gè)等級(jí)所出現(xiàn)的船舶數(shù)，計(jì)算其對(duì)應(yīng)的比例，繪出船舶待閘時(shí)間的分布圖。限于篇幅，圖1僅給出了該斷面全部過(guò)閘船舶的待閘時(shí)間分布。

可以看出，盡管影響船舶待閘時(shí)間的因素較為復(fù)雜，但其仍有規(guī)律可循：（1）船隊(duì)的待閘時(shí)間主要分布在16 h以內(nèi)，其中2 h以內(nèi)的船隊(duì)比例約34%，不待閘的船隊(duì)比例最大可達(dá)12%；（2）單機(jī)船的待閘時(shí)間主要分布在6 h以內(nèi)或者14～22 h，2個(gè)待閘時(shí)間區(qū)間平均相差約10 h，主要是因?yàn)椴糠謫螜C(jī)船夜間不過(guò)閘），分別占67%和28%，其中在2 h以內(nèi)的平均約占40%，不待閘的單機(jī)船比例僅約4%。

圖1 施橋船閘的船舶待閘時(shí)間分布Fig.1 Distribution of delays at Shiqiao lock

從年際間不同流向船舶來(lái)看，下行船舶的待閘時(shí)間較上行船舶的長(zhǎng)，而且船舶的待閘時(shí)間總體上在逐年增加，尤以2004年下行船舶的增幅最大。例如，2001～2004年下行船舶待閘時(shí)間在20～40 h的比例分別為4.8%，3.1%，6.8%和13.6%。這主要與船閘不同航向上的年船舶通過(guò)量有關(guān)，通過(guò)量越大，即交通負(fù)荷越大，船舶的平均待閘時(shí)間就可能越長(zhǎng)。2003年的船舶待閘時(shí)間較長(zhǎng)主要與船閘7月份的停航有關(guān)。

2.2 平均待閘時(shí)間的估算模型

采用船舶到達(dá)和服務(wù)時(shí)間均為一般分布的G/G/n排隊(duì)模型來(lái)研究船舶的待閘時(shí)間。單線船閘可采用G/G/1模型，雙線船閘一般采用G/G/2模型。我國(guó)多數(shù)雙線船閘的尺度接近并進(jìn)行聯(lián)合調(diào)度，為簡(jiǎn)化問(wèn)題，可將船閘的2個(gè)閘室看作1個(gè)統(tǒng)一的大閘室（如施橋船閘），或者因船閘的調(diào)度原則可看作單線船閘（如三峽船閘的北線上行、南線下行），統(tǒng)一采用先到先服務(wù)的G/G/1模型來(lái)研究船舶的待閘時(shí)間。

定義船舶到達(dá)的間隔時(shí)間序列獨(dú)立、服從一般分布F（t），令平均到達(dá)間隔時(shí)間為；船舶一次過(guò)閘時(shí)間序列獨(dú)立、服從一般分布G（t），t≥0，記平均一次過(guò)閘時(shí)間為。若令 Wq，m為第m條船舶的待閘時(shí)間（排隊(duì)等候時(shí)間），Wq（t）為系統(tǒng)平衡時(shí)船舶待閘時(shí)間的分布函數(shù)［24］，有

式中：E［Wq］為船舶的平均待閘時(shí)間；D［g］和D［f］分別為服務(wù)時(shí)間和到達(dá)間隔時(shí)間的方差。也就是說(shuō)，在高負(fù)荷狀態(tài)下，船舶待閘時(shí)間的分布近似為負(fù)指數(shù)分布，均值即為平均待閘時(shí)間。由此可以看出，船舶待閘時(shí)間的長(zhǎng)短不僅與斷面船舶流量以及船舶過(guò)閘量的大小（交通負(fù)荷）有關(guān)，還與船舶到閘和過(guò)閘的離散程度有關(guān)，這與船閘運(yùn)行管理的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)一致。

2.3 結(jié)果與驗(yàn)證

表1根據(jù)施橋船閘的到閘和過(guò)閘船舶小時(shí)流量統(tǒng)計(jì)了G/G/1排隊(duì)模型中的V和C（均為船閘系統(tǒng)忙期的均值），由ρ≈1可知，施橋船閘在忙期處于高負(fù)荷狀態(tài)，可采用式（4）近似求解船舶的平均待閘時(shí)間，結(jié)果列于表1，其中Wq為模型計(jì)算結(jié)果，Wo為實(shí)際統(tǒng)計(jì)結(jié)果。同時(shí)以2004年全部待閘船舶的待閘時(shí)間分布為例，按式（5）給出了其理論分布見(jiàn)圖2（實(shí)際分布見(jiàn)圖1）。

表1 施橋船閘船舶待閘時(shí)間計(jì)算參數(shù)與結(jié)果驗(yàn)證Tab.1 Calculation and validation of approximate delays at Shiqiao lock

從計(jì)算結(jié)果可以看出，盡管采用了諸多假設(shè)和近似條件，G/G/1排隊(duì)模型仍能合理地給出船舶的平均待閘時(shí)間，而且船舶待閘時(shí)間的理論分布與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)吻合程度良好。2003年存在較大偏差是由于船閘7月份停航，而該模型不能對(duì)此進(jìn)行合理模擬而造成的。因此G/G/1排隊(duì)模型及其近似解能夠用來(lái)估算施橋船閘正常運(yùn)行時(shí)的船舶待閘時(shí)間，也可應(yīng)用于類似繁忙船閘的船舶待閘時(shí)間研究。

圖2 施橋船閘2004年船舶待閘時(shí)間的理論分布Fig.2 Theoretical distribution of delays at Shiqiao lock in 2004

3 一次過(guò)閘平均載重噸位

影響船閘通過(guò)能力的因素非常多，其中一次過(guò)閘平均噸位集中反映了過(guò)閘船舶的類型和組成及其過(guò)閘特點(diǎn)等，是船閘通過(guò)能力計(jì)算中的關(guān)鍵內(nèi)容。《規(guī)范》推薦通過(guò)對(duì)不同設(shè)計(jì)船型、船隊(duì)進(jìn)行組合來(lái)確定一次過(guò)閘平均噸位。由于該方法需要確定設(shè)計(jì)船型及其組合這2個(gè)耦合因素，是目前船閘通過(guò)能力計(jì)算中的難點(diǎn)。為回避過(guò)閘設(shè)計(jì)船型的選取及其組合等不確定性因素，下面根據(jù)船閘和船舶的交通特性，基于過(guò)閘船舶的噸位與面積關(guān)系［5］，研究一次過(guò)閘平均噸位的計(jì)算模型，為船閘通過(guò)能力的計(jì)算提供新思路。

3.1 模型的建立

船舶是籍水浮力隨船閘閘室內(nèi)水體的升降來(lái)克服航道上下游的集中水位差，也就是說(shuō)，船舶過(guò)閘需要的是閘室內(nèi)的水域面積（假定水深條件滿足），閘室內(nèi)水域面積越大，所能容納的船舶面積就越多，一次過(guò)閘平均噸位就越大。由此可以看出，盡管一次過(guò)閘平均噸位的確定涉及到許多復(fù)雜的動(dòng)態(tài)因素，但關(guān)鍵還是閘室的有效面積和過(guò)閘船舶的面積。因此，根據(jù)船閘閘室有效面積內(nèi)的船舶面積，再通過(guò)船舶噸位與面積之間的關(guān)系，得到一次過(guò)閘平均載重噸位G計(jì)算模型

式中：ga為過(guò)閘船舶的平均噸位；λ為閘室利用率；S為閘室有效面積；s（ga）為過(guò)閘船舶的平均面積，由函數(shù)s（g）和ga確定。該模式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，回避了過(guò)閘設(shè)計(jì)船型的選取及其組合等不確定性因素，根據(jù)實(shí)際或預(yù)測(cè)的船舶平均噸位即可連續(xù)計(jì)算一次過(guò)閘平均噸位，提高了預(yù)測(cè)工作的可操作性、可靠性和效率。

3.2 內(nèi)河船舶的噸位與面積關(guān)系

通過(guò)分析，內(nèi)河船舶的噸位與面積關(guān)系s（g）是確定的，可采用線性、二次多項(xiàng)式等進(jìn)行最小二乘回歸分析得到，具體分析內(nèi)容參見(jiàn)文獻(xiàn)［5］。表2給出了根據(jù)京杭運(yùn)河標(biāo)準(zhǔn)船型以及京杭運(yùn)河施橋船閘斷面2001～2004年每年7月的實(shí)際船舶資料分析得到的結(jié)果（a1，a2，b1，b2，c2均為回歸系數(shù)，r為相關(guān)系數(shù)）。

表2 實(shí)際船舶和標(biāo)準(zhǔn)船型的噸位與面積關(guān)系的回歸系數(shù)Tab.2 Regression coefficients for function of the area and tonnage of actual and standard vessels

3.3 閘室利用率λ

理論上，0＜λ＜1，其最大值與閘室有效面積、過(guò)閘船舶的尺度和標(biāo)準(zhǔn)化程度有關(guān)，其平均值還與船舶到達(dá)的統(tǒng)計(jì)分布以及船閘的繁忙程度等有關(guān)。以京杭運(yùn)河施橋船閘為例，根據(jù)該船閘2001～2005年的一次過(guò)閘資料，按不同閘室和航向，計(jì)算了總計(jì)超過(guò)13萬(wàn)個(gè)閘次的閘室利用率。為便于統(tǒng)計(jì)分析，將閘室利用率按間距0.1分成10個(gè)等級(jí)，統(tǒng)計(jì)每個(gè)等級(jí)所出現(xiàn)的閘次數(shù)，計(jì)算其對(duì)應(yīng)的比例，繪出閘室利用率的分布圖。圖3給出了一線上行和二線下行的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果。總體上閘室利用率近似正態(tài)分布，盡管隨時(shí)間有右偏趨勢(shì)，但仍比較穩(wěn)定，多年平均值為0.55，表明閘室利用率的統(tǒng)計(jì)量是個(gè)比較穩(wěn)定的參量。此外還收集了葛洲壩和三峽船閘的年平均閘室利用率（表3和表4），可以看出，這2個(gè)船閘的閘室利用率也比較穩(wěn)定，其值在0.52～0.78，多年平均值分別為0.58和0.74，與施橋船閘的統(tǒng)計(jì)結(jié)果非常接近。

圖3 京杭運(yùn)河施橋船閘的閘室利用率分布Fig.3 Distribution of the percent of available chamber at Shiqiao lock

表3 葛洲壩船閘閘室利用率平均值Tab.3 Averaged values of the percent of available chamber at Gezhouba lock

表4 三峽船閘閘室利用率平均值Tab.4 Averaged values of the percent of available chamber at the Three Gorges lock

3.4 實(shí)例驗(yàn)證

以京杭運(yùn)河施橋船閘一線上行和二線下行為例，采用式（6）計(jì)算一次過(guò)閘平均噸位（表5）。表5中，λ為統(tǒng)計(jì)的年平均值；ga為統(tǒng)計(jì)的過(guò)閘船舶的平均噸位；m為統(tǒng)計(jì)的實(shí)際一次過(guò)閘平均艘數(shù)；G0為統(tǒng)計(jì)得到的實(shí)際一次過(guò)閘平均噸位；G2p和G1p分別為采用各自年份實(shí)際抽樣船舶的噸位與面積的二次多項(xiàng)式和線性關(guān)系（回歸系數(shù)見(jiàn)表2）計(jì)算的一次過(guò)閘平均噸位（其中2005年實(shí)際船舶的s（g）借用2004年值）；G2d、G1d分別為采用表2中京杭運(yùn)河標(biāo)準(zhǔn)船型噸位與面積的二次多項(xiàng)式、線性關(guān)系計(jì)算的一次過(guò)閘平均噸位；r2p、r1p、r2d、r1d分別對(duì)應(yīng) G2p、G1p、G2d、G1d與 G0的相對(duì)誤差。

總體上計(jì)算的一次過(guò)閘平均噸位值偏小，相對(duì)誤差主要在10%以內(nèi)，其（絕對(duì)值）平均值為4.8%，而且G1d的相對(duì)誤差最大僅6.0%，表明該方法合理可行。從各種s（g）計(jì)算的結(jié)果來(lái)看，采用各自年份實(shí)際船舶資料得到的一次過(guò)閘平均的相對(duì)誤差總體上與標(biāo)準(zhǔn)船型相當(dāng)，考慮到往往難以獲得大量實(shí)際船舶資料，而且其s（g）的回歸系數(shù)是隨著實(shí)際船舶的動(dòng)態(tài)發(fā)展而變化，應(yīng)用時(shí)宜采用該航道標(biāo)準(zhǔn)船型得到的s（g）。至于采用何種s（g）關(guān)系，可根據(jù)實(shí)際情況具體分析，如無(wú)特別要求，可采用形式簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。

表5 施橋船閘一次過(guò)閘平均噸位計(jì)算驗(yàn)證表Tab.5 Validation of average tonnage for one lockage at Shiqiao lock

4 船閘服務(wù)質(zhì)量的評(píng)價(jià)

船閘通過(guò)能力不僅是船閘通過(guò)船舶數(shù)量的表達(dá)，還應(yīng)是船舶通過(guò)船閘質(zhì)量的描述。船閘的通過(guò)能力分析不僅要計(jì)算船閘通過(guò)船舶的數(shù)量，也要評(píng)價(jià)船舶通過(guò)船閘的服務(wù)質(zhì)量感受（如過(guò)閘時(shí)的延誤、船員感受等）。或者說(shuō)既要充分考慮船閘工程的效益，也要兼顧過(guò)閘船舶的效益，只有這樣，才能全面反映船閘的實(shí)際運(yùn)行情況，船閘工程的綜合效益才能達(dá)到最優(yōu)，就如港口規(guī)劃中，使港方和船方總費(fèi)用最小的碼頭最優(yōu)泊位數(shù)和泊位利用率［26］。基于此，廖鵬［2］和張瑋等［27］據(jù)京杭運(yùn)河施橋船閘、三峽船閘等船閘的運(yùn)行資料，通過(guò)對(duì)內(nèi)河船舶交通（流）特性的分析，引入船閘服務(wù)水平概念，從船閘通航基礎(chǔ)設(shè)施的角度來(lái)評(píng)價(jià)反映船閘的服務(wù)或運(yùn)行質(zhì)量，初步闡述了船閘服務(wù)水平的定義、劃分標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)價(jià)指標(biāo)及其計(jì)算方法、工程應(yīng)用等，建立了基于服務(wù)質(zhì)量的船閘通過(guò)能力研究新方法。限于資料和認(rèn)識(shí)水平，在服務(wù)質(zhì)量的等級(jí)劃分中尚未考慮船員的感受。

另一方面，在道路通行能力研究中，一直非常重視道路使用者從道路狀況、交通條件、道路環(huán)境等方面可能得到的服務(wù)程度或服務(wù)質(zhì)量，如可提供行駛速度、舒適、方便以及經(jīng)濟(jì)安全等方面所達(dá)到的實(shí)際效果，并采用服務(wù)水平指標(biāo)來(lái)衡量交通設(shè)施的運(yùn)行狀況以及使用者對(duì)設(shè)施運(yùn)行質(zhì)量的感受，量化道路的綜合服務(wù)質(zhì)量。例如，高速公路基本路段的服務(wù)水平主要以道路上的車(chē)輛運(yùn)行速度和交通量與可能通行能力之比來(lái)綜合反映［28］。信號(hào)交叉口道路的服務(wù)水平評(píng)價(jià)，近年來(lái)更加強(qiáng)調(diào)駕駛員的感受，通過(guò)建立影響駕駛員對(duì)服務(wù)水平感受的指標(biāo)體系，利用回歸模型或綜合評(píng)價(jià)方法，預(yù)測(cè)駕駛員對(duì)信號(hào)交叉口服務(wù)水平的感受的量化值［29］。相比之下，目前關(guān)于船閘通過(guò)能力研究的已有成果，在研究的理念、理論基礎(chǔ)和研究?jī)?nèi)容上均存在較大的差距，需要依托豐富的船閘運(yùn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，深入分析內(nèi)河船舶交通（流）的特性，改進(jìn)現(xiàn)有船閘通過(guò)能力（過(guò)閘船舶總噸位和貨運(yùn)量）的計(jì)算方法，分析并建立過(guò)閘船舶的延誤模型，預(yù)測(cè)船員對(duì)船閘服務(wù)質(zhì)量感受的量化值，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建船閘服務(wù)質(zhì)量的指標(biāo)和評(píng)價(jià)體系，建立基于服務(wù)質(zhì)量的船閘通過(guò)能力分析新方法，以及船閘運(yùn)行服務(wù)質(zhì)量的評(píng)價(jià)模型。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著內(nèi)河水運(yùn)在綜合運(yùn)輸體系中日益受到重視，在京杭運(yùn)河、長(zhǎng)江上游、西江航運(yùn)干線等航道上，越來(lái)越多的大型現(xiàn)代化船閘即將建設(shè)并投入使用，如果對(duì)交通規(guī)劃、設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)缺乏科學(xué)合理的指導(dǎo)，這些大型永久設(shè)施將為我國(guó)內(nèi)河水運(yùn)的可持續(xù)發(fā)展埋下隱患。因此有必要及時(shí)建立船閘通過(guò)能力分析的新方法，以期對(duì)現(xiàn)有的計(jì)算方法進(jìn)行改進(jìn)、補(bǔ)充和完善，更加科學(xué)合理地指導(dǎo)船閘的規(guī)劃、設(shè)計(jì)與調(diào)度管理，從而推動(dòng)內(nèi)河水運(yùn)交通規(guī)劃與管理的理論研究。需要強(qiáng)調(diào)的是，內(nèi)河航道和船閘的交通問(wèn)題具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，需要基于大量的系統(tǒng)完整的觀測(cè)數(shù)據(jù)和資料開(kāi)展工作，內(nèi)河航道船舶流和船閘運(yùn)行數(shù)據(jù)和資料的收集和整理是一項(xiàng)非常重要的基礎(chǔ)性工作，而這恰恰是目前國(guó)內(nèi)比較薄弱的環(huán)節(jié)，需要引起各方的重視。

［1］廖鵬.內(nèi)河船閘通過(guò)能力研究進(jìn)展［J］.水利水運(yùn)工程學(xué)報(bào)，2009（3）：34-40.LIAO P.Review on research of lock capacity at inland waterway locks［J］.Hydro-Science and Engineering，2009（3）：34-40.

［2］廖鵬.船閘通過(guò)能力研究［D］.南京：河海大學(xué)，2007.

［3］廖鵬.繁忙船閘的船舶待閘時(shí)間分析與估算［J］.東南大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，39（2）：408-412.LIAO P.Estimation and analysis on delays at busy waterway lock［J］.Journal of Southeast University，2009，39（2）：408-412.

［4］廖鵬，張瑋.船閘一次過(guò)閘平均噸位計(jì)算模型［J］.東南大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，40（1）：207-212.LIAO P，ZHANG W.Analytical model for average lockage tonnage of waterway lock［J］.Journal of Southeast University，2010，40（1）：207-212.

［5］廖鵬，張瑋.內(nèi)河運(yùn)輸船舶的噸位與面積關(guān)系研究［J］.武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)：交通科學(xué)與工程版，2009，33（4）：639-642.LIAO P，ZHANG W.Research on relationship between the tonnage and area of inland vessels［J］.Journal of Wuhan University of Technology：Transportation Science&Engineering，2009，33（4）：639-642.

［6］米哈依洛夫 A B.船閘［M］.上海：科學(xué)技術(shù)出版社，1957.

［7］Bottoms E E.渠化水道的實(shí)際通過(guò)能力［J］.水運(yùn)工程專題情報(bào)，1974（3）：1-9.Bottoms E E.Practical channel capacity［J］.Special Information of Port and Waterway Engineering，1974（3）：1-9.

［8］DeSalvo J S，Lave L B.An analysis of towboat delay［J］.Journal of Transportation Economy Policy，1968，2：232-241.

［9］Wilson H G.On the application of queuing theory to lock capacity analysis［J］.Transportation Research，1978，12（3）：176-180.

［10］Dai M D M，Schonfeld P.Metamodels for estimating waterway delays through series of queues［J］.Transportation Research：Part B，1998，32（1）：1-19.

［11］Martinelli D，Schonfeld P.Approximating delays at interdependent locks［J］.Journal of Waterway，Port，Coastal and Ocean Engineering，1995，121：300-307.

［12］Ting C J，Schonfeld P.Control alternatives at a waterway lock［J］.Journal of Waterway，Port，Coastal and Ocean Engineering，2001，127：89-96.

［13］Jong J C，Schonfeld P.Genetic algorithm for selecting and scheduling interdependent projects［J］.Journal of Waterway，Port，Coastal and Ocean Engineering，2001，127：45-52.

［14］Wang S L，Schonfeld P.Scheduling interdependent waterway projects through simulation and genetic optimization［J］.Journal of Waterway，Port，Coastal and Ocean Engineering，2005，131：89-97.

［15］Wang S L，Schonfeld P.Demand elasticity and benefit measurement in a waterway simulation model［J］.Transportation Research Record，2007，2 033：53-61.

［16］National Research Council.Review of the U.S.Army Corps of Engineers restructured Upper Mississippi river-Illinois Waterway feasibility study［R］.Washington：The National Academics Press，2004：1-80.

［17］JTJ305-2001，船閘總體設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［18］閔朝斌.水資源綜合利用與航運(yùn)現(xiàn)代化［M］.北京：中國(guó)水利水電出版社，2005.

［19］張瑋，廖鵬，梁應(yīng)辰，等.船閘通過(guò)能力計(jì)算中的若干問(wèn)題研究［J］.武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)：交通科學(xué)與工程版，2005，29（5）：681-684.ZHANG W，LIAO P，LIANG Y C，et al.Discussion on the calculation of lock capacity［J］.Journal of Wuhan University of Technology：Transportation Science and Engineering，2005，29（5）：681-684.

［20］肖恒輝，齊歡，王小平，等.船舶調(diào)度閘外編排算法［J］.交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào)，2007，7（1）：26-29.XIAO H H，QI H，WANG X P，et al.Arrangement algorithm outside ship lock during ship scheduling［J］.Journal of Traffic and Transportation Engineering，2007，7（1）：26-29.

［21］ZHANG X P，YUAN X H，YUAN Y B.Improved hybrid simulated annealing algorithm for naviagation scheduling for the two dams of the Three Gorges Project［J］.Computers and Mathematics with Applications，2008，56：151-159.

［22］豐瑋，吳鳳平，張玉韜.閘室船舶組合優(yōu)化動(dòng)態(tài)模型［J］.河海大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2006，34（6）：697-700.FENG W，WU F P，ZHANG Y T.Dynamic optimization model for ship combination in lock chambers［J］.Journal of Hohai U-niversity：Natural Sciences，2006，34（6）：697-700.

［23］Gartner N H，Messer C J，Rathi M.Revised monograph on traffic flow theory［R］.Washington，D.C.：Federal Highway Administration，1996.

［24］唐應(yīng)輝，唐小我.排隊(duì)論：基礎(chǔ)與分析技術(shù)［M］.北京：科學(xué)出版社，2006.

［25］Kleinrock L.Queueing systems volume I：Theory［M］.New York：John Wiley&Sons Inc，1975.

［26］洪承禮.港口規(guī)劃與布置：2版［M］.北京：人民交通出版社，1999.

［27］張瑋，廖鵬，陶桂蘭，等.船閘服務(wù)水平概念的引入及其確定方法［J］.中國(guó)港灣建設(shè)，2004（1）：10-14.ZHANG W，LIAO P，TAO G L，et al.Study on level of service at a waterway lock［J］.China Harbour Engineering，2004（1）：10-14.

［28］Transportation Research Board.Highway Capacity Manual，4th ed［M］.Washington，D.C.：National Research Council，2000.

［29］Wang X S，Abdel-Aty M，Almonte A M，et al.Incorporating traffic operation measures in safety analysis at signalized intersections［J］.Transportation Research Record，2009，2 013：98-107.