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申请/专利权人：东南大学

摘要：本发明公开了一种考虑交通外部效应的内河航道船舶交通分配方法，该方法依照OD对是否在交通网络单元中对船舶流量进行划分，将船舶交通外部效应纳入交通分配模型目标函数涵盖范围，使船舶交通造成的拥堵外部效应内部化；从航行费用和行程时间两个维度设置目标函数，推导了基于船舶延误时间、船舶航行成本的区域综合交通成本计算公式，构建了系统最优交通分配模型，并基于模型求解得到交通分配结果。该方法对内河航道网络内船舶交通分配问题与航道交通负载均衡提出优化方案，填补了传统船舶交通分配模型无法评估外部效应的空缺，为提高繁忙内河航道网络的整体运行效率，优化内河船舶交通时空分布等提供了理论依据。

主权项：1.一种考虑交通外部效应的内河航道船舶交通分配方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，建立航道网络单元的拓扑结构；步骤2，以步骤1所述航道网络单元内行程时间最小和航行费用最小为目标函数，构建交通分配模型；步骤3，对步骤2所述交通分配模型进行求解，获得交通分配方案；步骤1所述航道网络单元的拓扑结构具有以下特征：1拥有单一的起点与单一的讫点；2包含代表航道交叉点与船闸的节点，以及代表由干线航道与支线航道的边；3起讫点之间具有两条的可达路径；4具有外部开放性，即该航道网络单元中的边不仅允许该起讫点下的船舶流量通行，也允许其他起讫点不包含在该航道网络单元内的船舶流量过境流动；步骤2所述交通分配模型的目标函数具体为：minZ1＝TpQp′-TpQp+TfQf′minZ2＝CpQp′-CpQp+CfQf′ 式中，Z1为行程时间，Z2为航行费用；A为所述航道网络单元中的航段集，a为航段；Qf为内部流量，即所述航道网络单元所包含的OD对所对应的船舶流量；Qp为外部流量，即其他起讫点不包含在该航道网络单元内的船舶流量；Qa为不采取交通控制措施的初始状态下经过航段a的船舶流量，分别为不采取交通控制措施的初始状态下经过航段a的内部流量和外部流量；Qa′为经过交通分配之后经过航段a的船舶流量，为经过交通分配之后经过航段a的内部流量；TpQp为初始状态下Qp的总行程时间，为Qa的总行程时间，为Qa的待闸时间；TpQp′为经过交通分配之后Qp的总行程时间，为Qa′的总行程时间，为Qa′的待闸时间；TfQf′为经过交通分配之后Qf的总行程时间；CpQp为初始状态下Qp产生的总费用，为Qa产生的燃油费用，为Qa产生的过闸费用；CpQp′为经过交通分配之后Qp产生的总费用，为Qa′产生的燃油费用，为Qa′产生的过闸费用；θa为参数，当航段a上有船闸时θa取1，否则θa取0；对步骤2所述交通分配模型进行求解[Q1′,…,Qa′,…]T，得到最优解即为交通分配方案；待闸时间的表达式如下： 式中：TqQ为单位时间交通流量Q的待闸时间，ρ为船闸的服务强度；V1为船舶到达船闸与上一船舶到达船闸间隔时间的方差；V2为船舶在闸室中接受过闸服务时间的方差；n为单位时间内开放的闸次数；Nm为一次过闸船舶数；T为交通流量Q中最后一艘船舶到达时相对第一艘船舶到达时间的时间间隔；St为船舶在闸室中接受过闸服务的平均时间；行程时间的表达式如下：ThQ＝svactualvactual＝vc±vw 式中：ThQ为单位时间交通流量Q的总行程时间，e为自然常数；s为航段中心线的几何长度；vc为船舶静水航速；vw为水流速度，船舶航行方向与水流方向相同时取+号，反之取-号；vactual为船舶实际航速；vm为航段内交通流量达到最大时的船舶的临界航速；α、β为拟合参数；燃油费用的表达式如下： 式中：CrQ为单位时间交通流量Q产生的燃油费用，W为船舶燃油消耗率；B为船舶负荷；P为船舶功率；f为燃油价格；vd为船舶的设计航速，vc为船舶静水航速。

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