基于蒙特卡洛仿真的受限水域船舶交通效率评价方法开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

目的及意义：

随着航运业的不断发展，世界各国对于运输船舶的要求正走向大型化、高速化，这使得运输船舶的数量、尺度和速度不断增加，航线增多，交通流密度增大，可能造成水上交通事故的频发，导致生命财产的损失及环境的污染和破坏。其中受限水域更应该引起我们广泛的注意，因为对于受限水域来说，由于运输船舶受到船速、航道宽度、水深以及交叉航道等的限制，在通过受限水域时船舶交通流密度增加，船舶通过能力降低，容易发生拥挤乃至碰撞事故。为了应对这种严峻的安全形势，需要对船舶行为进行研究以及对船舶交通效率进行评价。

研究目的及意义主要有以下几点：（1）指导水上交通安全管理机构制定安全有效的保障措施和交通管制方案，保证受限水域的通航安全。（2）提高受限水域的船舶交通效率。通过对受限水域船舶交通效率参数的研究，找出船舶交通效率与船舶交通效率参数之间的联系，以得出优化的船舶交通方案，最终实现提高受限水域船舶交通效率的目标。（3）指导受限水域的布局与规划。受限水域由于自然环境原因，航道的尺度一般难以维持船舶正常航行。对于受限水域船舶交通效率评价方法的研究可以及时发现影响船舶通航的因素，指导航道尺度的规划，适当拓宽航道或者是加大水深^[1]。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容：（1）受限水域船舶交通仿真模型构建（船舶、航道、控制单元）；（2）受限水域船舶交通效率参数及交通效率综合评价方法；（3）基于蒙特卡洛仿真的实验验证与分析，形成船舶交通效率参数特征描述。

研究目标：本研究的主要目标拟探索受限水域船舶交通效率问题，构建受限水域船舶交通仿真模型，力争能形成相对完整的问题描述，设计仿真实验方案，展示运用计算机仿真的方法探索相关参数与效率之间的影响机理的过程，研究船舶交通效率参数的特征，得出船舶交通运行效率与船舶交通效率参数之间的关系，为受限水域通航保障安全、船舶交通效率的提高以及航道尺度规划提供更好的理论基础和数据支持。 拟采用的技术方案及措施：

（1）构建受限水域船舶交通流模型，主要以蒙特卡洛方法为重点,简要介绍元胞自动机和智能体等智能方法。内容主要包括船舶的生成、航道特征的描述和交通控制措施。研究涉及建模和仿真的关键技术，包括数据的收集和处理、交通流的生成。其中可以运用船舶领域理论对给定船舶的通过或超越是否被允许进行判断。

3. 研究计划与安排

2016年2月至3月中旬:完成调研和资料收集，基本认识船舶交通运行机理，形成研究思路，初步确定研究方法。

2016年3-4月:研究受限水域船舶交通效率参数及交通效率综合评价方法、受限水域船舶交通仿真模型构建以及在此基础上的实验仿真分析等内容。

2016年5-6月:完成论文撰写和答辩工作。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]刘钊. 船舶交通流特征统计分析及预测模型研究[d].武汉理工大学,2013.

[2]杉崎昭生．海上船舶交通流模拟器[j]．中国航海，1986(2)：99—109．(sugisaki a m．ona marine traffic flow simulator[j]．navigation of china，1986(2)：99-109．(inchinese))

[3]hasegawa k，tashiro g，kiritani s，et a1．intelligentmarine traffic simulator for congested waterways[c]／／procof 7th ieee international conference on methods and models in automation androbotics，2001:631—636．