基于流體力學(xué)及熵原理的集裝箱港區(qū)交通流研究.pdf

1、由于集裝箱在運(yùn)輸過程中的優(yōu)勢(shì)以及適箱貨物的不斷增多，集裝箱港口在各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有越來越重要的地位，因此，集裝箱吞吐量已經(jīng)成為衡量一個(gè)港口競(jìng)爭(zhēng)能力最為重要的指標(biāo)。然而，目前在集裝箱港口中普遍存在交通壓力過大、港區(qū)堵塞嚴(yán)重的問題，導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因主要是港區(qū)集疏運(yùn)規(guī)劃不當(dāng)，進(jìn)而造成船只排隊(duì)等待、貨物不能及時(shí)集輸港等一系列影響港口吞吐量增長(zhǎng)的不利后果。另一方面，國(guó)內(nèi)外知名的集裝箱港口大多位于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的沿海地區(qū)，這些地區(qū)寸土寸金，土地資源極其

2、寶貴，如何在合理利用土地資源的基礎(chǔ)上使港區(qū)交通流順暢，保證港口的通過能力，已經(jīng)成為一個(gè)亟待解決的問題。 目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于港口交通流方面的研究尚處于初步發(fā)展階段，具體體現(xiàn)在兩個(gè)方面：(一)研究?jī)?nèi)容相對(duì)孤立。目前的研究將港區(qū)各系統(tǒng)作為單獨(dú)的研究對(duì)象，雖然在各方面取得了不同的研究成果，但忽視了其內(nèi)在聯(lián)系；(二)研究手段相對(duì)單一。大多數(shù)研究是從管理科學(xué)角度展開，這些研究首先假設(shè)其不變的流動(dòng)方式，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行管理方法上的優(yōu)化，上述研

3、究方法忽視了集裝箱交通流本身所具有的自然流動(dòng)屬性，因而不能完全反映出集裝箱最佳的流動(dòng)狀態(tài)。 本文研究?jī)?nèi)容及手段與以往相關(guān)研究具有較大差別。將集裝箱港區(qū)堆場(chǎng).道路作為整體系統(tǒng)進(jìn)行研究，認(rèn)為堆場(chǎng)與道路布置之間存在內(nèi)在聯(lián)系，堆場(chǎng)與道路系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性對(duì)于集裝箱港區(qū)的暢通與否至關(guān)重要。而這一點(diǎn)正是目前研究領(lǐng)域的空白，在我國(guó)港口工程技術(shù)規(guī)范中尚未有明確的條文規(guī)定。 本研究選用類熱力學(xué)熵及流體力學(xué)原理對(duì)集裝箱堆場(chǎng)一道路系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析

4、，這是本課題的創(chuàng)新點(diǎn)之一。注意到港區(qū)道路中集裝箱交通流與流體的相似性，本文提出了采用經(jīng)典流體力學(xué)原理模擬、研究集裝箱在道路中運(yùn)動(dòng)規(guī)律的想法，首先建立了港口集裝箱交通流與流體力學(xué)概念體系的比照關(guān)系，進(jìn)而運(yùn)用流體力學(xué)中質(zhì)量守恒、動(dòng)量定理等原理，針對(duì)港區(qū)道路中的集裝箱車流進(jìn)行分析，并對(duì)不同流態(tài)進(jìn)行判別，最終導(dǎo)出港內(nèi)道路保持最大通行能力的最優(yōu)長(zhǎng)度表達(dá)式。在推導(dǎo)過程中采用了稠密車流線性化密度分布假設(shè)，并在此基礎(chǔ)上利用幾何原理解決了時(shí)空積分的困難。

5、 本文引入熵原理對(duì)堆場(chǎng)系統(tǒng)的有序度進(jìn)行了描述，選用Lotka-Volterra模型揭示堆場(chǎng)堆存率與閘口數(shù)量之間的非線性關(guān)系，并對(duì)此模型進(jìn)行了穩(wěn)定性分析，最終得到堆存率控制閾值。 本文通過閘口將集裝箱港區(qū)的堆場(chǎng)與道路相連接，不僅符合實(shí)際港區(qū)的布置現(xiàn)狀，而且將堆場(chǎng)與道路各項(xiàng)指標(biāo)相關(guān)聯(lián)，找到港區(qū)陸域布置的計(jì)算方法。同時(shí)，本研究運(yùn)用國(guó)內(nèi)大型集裝箱港的數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證，得到較為滿意的結(jié)果。 本文的結(jié)論為集裝箱港區(qū)堆場(chǎng).道路布