基于Anylogic系统仿真方法的季节性旅游航道通过能力研究

2021-08-29母宝颖刘垒马倩雯李文超卢立鑫交通运输部水运科学研究所

珠江水运 2021年15期

母宝颖刘垒马倩雯李文超卢立鑫交通运输部水运科学研究所

1.季节性旅游航道研究背景

2017年交通运输部、国家旅游局等六部门联合印发了《关于促进交通运输与旅游融合发展的若干意见》，其指导思想是落实创新、协调、绿色、开放、共享发展新理念，以深化供给侧结构性改革为主线，着力完善旅游交通网络设施，创新旅游交通产品，提升旅游交通服务品质，打造具有地方特色、平安绿色的旅游交通精品。2019年《交通强国建设纲要》进一步要求加速新业态新模式发展，强调深化交通运输与旅游融合发展，推动旅游专列、旅游风景道、旅游航道等发展，完善客运枢纽等交通设施旅游服务功能。

随着旅游业和水运管理智能化的迅速发展，旅游航道这一重要的水运基础设施凸显着越来越重要的作用。如何确定不同发展阶段和发展环境下的旅游航道通过能力、明确季节性的客运量变化对航道水平的影响，优化通航规则和航道规模建设以满足运输需求，成为亟待解决的关键问题。

目前，航道通过能力多采用经验公式进行计算，尚无统一的行业规范。航道通过能力是指单位时间（多指一年）能够通过港口航道某一断面的最大运输量，一般以船舶艘次或运输货物吨数表示。内河航道通过能力应用较广泛的是德国公式和长江公式。基于此类公式的航道通过能力与单位时间内通过船队数量、全年可通航时间、标准船舶载重吨以及折减系数等经验系数有关，相关系数多为根据历史统计数据得到的经验值。

从整个港航系统考虑，船舶在内河航道与港池内的航行作业系统受多重因素影响，有较大的随机性和不确定，应用传统的排队论或解析理论建立数学模型一般只能对系统中部分要素进行计算与静态分析。系统仿真技术可以尽可能多地考虑系统运作工程中各要素的动态随机变化情况，建立更加全面真实反映实际系统运作情况的模型，从而为系统的管理者或设计人员提供更为可靠的决策依据，已成为解决复杂系统问题的重要手段。

2.季节性旅游航道特征分析

我国旅游航道发展特征不同，选取东北地区具有冬季封航的典型旅游航道进行定量分析，明确季节性旅游航道的运输需求特征。选取吉林省松花湖至五虎岛段旅游航道进行分析，松花湖是中国东北地区最大的人工湖泊，是吉林省重要的水源地和生态屏障，兼具有防洪、灌溉、发电、航运、旅游等多重功能。

风景区现状船只主要包括客船、公务船、快艇、渔船和沿湖村民生产生活用船，用于旅游接待船只在200艘以上，根据《松花湖风景名胜区总体规划（2013-2030年）》相关规划，预计到2030年控制船舶在250只，鼓励发展300人客位以上的大型新型豪华游船，重点发展30-40人客位的中小型舒适型游船。根据历史统计资料，松花湖段航道封冻期为每年12月中旬至次年4月，约为4.5个月。松花湖旺季和淡季的客流量比约为8:1，即旺季客流量为淡季客流量的8倍，换算后则淡季游人规模1667人次/天，旺季游人规模13333人次/天。

目前，旺季该风景区偶有船舶供应不足的问题，而封冻期船舶大量闲置，如何平衡这一季节性需求，在旺季实现船舶的最优调度，且尽可能地减少投入成本，是本文着重研究的问题。

3.Anylogic系统仿真方法介绍及应用

图2 船舶智能体基本逻辑模型

Anylogic系统仿真软件广泛应用在交通、教育及机械化工等领域，通过仿真模拟系统运作情况，从系统角度研究整体状态和发展趋势，可应用内置统计工具进行量化研究。操作界面及结构如图1所示。

图1 Anylogic操作界面

季节性旅游航道的运行属于复杂系统，涉及游客上下船、船舶停靠、航线设计、过桥等多种行为，具有较大的随机性和不确定性。应用Anylogic的智能体建模，以旅游客船为智能体进行系统仿真，推动整个复杂系统运行和演化，从而确定航道拥堵情况，为后期航道及旅游码头的建设、扩建提供量化指标。船舶智能体在季节性旅游航道中的逻辑动作主要分为起始码头停泊、航道航行、目的码头靠泊、游客上下船四部分。其中起始码头结束停泊的触发条件为游客完成上下船活动，且天气条件适宜；航道航行时，应用Anylogic内置的地图模块，按照指定航线和通航规则进行；到达目的码头后，判断泊位、天气情况，并进行靠泊和辅助作业；停靠完成后，进行游客上下船活动。根据需求返航或在锚地等待下一次调度。

基于系统仿真模型，可定量分析港航系统各因素变化对航道通过能力的影响，改变航道尺度、船舶通行规则、客运规律等条件对应的模型输入数据并进行仿真模拟，并计算比较各因素改变对航道通过能力的影响程度。确定所选取的季节性旅游航道段的发展阶段，研究各阶段对应的客运峰谷差和客运流量规律，整理作为输入数据，研究不同发展阶段的季节性旅游航道的极限通过能力。

除考虑季节性运输需求外，内河航道通过能力还与航道设施密切相关。一般旅游航道所在的风景区会对应规划相关的过河桥梁、临河码头以及为发电等规划建设的大坝和船闸等。为充分考虑港航系统的要素对于航道通过能力的影响，应对应修改输入数据，考虑航道设施对于船舶航速、通航规则的影响，并对应量化到系统仿真模型中，从而给出不同工况下的季节性旅游航道通过能力。