武汉理工大学硕士学位论文 - 图文

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阳市乌江水运通道研究》[20]中航道建设标准确定乌江流域设计航道通过能力达1080万吨/年，而各梯级枢纽通过能力远远小于航道通过能能力，无法满足不了航道的建设标准，给货运组织带来巨大困难。

3）货运翻坝设施建设难度大

乌江是一条山区河流，乌江两岸的地理条件使得翻坝公路建设存在巨大困难。以构皮滩枢纽为例，枢纽上下游适合建设翻坝港口的河岸间相距超过10公里，岸线条件差不适合建设大型翻坝码头，且构皮滩枢纽附近的山体并不适合建设翻坝盘山公路，这些因素对货物的翻坝运输造成严重影响。

4）航道条件仍不完善

构皮滩、思林、沙沱及其龚滩下游40km处的彭水四座水电枢纽工程，将航道分割成常年回水区和变动回水区。常年回水区水深航宽，通行条件较好，变动回水区航道水深和通航条件随枢纽下泄流量的变化使得原本复杂的乌江航道变得更为复杂。

5）梯级枢纽运营期水库调峰将对通航造成影响

水库在洪水期会增加下泄流量，将对航行安全造成影响，如下泄流量过大还会导致停航。如三峡大坝，03年至07年三峡河段水域共发生航运交通事故72起，其中60％为近坝水流条件的改变导致的。为了保障各梯级枢纽间船舶的通航安全，减少水上交通事故的发生，对枢纽通航时间的限制在所难免，在洪水期乌江梯级枢纽泄洪时段将限制船舶通过各梯级枢纽，而这必然引起该期间大量船舶在库区及航道内滞留，严重时甚至会阻碍两坝间库区内的通航，使整个乌江多梯级枢纽区域水运系统陷入瘫痪。而在枯水期，为了追求发电效益，航电枢纽在运营期间将减少下泄流量，造成航道维护水深不足，船舶不得不减载航行甚至停止通航。

以上种种分析表明，乌江多梯级枢纽的建设将乌江流域整个运输系统带来巨大的变化，必需站在综合分析的角度，利用合理的方法对未来多梯级枢纽全线通航后的船舶货运组织方式进行研究，充分发挥水运优势，实现运输的通畅、安全和高效。

2.3本章小结

本章将首先从描述乌江流域多梯级枢纽建成后货运环境的改善说明多梯级枢纽的建设给乌江流域船舶货运组织带来的新的机遇，其次从乌江多梯级枢纽

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区域未来货运量需求发展及多梯级枢纽通航后产生的问题两方面分析未来多梯级枢纽船舶货运组织所存在的问题，提出进行未来乌江多梯级枢纽区域船舶货运组织优化的必要性。

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第3章 乌江多梯级枢纽区域船舶货运组织理论优化模

型建立及实现

乌江多梯级枢纽区域船舶货运组织优化是针对不同货种的运输特点，以综合效益最优为目标，在完成预定货运量下在已知货物OD流量的条件下使选择各类货种合适的运输方式和运输路径，并求得各货类各运输方式在各运输路径上的运量，对于船舶来说，还必须求得每条运输路径上完成分配得到的不同货类的运量所需要的船舶数。然而，乌江多梯级枢纽区域货运组织系统存在空间跨度大，货种多样，运输方式多样，不同运输方式间的中转环节，加上枢纽有限的通航能力等问题，种种问题使其货运系统存在固有的复杂性。解决这类运输网络系统的船舶货运组织问题通常采用的做法是利用Wardrop第二原理建立网络配流模型，即在保证运输线路运输能力及运输枢纽通过能力满足的条件下按照广义运输成本最小的目标将货物OD流量合理地分配到具体的运输网络上，以便得出货运网络中各货类各运输方式在各运输路径上的流量。

Wardrop第二原理作为一个设计原理，是面向运输网络决策者的。对公路网而言，第二原理所描述的状态要求司机互相协作为系统最优化而努力，这在实际中是不太可能的。但水路网络运输不同于公路网络中车辆运输所具有路径选择随机性，水运网络运输具有一定的计划性，船舶依靠航运公司指定的航线进行运输作业，这也使为乌江多梯级枢纽这种复杂网络制定合理货运组织方案并有效实施成为了可能。

3.1货运网络定义

乌江多梯级枢纽区域运输网络除水路外还存在多种运输方式，如铁路、航空、公路等。为了优化多梯级枢纽区域的水路运输，必须考虑水路和其他运输方式相结合的运输路径以解决水利枢纽通过能力不足的问题。考虑三种运输方式，只有公路运输因其运输网络与水路运输网络衔接的最好且具有合理的成本而应纳入多梯级枢纽区域运输网络中。航空运输运能较小且成本过高，铁路的通过能力已接近饱和且与水路和公路网络形成运输网络过于复杂而被排除。因此，本文研究的乌江多梯级枢纽区域货运网络由公路网、水路网、港口、枢纽、

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中转车站组成。为了方便后文构造数学模型，先对相关变量和有关参数进行抽象定义和说明：

将乌江多梯级枢纽区域货运网络中各个功能区如港口、车站、枢纽定义为节点或中转点。用N表示节点和中转点集合，I为运输网络中路段集合，节点间可以通过中转点进行多种运输方式联运。（图3-1）定义两节点间的货运组织方式为：

o，d，l(o?O, d ?D, l?L)

其中，o代表货运起始节点，d代表货运终止节点，l代表od之间的某种运输路径，O代表网络中所有货物OD起点的集合，D代表网络中所有货物OD终点的集合，L代表OD间所有运输路径的集合，a为某航段或路段，集合为A。

车站 1车站 2车站 3车站 4构皮滩枢纽思林枢纽沙沱枢纽彭水枢纽乌江渡港区闪河渡港区思南港区沿河港区彭水下游图3-1 运输系统网络图

3.2基本假设及说明

现实中的梯级枢纽运输系统往往包含各种影响运输系统正常运行的因素，如天气、水位、通航设施的停航检修、船舶的停航等等。各种运输方式及其他影响因素构成了复杂的运输网络，为了减少复杂情况带来的建模困难，有必要在建模之前做出如下假设及说明：

3.2.1中转方式

为保证运输的连续性，在港口进行运输方式中转只考虑船舶进港卸货直接装车或车辆进港后直接装船两种水陆联运的中转方式。暂不考虑货物在港口堆场存储停留，即货物进入港口如有需要将立即进行中转运输。

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