水上交通復(fù)雜性測(cè)度研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)貿(mào)易的快速發(fā)展，我國(guó)水路貨運(yùn)量和貨物周轉(zhuǎn)量持續(xù)穩(wěn)步增長(zhǎng)，水上交通日趨繁榮。然而，水上交通流密集化、多樣化和船舶大型化、高速化的發(fā)展，使得水域通航環(huán)境日趨復(fù)雜，船舶安全航行的風(fēng)險(xiǎn)不斷增加，水上交通管理難度進(jìn)一步增大。為了保障船舶通航安全，科學(xué)地認(rèn)識(shí)水上交通流迫在眉睫。
　　水上交通流理論是認(rèn)識(shí)水上交通、指導(dǎo)水上交通管理的基礎(chǔ)理論。復(fù)雜性研究是交通流領(lǐng)域近年來(lái)研究的熱點(diǎn)和趨勢(shì)，但目前在水上交通流領(lǐng)域，對(duì)交通流的復(fù)雜性和

2、非線性等特征的研究還相對(duì)較少。而在水上交通快速發(fā)展的背景下，交通流的非線性和不確定性日益明顯。因此，以復(fù)雜的視角重新認(rèn)識(shí)水上交通流，深入研究水上交通流非線性和復(fù)雜性尤為必要。
　　論文以水上交通流系統(tǒng)為研究對(duì)象，分析了水上交通流系統(tǒng)的復(fù)雜性，論證了水上交通流系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，并給出了水上交通流的認(rèn)知復(fù)雜度和本質(zhì)復(fù)雜度的定義。結(jié)合水上交通流復(fù)雜度的定義，分析了水上交通流的認(rèn)知復(fù)雜性和本質(zhì)復(fù)雜性，從不同的視角分別建立了水上交通流宏觀

3、復(fù)雜度模型（認(rèn)知復(fù)雜度模型）和水上交通流微觀復(fù)雜度模型（本質(zhì)復(fù)雜度模型），通過模擬交通流驗(yàn)證了復(fù)雜度模型的有效性。本論文的主要成果可以概括為：
　　一、論文通過分析水上交通流系統(tǒng)的復(fù)雜現(xiàn)象，從認(rèn)知論和本質(zhì)論兩個(gè)角度出發(fā)，分析了水上交通流系統(tǒng)的認(rèn)知復(fù)雜性和本質(zhì)復(fù)雜性，并論證了交通流系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，提出了水上交通流認(rèn)知復(fù)雜度的定義和本質(zhì)復(fù)雜度的定義。通過本質(zhì)復(fù)雜度與碰撞危險(xiǎn)度（SCR）概念的對(duì)比分析，得到：本質(zhì)復(fù)雜度概念包含了碰撞

4、危險(xiǎn)度的概念；通過與系統(tǒng)安全概念的對(duì)比分析，得到：無(wú)論是認(rèn)知復(fù)雜度還是本質(zhì)復(fù)雜度都是一種對(duì)水上交通流狀態(tài)描述的指標(biāo)，其目的是保障水上交通流系統(tǒng)的安全。
　　二、水上交通流宏觀復(fù)雜度模型
　　論文以水上宏觀交通流為研究對(duì)象，根據(jù)水上交通流認(rèn)知復(fù)雜度的定義，構(gòu)建了交通管理者視角下的水上交通流宏觀復(fù)雜度模型。提出了水上交通流宏觀復(fù)雜度計(jì)算的六個(gè)步驟：
　?。?）運(yùn)用聚類分析法，將運(yùn)動(dòng)特征相似、相對(duì)位置較近的若干船舶視為一個(gè)交

5、通簇；（2）根據(jù)交通流的歷史數(shù)據(jù)，建立交通流歷史速度場(chǎng)；（3）計(jì)算交通簇內(nèi)，交通簇的聚集復(fù)雜度；（4）計(jì)算由于交通簇速度異常，引起的速度特征復(fù)雜度；（5）計(jì)算由于交通簇位置偏離航道，引起的密度特征復(fù)雜度；（6）以復(fù)雜度地圖的形式展示水上交通流復(fù)雜度的空間分布。
　　通過模擬交通流的驗(yàn)證表明，水上交通流宏觀復(fù)雜度模型能夠反映出區(qū)域交通流的認(rèn)知難度的不同，并能用于識(shí)別區(qū)域交通流中的異常行為。
　　三、水上交通流微觀復(fù)雜度模型

6、r>　　論文以船舶的避碰行為為研究對(duì)象，根據(jù)水上交通流本質(zhì)復(fù)雜度的定義，建立了在本船視角下的微觀復(fù)雜度模型，用于衡量在避碰的不同階段，船舶之間相互影響的程度。
　?。?）沖突復(fù)雜度模型，是在沖突階段（相對(duì)距離大于1海里）衡量船舶之間相互影響的模型；它以相對(duì)距離、最小會(huì)遇距離（DCPA）和最小會(huì)遇時(shí)間（TCPA）為主要指標(biāo)。通過多組實(shí)驗(yàn)表明，沖突復(fù)雜度模型不僅能夠更好地為本船描述周圍的交通態(tài)勢(shì)，還能用于為尋找本船的避碰路徑。