[发明专利]一种考虑船舶舵效的内河航道船舶交通流的基本图模型

权利要求书

1.一种考虑船舶舵效的内河航道船舶交通流的基本图模型，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、考虑船舶舵效，提出最低航速特征变量，该特征变量为v_min；

S2、修正阻塞密度特征变量，定义为最大密度，最大密度表达式如下：

k_max＝1000/s_min (1)

式中：k_max为最大密度(艘·km^-1)；s_min为最小船头间距(m)；L₀为船长(m)；μ为反应距离与安全间距的比值，上限取42％；

S3、确定船舶交通流的临界条件为：k＝k_max，v＝v_min；k＝0，v＝v_f；k＝k_m，v＝v_m；

其中，k为船舶交通流密度(艘·km^-1)；v为船舶交通流速度(km·h^-1)；v_f为畅行速度，即密度趋于零，船舶可以畅行无阻时的平均速度；k_m为最佳密度，即流量达到最大时的密度；v_m为临界速度，即流量达到极大时的速度；

S4、通过步骤S1中最低航速特征变量v_min、步骤S2定义的最大密度k_max，通过速度—密度对数关系模型、速度—密度线性关系模型、速度—密度指数关系模型建立船舶交通流基本图模型：

该模型中速度—密度对数关系模型如下：

该模型中速度—密度线性关系模型如下：

该模型中速度—密度指数关系模型如下：

其中，对数关系模型和线性关系模型分别对应于车辆交通流中的Greenberg模型和Greenshields模型，但由于修正或重新定义了部分特征变量，其形式上有所区别；指数关系模型与车辆交通流中的Underwood模型形式一致；

可根据速度—密度关系，分别以密度—速度，密度—流量，速度—流量作为横—纵轴，绘制出船舶交通流基本图。

2.根据权利要求1所述的考虑船舶舵效的内河航道船舶交通流的基本图模型，其特征在于：最小船头间距s_min由如下过程推导得到：

最小船头间距表达式：s_min＝L_min+L₀；式中：L_min为船舶间最小安全间距(m)，即为前船船尾到后船船头的最小距离；L₀为船长(m)。L_min通过考虑停船安全距离、反应距离和前后船制动距离差，其值可简化为为0.25L₀/(1-μ)。

3.根据权利要求1所述的考虑船舶舵效的内河航道船舶交通流的基本图模型，其特征在于：步骤S3中船舶交通流的临界条件通过修正车辆交通流的临界条件得到。