一种港口集装箱吞吐量的计算方法技术

本发明专利技术公开了一种港口集装箱吞吐量的计算方法，包括以下步骤：(1)利用船舶位置变化和船头朝向信息检测停船点，依据停船点以及港口码头泊位地图，识别出靠泊事件；(2)利用港口设施信息和船舶信息，计算步骤(1)识别出的靠泊事件中的集装箱吞吐量；(3)预定时间段内，累加所有靠泊事件的集装箱吞吐量，得到该预定时间段内的港口集装箱吞吐量。本发明专利技术港口集装箱吞吐量的计算方法，能够自动实时获得港口集装箱的吞吐量，且结果准确，能够为港口发展规划提供及时准确的决策依据。

【技术实现步骤摘要】
一种港口集装箱吞吐量的计算方法
本专利技术涉及港口集装箱运输领域，具体涉及一种港口集装箱吞吐量的计算方法。
技术介绍
随着国际贸易的蓬勃发展，集装箱运输已经成为海运行业的重要模式。集装箱港口作为货物转运枢纽，在集装箱运输过程中占有重要地位。为了提高集装箱港口运输的效率，需要对集装箱的运输过程进行统筹优化，例如，申请公开号为CN103996106A的专利技术专利文献公开了一种提高集装箱码头岸吊作业效率的分配方法，包括以下几个步骤：步骤1：在系统分析岸吊分配问题以及认真观察集装箱码头岸吊实际操作的基础上，构建优化的岸吊分配数学模型；步骤2：根据码头实际作业需求，以提高码头装卸效率，提高码头吞吐量为目标，考虑相应的岸吊不允许碰撞等约束条件，将岸吊操作过程中的目标和原则转化为数学模型的目标和约束条件；步骤3：采用粒子群智能优化算法对岸吊分配问题进行求解，对岸吊所执行的每个任务及各任务之间的操作顺序进行实数编码，在充分利用效率的同时，有效避免了岸吊之间的碰撞，并最终得到优化的岸吊分配方案。港口集装箱吞吐量是衡量一个集装箱港口生产能力的主要指标，如能实时准确获取港口集装箱的吞吐量，就能够为航线设计、物流优化和港口规划等经济决策提供重要依据，实现集装箱运输效率的最优化。传统的港口集装箱吞吐量是基于港口管理部门的抽样统计进行估算的，通过对码头作业进行不间断的统计、汇总，编制成月度或年度集装箱吞吐量报表。采用这种方法不仅需要投入大量人力物力，而且流程繁杂，往往不能做到对集装箱吞吐量数据进行实时发布，限制了该指标在港口经济活动决策中的作用。
技术实现思路
本专利技术提供了一种港口集装箱吞吐量的计算方法，能够自动实时获得港口集装箱的吞吐量，为港口发展规划提供及时准确的决策依据。一种港口集装箱吞吐量的计算方法，包括以下步骤：(1)利用船舶位置变化和船头朝向信息检测停船点，依据停船点以及港口码头泊位地图，识别出靠泊事件。该步骤中，识别出靠泊事件的具体步骤为：使用长度自适应的滑动窗从船舶运行轨迹中抽取船舶位置变化小于第一阈值，且船头朝向变化小于第二阈值的轨迹片段，取这些轨迹片段的中心作为停船点；若停船点和码头岸基的间距与船舶宽度之比小于第三阈值，则该停船点对应一次靠泊事件。船舶靠泊在港口时，船舶位置变化很小且位置变化缓慢，船头朝向基本保持不变，因此，在识别船舶是否靠泊时，第一阈值和第二阈值的取值越小越好，但是，第一阈值和第二阈值的取值越小，对于船舶是否处于靠泊位置的判定越苛刻，会增加靠泊事件识别的误差。优选地，第一阈值为15m～20m，第二阈值为0.5°～1°。在利用停船点结合港口码头泊位地图识别靠泊事件时，采用宽度自适应的泊位约束条件，即停船点与码头岸基的间距与船舶宽度相近时，即任务停船点为一次靠泊事件。优选地，第三阈值为0.7～1.3。(2)利用港口设施信息和船舶信息(这两种信息可以从海事公开数据中获得)，计算步骤(1)识别出的靠泊事件中的集装箱吞吐量，具体的计算公式如下：Ci＝Ni·Pi·Ti式中：Ci为该靠泊事件中的集装箱吞吐量；Ni为该靠泊事件中船舶对应的岸吊数量；Pi为岸吊的平均工作效率；Ti为该靠泊事件中的装卸作业时间；i为靠泊事件的序号。利用船舶长度估算同时进行作业的码头岸吊的数量，在船舶积载中，集装箱安排堆放，通过码头岸吊进行装卸，一方面较长的集装箱船舶可以允许较多的岸吊同时作业，另一方面，岸吊之间需要保持足够的安全距离(safemargin)，以保证装卸安全，因此，靠泊事件ei中船舶对应的岸吊数量Ni的计算公式为：式中：Li为靠泊事件中船舶有效积载部分的长度；Di为岸吊之间的平均安全距离。利用船舶宽度和岸吊内部参数计算岸吊的工作效率，在集装箱船舶靠泊装卸的过程中，岸吊通过吊臂上的小车抓取集装箱，小车一次来回运送一个标准集装箱，岸吊的工作效率一般用吊次/小时(moveperhour)进行衡量，小车运行的距离与岸吊跨距和船舶宽度有关，岸吊的平均工作效率Pi的计算公式为：式中：vi为沿岸吊吊臂运行的小车的平均速度；Wi为靠泊事件中船舶的宽度；Gi为所靠泊码头的岸吊跨距。靠泊事件中的装卸作业时间Ti的计算公式为：Ti＝Ti'-ΔTi式中：Ti'为靠泊事件的总时间；靠泊事件的总时间在步骤(1)中进行靠泊事件识别时可以同时得到，将船舶位置变化小于第一阈值，且船头朝向变化小于第二阈值的轨迹片段的总时间作为靠泊事件的总时间。ΔTi为非作业时间，利用船舶积载结构和岸吊参数计算靠泊时的非作业时间，ΔTi的计算公式如下：式中：Li为靠泊事件中船舶有效积载部分的长度；l为标准集装箱的长度；δt1为岸吊移动到需吊装集装箱所在位置的平均时间；δt2为放下和抬起吊臂的总时间。(3)预定时间段内，累加所有靠泊事件的集装箱吞吐量，得到该预定时间段内的港口集装箱吞吐量。本专利技术港口集装箱吞吐量的计算方法，能够自动实时获得港口集装箱的吞吐量，且结果准确，能够为港口发展规划提供及时准确的决策依据。附图说明图1为本专利技术港口集装箱吞吐量的计算方法的流程图；图2为港口集装箱装卸的示意图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术港口集装箱吞吐量的计算方法做详细描述。船舶进入港口以后的船舶轨迹数据可以通过AIS(AutomaticIdentificationSystem)或雷达回波等方式获得，在本实施例中，使用2011年全球港口汇总的AIS数据集，将数据重采样和去噪后，得到采样频率为3分钟/次的船舶轨迹数据集。如图1所示，一种港口集装箱吞吐量的计算方法，包括以下步骤：(1)1-1、利用船舶位置变化和船头朝向信息(由船舶轨迹数据信息中获取)检测停船点，具体步骤如下：使用长度自适应的滑动窗从船舶运行轨迹中抽取船舶位置变化小于第一阈值，且船头朝向变化小于第二阈值的轨迹片段，取这些轨迹片段的中心作为停船点(轨迹片断中各点的几何中心，也即各点位置的平均值)，这些轨迹片段的持续时间为靠泊事件的总时间。具体而言，对于一条船舶轨迹S＝p1→p2→...→pn,其中p＝(t,lat,lng,h)是包含时间戳(t)、船舶位置(lat,lng)和船头朝向(h)的轨迹点。通过从左往右设置长度可变的滑动窗口，得到满足以下两个约束条件的轨迹片断Si＝pm→pm+1→...→pm+k(1≤m<n,1≤k≤n-m)：其中，dist函数计算两个轨迹点pi和pi+1之间的距离(采用欧氏距离)，δp为第一阈值，本实施例中取值为17m。std函数计算各个轨迹点的船头朝向(各个轨迹点的船头朝向以h1,h2,...hn表示)之间的标准差，δh为第二阈值，本实施例中的取值为0.5°。1-2、依据停船点以及港口码头泊位地图，识别出靠泊事件，具体步骤如下：若停船点和码头岸基的间距与船舶宽度之比小于第三阈值，则该停船点对应一次靠泊事件。具体而言，对于某一停船点ej，若该停船点ej对应的船舶宽度为Wj,则选择满足以下约束条件的停船点作为靠泊事件：其中，min_dist函数计算该停船点ej与最近的码头岸基qj的距离。δr为第三阈值，第三阈值的取值采用以下方法计算：a)、任意选取100个停船点，并识别是否为靠泊事件(可以在港口码头泊位地图上标注)；b)、取δr∈[0.7,1.3]，以0.05为步长计算每个取值对应的识别本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种港口集装箱吞吐量的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)利用船舶位置变化和船头朝向信息检测停船点，依据停船点以及港口码头泊位地图，识别出靠泊事件；(2)利用港口设施信息和船舶信息，计算步骤(1)识别出的靠泊事件中的集装箱吞吐量；(3)预定时间段内，累加所有靠泊事件的集装箱吞吐量，得到该预定时间段内的港口集装箱吞吐量。

【技术特征摘要】
1.一种港口集装箱吞吐量的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)利用船舶位置变化和船头朝向信息检测停船点，依据停船点以及港口码头泊位地图，识别出靠泊事件；(2)利用港口设施信息和船舶信息，计算步骤(1)识别出的靠泊事件中的集装箱吞吐量；(3)预定时间段内，累加所有靠泊事件的集装箱吞吐量，得到该预定时间段内的港口集装箱吞吐量；所述步骤(1)中利用船舶位置变化和船头朝向信息检测停船点，依据停船点以及港口码头泊位地图，识别出靠泊事件的具体步骤为：使用长度自适应的滑动窗从船舶运行轨迹中抽取船舶位置变化小于第一阈值，且船头朝向变化小于第二阈值的轨迹片段，取这些轨迹片段的中心作为停船点；若停船点和码头岸基的间距与船舶宽度之比小于第三阈值，则该停船点对应一次靠泊事件；计算步骤(1)识别出的靠泊事件中的集装箱吞吐量的计算公式如下：Ci＝Ni·Pi·T...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘纲，陈龙彪，张大庆，王乐业，李石坚，盛尊阔，丁必为，
申请(专利权)人：浙江大学，北京亿海蓝科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33