摘 要

本文借助em-plant物流仿真软件，对客货滚装港口的闸口布置形式进行了仿真，在一定项目背景和部分数据的支撑下，通过仿真来得到最合理的小车通道数和货车通道数以及安检站和收费站的位置。本文通过对模型动态构建，将模型的动画用编程构造，参数设置为变量、动态调用方法、动态定义局部变量，通过实验管理器从而实现仿真的比选。

论文主要研究了最优的通道数分配和安放位置。在模型中，将排队长度与当前道路的比作为评定系数，通过定义一个标准系数；用评定系数与之比较，截取仿真过程中超过这个标准系数的时长，通过这个时长，来衡量通道数目和安放位置的优劣性。本文通过对2017年峰值数据仿真和对2025年均值数据仿真在不同的情形下论证模型的成立；在仿真过程中，合理的选择评估参数，逐步放缩位置，逐步的找到最合理的安放位置和通道数。

本文研究结果表明：小车和货车的比例影响通道分配的合理性，评估参数的选择是符合理论还是更贴合实际，就看仿真过程中实际所观察的现象来对参数进行判断，由于针对具体的项目，峰值均值数据和年均值数据由于小车和货车差距太大，其通道数的分配不唯一。在实际过程中，可能每天都会出小车和货车的一种比例，若比例相差不大，标准化处理进行仿真；相差过大，则需要统计出现某个比例阶段最多的，从而服从大部分数据的比例进行仿真；由于模型动态设计，提供大量的可变动性，将解决客货滚装港口的闸口布置形式这类问题，提供一个可参考的选择，从而使港口交通更为流畅合理。

关键词：闸口布置；仿真；评估参数；逐步放缩

Abstract

This paper simulates the gate layout of passenger and cargo ro-ro harbors with em-plant logistics simulation software. Under the support of certain project background and some data, the most reasonable number of lanes and number of truck lanes and security inspections are obtained through simulation. Station and toll station location. This article through the dynamic construction of the model, the animation of the model with the programming structure, the parameters set to variable, dynamic call method, the dynamic definition of local variables, through the experiment manager to achieve simulation comparison.

The paper mainly studies the optimal channel number allocation and placement. In the model, the ratio of queuing length to current road is used as the evaluation coefficient to define a standard coefficient; compare it with the evaluation coefficient to intercept the length of time over which the standard coefficient is exceeded in the simulation process. Through this duration, the number of channels and placement are measured. The pros and cons of the location. This paper demonstrates the establishment of the model in different scenarios by simulating the 2017 peak data and the 2025 mean data simulation. In the simulation process, the evaluation parameters are selected reasonably, the position is gradually reduced, and the most reasonable placement position is gradually found. Number of channels.

The research results in this paper show that the ratio of trolleys and trucks affects the rationality of channel allocation. The choice of evaluation parameters is in line with the theory or is more in line with the actual situation. It depends on the observed phenomena in the simulation process to judge the parameters, due to the specific Project, peak average data and annual mean value data Due to the large gap between trolleys and trucks, the number of channels allocated is not unique. In the actual process, there may be a daily ratio of cars and trucks. If the proportions are not the same, the standardization process will be used for simulation. If the difference is too large, then there is a need to count the proportions that have the largest number of proportions and obey most of the data. Simulation; due to the dynamic design of the model, providing a lot of variability, will solve the problems of passenger and cargo ro-ro port layout, provide a reference to the choice, so that the port traffic is more smooth and reasonable.

Keywords: Gate arrangement；Simulation； Evaluation parameters；Gradual scaling。

目录

Abstract 1

第一章 国内外的研究现状分析 1

1.1 研究目的及意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.2.1闸口通道数研究 2

1.2.2货车到港预约管理研究 2

1.2.3智能闸口布置研究 3

第二章 项目的基本内容及设计 4

2.1项目介绍 4

2.2 徐闻(新)海安港背景及条件 4

2.1.1 位置条件 4

2.1.2 (新)海安港基础情况 6

2.3研究的基本内容 6

2.4仿真案例设计 7

2.4.1仿真案例设计 7

第3章 仿真模型的建立 9

3.1模型的分析 9

3.1.1仿真分析 9

3.1.2 基础参数（全局变量）的定义 9

3.1.3 分析评估参数（全局变量）的定义 10

3.1.4 仿真的全局变量(辅助作用) 10

3.1.5 参数之间的关系 13

3.2 模型假设 13

3.3eM-Plant仿真建模对象 13

3.4仿真模型 15

3.4.1模型的数据 15

3.4.2数据的处理 16

3.4.3模型的设置 18

3.4.4模型的操作及动画设计 20

3.4.5模型的逻辑 20

3.4.6目标函数（评估参数）的依据 21

第4章 仿真模型的输出分析 24

4.1操作界面的介绍 24

4.2 模型界面展示 24

4.3多变量影响程度分析 25

4.4 2017峰值数据仿真分析 27

4.4.1基础条件设置 27

4.4.2通道数仿真结果分析 28

4.4.3安放位置仿真结果分析 29

4.5 2025年数据仿真分析 32

4.5.1基础条件设置 32

4.5.2通道数仿真结果分析 33

4.5.3安放位置仿真结果分析 33

4.6结果分析 37

第5章 结论与展望 38

5.1结论 38

5.2经济效益分析和社会效益分析 38

5.3展望 38

参考文献 39

致谢 40

第一章 国内外的研究现状分析

研究目的及意义

近几年来，随着全球经济的高速发展和我国经济的迅速增长，汽车行业这个产业支柱也得到了飞速的提升，其汽车相关的行业汽车物流业也呈现出规模化、多样化的发展趋势。伴随着汽车行业规模的扩大，其对道路交通的压力也日益增加，单一的公路运输体系其成本较高、能力受限、环保性较低，高效专业的水路滚装运输体系则充分的利用了路运与水运的优势，并在客货滚装发展出现多样化背景下孕育而生，客货滚装港口是指满足客货滚装船进行滚装装卸作业的港口，是整车物流链中重要的节点，同时适应沿海干线客运增长的需要。

在客货滚装港口物流系统中，闸口是其中一个重要的组成部分，闸口的布局和设计直接影响港口物流系统的作业能力和作业效率。随着港口的不断发展，客货数量的不断增长，港口闸口的布置形式和优化配置以及仿真研究已成为业内共同关注的一个问题，提升港口的物流服务水平具有重要的现实意义。

图1.1 客货滚装港口闸口

缓解闸口处车辆排队现象，通常有以下几个解决思路^[1]：1）通过对场地扩建，增加闸口个数，提升港口的通过能力，从而提升港口物流服务水平，但是受空间限制并且需要资金和土地这些额外成本；2）由于货车流程，可以对货车到达进行预约管理，使之到达满足一个交通流分布，从而减缓交通压力，但是需要双方公司同意，所带来的业务繁琐；3）通过利用射频识别技术（RFID），建设无人管理的闸口，不仅可以节省人力资源，还可从减少闸口的服务时间从而减缓车辆堵塞的压力，目前在港口应用比较广泛。

图1.2 RFID智能闸口系统

闸口的扩建是减缓拥堵最有效的方法，一方面要考虑到经济问题的存在，更重要的是考虑到其周围空间的限制导致有些港口无法进行扩建。因此，如何在保持原有规模不改变的情况下，怎样提高闸口的物流服务水平是值得人们去关注的主要问题。

国内外研究现状

1.2.1闸口通道数研究

闸门设置主要取决于码头吞吐量能力、闸门进出口比例、码头吞吐量比例、码头堆场布置和码头集输布置布局等4个因素。前2个因素决定闸口规模和车道数，后2个因素决定闸口位置。

目前，国内外学者的研究主要集中在闸门的交通量预测、闸门数量的确定以及闸门效率的提高等方面。Kim^[3]利用单变量时间序列模型对光阳港未来集装箱运量和交通量进行预测，得到了相应的预测结果。基于闸口车流的统计规律，通过每小时到达的车辆数来预测闸口的交通量。金淳^[4]建立了闸口系统规划的数学模型。在满足作业要求的情况下，对闸口布置形式进行了约束，并利用仿真优化和启发式算法对该问题进行仿真优化。王智勇^[6]通过计算机仿真，模拟了卡车对港口和堆场的装卸过程，得出了重型车与空车的比例对闸口数的影响。郑东学^[7]分析了闸门的运行系统和运行过程，提出了闸门运行系统性能的评价指标，对天津港进行了案例分析，通过对参数敏感性的分析，得出影响集装箱港口吞吐量的最重要因素。

1.2.2货车到港预约管理研究

近年来，国内外对货车到港管理也做了很多研究。Chen等^[8]为了减少采货车的排队时间，建立了一个数学模型来优化卡车发送箱的时间窗，减少交叉口的排队。同时，Chen等^[9]以系统的最小总成本为目标，通过时间窗的控制，不断优化时间窗，减少集装箱港口的拥堵。实践证明，基于船舶的时间窗控制能够有效地减少闸门的拥塞。Namboothiri和Erera^[10]基于运输成本和整数规划方法，研究了订舱管理系统对集装箱卡车集散效率的影响。杨超^[11]针对闸门集装箱交付的时间分析，考虑了港口闸口运行量与堆场空间资源利用率平衡的两个影响因素，在一个滚动计划周期上建立一个数学模型来分配出口集装箱的送箱时间窗口，证明该方法可以减少闸口运行的不平衡，缩短闸口排队等候时间。

1.2.3智能闸口布置研究

由于国外发达国家的信息化程度高、劳动力成本高，大多数发达国家推行无人集装箱码头管理，集装箱码头智能闸口系统的使用。随着自动化技术的发展，荷兰鹿特丹港最先尝试建设自动化集装箱码头，从鹿特丹第一代自动化码头ETC，发展到Euromax 和 Maasvlakte 二期自动化码头，使鹿特丹港成为自动化码头发展的标杆。在闸口设置中，鹿特丹Maasvlakte二期码头在车道数量、设备配置和各级功能定位方面都有所不同。其码头的进港闸口采用三级闸口设计形式，在第一级闸口( SI) 与第二级闸口( VGI) 之间、第三级闸口( GI) 之后分别建立了一块港外集卡停车场。进、出港闸口采用集中布置形式，出港闸口亦为三级布置形式，其中出港第二级闸口( GO) 与进港第三级闸口集中布置，出港第三级闸口( SO)与进港第二级闸口集中布置。与 Maasvlakte二期码头进港闸口布局极其相似，Euromax 码头的进港闸口分为三级布置形式，在进港第一级闸口和第二级闸口之间、进港第三级闸口之后分别设计一块港外集卡停车场。Euromax码头出港闸口采用四级闸口布置形式，其中出港第一级闸口与进港第二级闸口、出港第二级闸口与进港第三级闸口完全重合，进、出港集卡不分流，车辆属性由门上的智能识别设备识别。与 Maasvlakte 二期码头不同的是，Euromax码头增加一道海关专用闸口。

综上所述，目前对闸口的研究主要集中在以下几个方面：1）通过对货车到港规律的研究，探索适当的货车预约机制，将船舶到港与货车到港联系起来考虑，避免货车集中到港，实质是一种削峰处理；2）通过数学解析法结合计算机仿真，确定在一定的吞吐量规模下，集装箱港区合理的闸口数量；3）运用信息技术，缩短货车在闸口的服务时间，提高闸口工作效率，优化作业流程，提高现有闸口的服务水平。

本文在入港通道面积已定的情况下，利用eM-Plant软件进行布局仿真，利用多系统比较的仿真理论得出最优方案，达到最优化利用现有的闸口资源的目的，为提高闸口的物流服务水平，提升港口物流效率提供了新的解决方法。

第二章 项目的基本内容及设计

2.1项目介绍

智能制造和互联网 ，是当前国家产业战略发展的主攻方向，是我国企业转型升级、生产效率提升和粗放型发展模式转变的关键。国家战略“中国制造 2025 ” 和科技部“智能制造发展规划”，提出大力发展智能工厂/数字化车间；交通部提出大力打造智慧型港口，“四个交通”、“港口转型升级”和“智慧港口示范工程”等都是响应国家战略的产物，目的是促进我国传统港口转型升级，实现港口重资产向智慧港口轻资产的转化，树立以港口物流商贸服务为核心，拓展港口供应链增值服务的发展方向。 琼州海峡是联系大陆与海南省的唯一通道，客货滚装业务量呈现井喷式发展趋势，客货滚装流量及其流量方向具有显著的季节性（春运、台风、黄金周）和不均衡变化特点，导致业务带有较大的动态和随机特性。已有客货滚装码头，无论是规模与功能，都无法适应这种快速发展的趋势，例如黄金周和台风期间客货滞留，不仅加剧了港区周边的交通压力，也带来较大的社会压力，关系着粤琼两岸民生，受到国家、地方的高度关注。此外，广东徐闻与海南海口之间的客货滚装业务是同枝相连的，需要双方互联互通与生产协同联动，方能有效调配双方资源，消除港口生产瓶颈，适应琼州海峡两岸客货滚装的快速发展。 随着移动互联、物联网、云计算、大数据分析、区块链等新一代信息技术的快速发展，如何打造智慧型港口，一直都是交通行业关注的热点。对于客货滚装码头，国内多采用传统的工艺方式，信息与业务的融合不够，参与的人员过多，导致生产计划制定以经验为主导，业务环节无法做到互联互通与闭环管控，安全监管与应急管理存在隐患，客货滚装港口物流生态圈无法有效构建，不利于港口企业减员增效与转型升级，也不利于提升客户体验。而港口物流增值模式及其生态圈的缺失，会降低互联网 下的顾客粘性，影响港口企业核心竞争力，丧失第三方利润源泉。 综上，如何抓住契机，打造某的智慧港口工程，就成为当前某港口企业的战略发展核心。而打造智慧港口，需要首先分析港口需求，才能进行完善的功能设计。因此，本报告重点结合某现状及其信息化程度，进行工艺和业务梳理，实现需求分析、需求功能建模和需求功能设计。

2.2 徐闻(新)海安港背景及条件

2.1.1 位置条件

徐闻县位于祖国大陆最南端，属广东省湛江市管辖；北与雷州市接壤，东、西、南三面环海，海岸线长达 372km，港湾众多，滩涂宽阔，素有渔盐之乡的美誉。

图 2.1 本工程地理位置图

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