知识接受能力（精选4篇）
知识接受能力 篇1
学习能力是学生适应学习活动、完成学习任务、获得学习效果的能力。它是一种综合能力, 既包括掌握科学的学习方法、技能, 又包含形成自主内化知识和把知识转化为才智的能力。所谓内化知识, 是指学习者把习得的新知识纳入已有的知识系统和认知结构之中, 使新、老知识相融合产生新的知识系统认知结构。所谓把知识转化为才智, 是指学习者把掌握的知识转化为能在新的情境或客观实际中灵活、机智地发现问题、解决问题及至进行创造的智慧和才能。学习能力和内容非常丰富, 结构十分严谨。就中学生而言, 它主要包括组织学习活动的能力、知识接受的能力、运用知识的能力。
一、培养中学生的学习能力和知识接受能力
中学生的学习能力, 主要包括组织学习活动的能力、知识接受的能力以及运用知识的能力等等。
1、学习能力的培养
组织学习活动的能力是学习能力的先导。在教学中的组织学习活动能力是指学生在课内外的知识学习、动作技能学习、心智技能学习和社会生活规范学习的活动中, 组织本人或集体进行学习的能力。它包括确定学习任务、制定学习计划的能力, 选择适宜学习方法的能力和自我考核、自我评价以及自我调节的能力。学生的学习能力, 主要是在掌握知识的过程中, 在有意识的学习实践中不断形成和发展的。离开实践的能力是不存在的。因此学习能力的培养要同课堂教学中学生对知识的掌握同步进行, 要同课内外学习实践相结合, 要从培养学生形成良好的学习习惯开始, 逐步让方法自动化为习惯, 让习惯上升为能力。同时, 积极进行教育教学改革, 使学校管理、教学内容、教学方法、质量评估等有有利于学生学习能力的培养和提高。
2、知识接受能力的培养
所谓知识接受能力, 是指学生在学习中能很好的理解、消化、吸收所学知识, 善于通过有效方法和途径寻找有关知识, 不断完善自己认知结构的能力。它是学习能力的重点和关键。获取知识的能力包括阅读能力、听记能力和搜集资料的能力。在教学中调动学生求知、求思、求解和讲究学法的积极性, 使学生产生有意识探索学法、培养学习能力的强烈愿望;教师在教学中给学生创设组织学习活动、获取知识、应用知识和发展智力技能的情境, 使学生得到更多的学习和锻炼的机会, 使学生对知识的接受能力得到进一步提高。
二、对中学生的心理状况分析
对于绝大部分中学生来讲, 这个年龄是他们更多地接触社会、认识社会, 逐渐形成自己的人生观和价值观的初始时期, 同时这个年龄又是他们青春萌动的时候, 在心理上与小学生有了实质性的不同。这些发展与变化都会反映在他们的学校生活和家庭生活之中。因此, 在中学开展心理学和心理健康方面的教育是很有必要的。
1、心理压力问题
目前, 学校课业任务繁重, 竞争激烈, 父母的期望值过高, 使得一些学生精神压力越来越大, 有的学生甚至到了一听考试就恐惧就紧的地步, 考试前会感到头痛、甚至还会发烧, 最后不是被迫中断考试, 就是坚持下来成绩也不好。其次是厌学情绪, 厌学是目前中学生学习活动中比较突出的问题, 不仅是学习差的同学不愿学习, 就连成绩很好的同学也有这种倾向。
2、青春期的情感问题
青年时期是花的季节, 在这一阶段人的第二性征渐渐发育, 性意识也慢慢成熟。此时, 情绪较为敏感, 易冲动, 对异性充满了好奇与向往, 当然也会伴随着出现许多情感的困惑, 如初恋的兴奋, 失恋的沮丧, 单恋的烦恼等。其一是与同龄人的感情纠葛, 多是同学间的密切交往所至;其二是与成年人的畸恋问题, 如非婚同居、介入婚外恋、同性恋等, 这在中学生中虽不普遍, 但也存在, 多表现在一些早熟的女生身上;此外, 还有一些青少年有恋亲倾向, 喜欢同性成人伙伴等畸恋现象, 这充分说明中学生的情感问题并不简单。
3、与师生、父母的关系问题
在与教师之间的关系问题上, 主要集中在由于教师对学生的不理解, 过多干涉学生的课余生活和正常交往而引起的困惑和烦恼。与父母之间的问题, 主要是因父母与子女之间缺乏相互理解和沟通, 或是家庭关系不和而给学生造成心灵伤害, 有的是因为与父母吵架之后后悔而又不知道该如何解释, 每天就生活在这种内心矛盾之中, 不知道该怎么办;有的是由于发现父母行为不良, 就觉得人活着真没意思, 产生了厌世的念头, 这样的父母带给子女的不仅仅是厌恶、鄙视, 而是更深的内心创伤。
三、正确引导使学生健康发展
为了正确引导学生的心理健康发展, 学校要开设专门的心理健康教育课程, 帮助学生了解心理科学知识, 掌握一定的心理调节技术。其中包括:知识理论课和活动训练课;如心理卫生常识讲座、心理调节问题答疑、焦点问题讨论等, 在心理知识的学习中明确认识、矫正观念, 以积极的态度去对待自己的心理冲突。, 这是在中学生中开展心理健康教育最为有效的方法。在活动课中学生不仅可以学习介绍自己、了解别人、与人交社的社交技能, 还可以掌握一些诸如:转移情绪、宣泄痛苦、发泄愤怒的心理调节手段, 防患于未然。
其实, 各科教学本身都包括有心理教育的内容, 只要备课时加入心理教育的导向, 就可以使授课内容深入一层, 语文课就包含有许多情感教育的因素;尤其要在古典诗歌的教学中加入心理教育的分节目标, 使教育模式由知识教育向素质教育、心理教育转化。家长对青少年的心理健康成长也起着重要影响。家长除了在注意保持自身行为检点之外, 更要在平日里留心观察孩子的情绪状态, 发现问题要及时予以引导, 必要时可将带其去咨询心理医生。
总之, 对于中学阶段学生的来说, 教师、家长以及心理学工作者不仅要抓好学生的学习成绩, 还要积极引导学生心理健康, 使其能够健康快乐地成长和发展。
浅谈课堂活跃与知识接受 篇2
一、英语教材内容的疏远感
1. 教材内容的疏远。
借助于总复习, 我浏览了整个教材内容, 发现教材单元中的文章虽然不少, 但是占相当数量的是学生不太感兴趣的科普文章等。再问学生, 他们并不喜爱知识性太强又比较深奥的文章内容, 就像鲁迅的作品含蓄晦涩, 难以理解, 不能激发学生的兴趣。因而, 鲁迅的文章虽有犀利的文风、深邃的思想、精湛的艺术, 但可读性不强。所以, 教材内容不能太多是历史的回忆, 对过去事物的咀嚼, 对过去成功的陶醉, 以及古色古香的品味, 距二十一世纪的现实生活相去太远, 更难适应当代中学生的需要。因而, 建立在这种疏远的教材上的活跃就唤不起学生心底的喜爱。换句话说, 这种活跃似乎是勉强的, 创设的意境似乎是尴尬的。在这种条件下, 学生接受知识也必然处于被动, 可见活跃的课堂氛围不一定与学生接受知识成正比。
可见, 英语教材内容性疏远感给我们英语课堂教学带来了巨大的困难, 使课堂活跃气氛不融洽。
2. 英语知识与现实的疏远。
要达到这一目的, 就需要我们充分利用课堂。实际上, 英语知识的传授主要也在课堂。因而, 活跃的课堂有着极其重要的作用。旧版教材的实际内容与现实有疏远感, 使学生难以或不能掌握有关知识。如《旧版九年级unit5、unit15》, 因为涉及的知识与学生的现实生活拉开了一段长长的距离。在这种情况下, 老师应千方百计地创设一种活跃的课堂气氛, 让学生能接受这类型的知识。所以, 课文知识与现实的疏远也是我们活跃课堂气氛、传授知识的一个障碍。
二、英语教学的模式化
我们的英语教学仍然处于模式化的、呆板的阶段, 教师在教室里教, 学生在教室里学;教师讲的是规定的教材, 学生学的也是规定的教材, 而升学考的也是教材, 就是说我们的英语教学都限制在教师、教材里。这限制了学生学习的积极性。在课堂中, 他们的活跃是在老师的指挥棒下进行的。因而, 他们接受知识从某方面来看仍然是被动的。可见, 从某个角度看活跃课堂气氛与接受知识并不一定成正比。我们常说“兴趣是最好的老师”。兴趣应该是学生自发的对某学科的喜爱。英语课堂教学中活跃气氛要激发学生对课本的喜爱, 实质上限制了学生知识视野的拓展, 更局限了英语能力的培养。虽然, 我们大力提倡第二课堂, 但我们的第二课堂并未发挥很大的作用, 它常常被文体活动所冲击。所以, 我们培养的学生是知识型的, 而缺乏智力型的。因此, 要使活跃的课堂气氛与学生接受知识统一起来, 就必须打破英语教学的旧模式。
三、学生学习方法与知识获取
知识接受能力 篇3
目前国内外对航道通过能力的研究大多以单、双向基本航段的单航路船舶交通通过能力和船闸通过能力研究为主, 并提出了多种航道通过能力计算模型, 具体分为两大类:以单位时间内通过某一航段的最大货运量, 即过货能力;以单位时间内通过的船舶艘数来表示基于船舶交通的交通通过能力, 即过船能力。近年来考虑航道管理和服务的要求, 引入航道服务水平的概念, 使得港区和航道交汇段的通过能力研究成为了重点和难点。
许多学者引入公路和海上交通领域的船舶交通流理论, 在考虑宏观影响因素、交通流量调查与统计分析的基础上, 建立了多种宏观计算机模拟系统。大阪大学的Kazuhiko Hasegawa[1]与其他学者历时五年, 融合了GPS、AIS、卫星和移动通信等, 联合开发MarineITS项目, 建立了虚拟雷达系统。M.Numano, H.Itoh and Y.Niwa[2]开发了基于实际观测数据获得多PC机的实时交通模拟系统, 并且以东京湾为例得到了验证。稻石正明[3]等考虑了船舶之间的联系建立了适用于宽阔水域和海上交通船舶行为集群模型。当前我国在内河航道规划与建设中, 有关考虑内河港区的通行能力的计算方法不多, 对航道通过能力的计算大多是结合相关经验公式 (如长江公式[4]、苏南运河公式[4]、川江公式[5]、王宏达公式[6]、闵朝斌公式[7]等) 考虑了流向交叉的影响加入一个折减系数。刘绍满等[8]从主观和实际两方面入手, 以航道宽度、船舶交通流速度、船舶领域三个考察指标来对内河航道拥挤水域的通过能力进行分析研究。杜状[9]、徐笛清等[10]分别基于可接受间隙理论对Y字型交叉口和十字形交叉口通过能力进行了理论分析。
本文借鉴公路无信号交叉口通过能力[5]的计算方法, 通过对内河港区段航道单侧靠泊船舶流冲突分析, 以可接受间隙理论为基础, 建立了港区段航道通过能力模型, 并计算了江苏内河不同等级航道港区段的通过能力, 研究了直行饱和度与航道通过能力、进港通过能力, 航道通过能力与进港通过能力的关系。
1 船舶流冲突点分析
在建立内河港区影响范围内的船舶通行模型时, 各种不同布置形式的内河港口区域内船舶航行模式的共同特征是模型的关键因素。内河港口的具体布置形式各不相同, 但无论采取何种港区布置形式, 只要内河港区范围内的船舶流正常运行, 船舶的航行路线上均存在不可避免的交汇点和分叉点。认为船舶分流基本不对通行能力造成影响, 即不关注船舶流的分叉点, 而仅仅关注船舶流的交汇点, 称这些船舶流的交汇点为不同流向船舶的冲突点。
单侧河岸布置港区泊位的内河港口影响范围内的各船舶流冲突关系如图1所示。所有的进入港区影响范围的船舶流向共有6种, 分别记为v1至v6。这6种流向的船舶流在正常运行时, 共产生5个船舶流冲突点, 分别记为冲突点 (1) ~ (5) 。冲突点 (1) 为v5与v1+v2冲突;冲突点 (2) 为v3+4与v1+v2冲突;冲突点 (3) 为v5与v2+v3冲突;冲突点 (4) 为v5与v1+v4冲突;冲突点 (5) 为v1+v2+v6与v2+v3冲突。
2 内河港区段航道通过能力模型
2.1 可接受间隙理论
选取两个方向交叉的船舶流交汇点处代表, 推导船舶流交汇点处次航道通过能力计算模型, 对内河船舶流交汇处, 船舶避碰规则规定船舶在交汇时特定流向的船舶需停船等待以避免碰撞。参照各个避碰规则和船舶定线制的规定, 内河航道交叉口绝大多数满足某一流向的船舶具有优先通行权的情况。两个不同方向相交汇的船舶流在交汇点处由于其中一个方向的船舶通行不受影响没有延误, 只需研究另一个方向的船舶流的通过能力。
将航行规则中具有优先通行权、允许自由通行的流向定义为主流向;另一与之交汇的船舶流向定义为次流向。主流向上通行的船舶为“直航船”, 次流向上通行的船舶为“穿越船”。主流向上船舶自由通行, 当次流向的船舶穿越主流向时, 船舶的舵手观察到主流向上的某个船舶到达间隙h (船舶间时距) 大于次流向上船舶的临界间隙tc时, 船舶通过;否则在交叉口等待。若主流向上的船头时距h大于次流向上队首船舶的临界间隙tc和其后船舶的随船时距tf之和时, 则次流向上的第二艘船舶可跟随队首船舶通过交叉口;否则在交叉口等待。同理若主流向上的船头时距h大于次流向上队首船舶的临界间隙tc和 (n-1) 艘其后船舶的随船时距tf之和时, 则次流向上n艘船舶可结队通过交叉口。
2.1.1 交汇点不同交通流的相对优先等级
不同的交通流在优先等级上具有不同的级别。可接受间隙方法是以通过顺序遇到的阻抗来评价。一般可接受间隙方法假设主路或主交通流不受次要交通流中驾驶员的影响。对于单侧靠泊港区段航道单个泊位的情况, 主航道直行船具有优先通行权, 出港船舶优先于进港船舶。
2.1.2 临界间隙和随船时距
引用公路中对临界间隙和随车时距的概念[11], 航道中临界间隙或临界穿越间隙tc是指交汇处主流向船舶流允许次流向等待穿越船舶通过主流向的最小间隙。随船时距tf是指次流向排队船舶连续通过交汇处时相邻两船舶之间的时间间隔, 即船舶流在无其他船舶流冲突影响下以饱和船舶流通过交汇处的船头时距。临界间隙和随船时距是间隙接受理论的两个重要参数, 两个参数的大小对通行能力的计算有很大影响。由于实测难度较大, 可以采用理论推导方法推算。
由于考虑了驾驶员经验和航道条件、船舶特性的影响, 次流向船舶穿越交汇处时基本上会经过视觉观察、声响信号或高频电话交流、驾驶员反应时间 (0.5~1.5 s) 、驾驶员动作时间 (0.7~1.0 s) 和主机执行的时间 (4~6 s) [12]等与驾驶员经验和船舶穿越有关的准备时间t1以及船舶在安全航速下通过交汇处的航行时间t2, 临界间隙tc=t1+t2, t2=S/us, S为驶过交汇处的路程, us为安全航速。由于船舶跟随前一艘船舶排队通过航道交汇处, 驾驶员可以跟着前一艘船舶的航行特征进行操纵, 计算随船时距tf不考虑上述准备时间t1, 其大小主要与船舶领域的大小有关。随船时距tf=L/us, L为船舶领域或船头间距。
2.1.3 船头时距及其分布
船头时距即船舶时间距, 是指在某一观测断面前后两艘船舶到达的时间差, 即航道内前后两船舶船头时距[13]。国内对内河航道中船头时距的实测数据较少, 一般在船闸和大桥上观测, 且受船舶到达规律影响, 所以选用的船头时距分布模型也不同。不同模型基于不同的船舶到达规律和船舶特性, 而不同水域水系内不同航道的船舶到达规律和船舶特性也不相同, 所以不同的研究用途、不同内河航道应该采用不同的分布模型。
2.2 基本假设
对于两个不同方向的船舶流交汇处次流向通过能力计算模型, 作如下假设:
(1) 主流向上的船舶不受影响自由航行, 次流向上的船舶在临界间隙以内需要等待而不能通行, 但是当达到穿越条件时, 次流向上的船舶可单独或排队穿越交汇点, 当排队穿越时, 禁止次流向中发生追越情况, 单个方向流向船舶不存在并列航行的情况。
(2) 主流向船舶到达规律服从泊松分布, 主流向中船舶的船头时距h服从主航道交通流流率λ (艘/h) 的负指数分布, 其概率密度函数为
(3) 船舶流为同一运输方式 (机动、顶推、拖驳) 下的单一船型, 每种船舶 (队) 型所含驳船数相同且船型也相同, 船舶都是满载按照安全航速通过, 水文、气候等自然条件稳定。
(4) 驾驶员对主航道出现的可接受间隙反应一致, 反应和操纵时间一致。
2.3 通过能力模型建立
根据以上模型假设和可接受间隙理论, 对于主航道中船舶的船头时距h, 当tc≤h≤tc+tf, 允许次流向中一艘船舶通过交汇点;当tc+ (n-1) tf≤h≤tc+ntf, 允许次流向中n艘船连续通过交汇点, 则主流向一个船头时距内能够通过次流向n艘船舶的概率为
则主流向一个船头时距内次航道中通过交汇点的船舶数量的数学期望值为
而主流向的船舶交通流流率为λ (艘/h) , 即1 h内主流向提供λ个间隙, 于是每个小时内通过间隙的船舶交通量 (艘/h) 为
理想状态下船舶流交汇点处次流向单向小时理论通过能力为
式 (5) 中:Cbk为次流向单向理论通过能力 (t/h) ;λ为主流向的船舶交通流流率 (艘/h) ;W为标准船型船舶额定载重吨 (t) ;L船头间距 (船舶领域长轴) us为安全航速。
3 江苏省内河港区段航道通过能力
3.1 港区段航道参数
内河通航标准[14]规定, 内河航道的最小弯曲半径, 宜采用顶推船队长度的3倍或货船长度、拖带船队最大单船长度的4倍。在特殊情况下, 分别不得小于2倍和3倍。河港工程总体设计规范[15]对于总平面布置规定, 泊位长度应满足船舶安全靠离、系缆和装卸作业的要求, 其长度可按式Lb=L+2d, 式中Lb为泊位长度;L为设计船型长度;d为泊位富裕长度。江苏省内河航道代表船型与船型尺度见表1。
3.2 江苏省内河港区段航道通过能力计算
3.2.1 港区段船舶航程
为了一般性分析, 给出单泊位情况下流向冲突交通量以及行程, 主航道、进出港流向如图2所示。靠泊、离港的运行特性规定了:
(1) 同一泊位的进港流w1、w2不可能同时出现发生冲突;同理, 离港流w3、w4也不会同时出现发生冲突;
(2) w4流量离港时, 可能会与正在进港流w1方式冲突。
根据港区航道几何要素分析, 进出港回旋进出港的行程见表2。
3.2.2 临界间隙与随船时距
直行船舶的随船时距、临界间隙计算方法同交汇点计算。进出港船舶回旋半径取0.75 L (设计船队长度) , 回旋时移动速度, 取直行的50%计, 计算结果见表3。
3.2.3 港区段航道通过能力计算
假设航道两侧直行交通量相等, 进出港4个流向流量相等, 研究港区航道的通过能力, 表4仅列出Ⅱ级港区段航道通过能力表。
3.3 港区段航道通过能力分析
对计算得到的江苏省内河港区段航道通过能力进行分析, 研究直行饱和度与航道通过能力、进港通过能力, 航道通过能力与进港通过能力的关系, 绘制关系曲线图, 如图3~图5所示。
图3表明, 直行饱和度越大, 航道通过能力就越大, 且航道等级越高, 随着直行饱和度的增大, 航道通过能力也增大得越快, 即高等级航道受直行饱和度影响大;图4表明, 直行饱和度越大, 进港通过能力越小, 基本上航道等级越高, 随着直行饱和度的增大, 进港通过能力也减小得越快。
图5表明进港通过能力越大, 航道通过能力越小, 且随着进港通过能力的增大, 航道通过能力减小的速度逐渐减小。
4 结语
(1) 对航道港区段单侧靠泊进行了船舶流冲突分析, 讨论了基于“分道通航”规则航道港区段可接受间隙理论的可行性。
(2) 借鉴公路无信号交叉段通过能力计算方法, 分析并推导了航道港区段通过计算模型, 计算了江苏不同等级内河航道港区段通过能力。
(3) 通过对江苏不同等级内河航道港区段通过能力分析, 研究了直行饱和度与航道通过能力、进港通过能力, 航道通过能力与进港通过能力的关系, 研究表明, 随着直行饱和度的增大, 航道通过能力增大, 而进港通过能力减小;进港通过能力越大, 航道通过能力越小。
摘要：为研究内河港区段航道通过能力, 分析了内河港区段船舶流冲突特性, 讨论了可接受间隙理论在内河港区段实行“分道通航”规则下应用的可能性。借鉴公路无信号交叉口通过能力计算方法, 建立港区段航道通过能力模型。以单侧靠泊港区为研究对象, 计算了江苏内河不同等级航道港区段通过能力, 研究了直行饱和度与航道通过能力、进港通过能力, 航道通过能力与进港通过能力的关系。为内河航道规划管理部门在规划设计和航道管理时考虑内河港区航道的影响提供了参考与依据。
知识接受能力 篇4
作为近年来水上交通的重要组成部分,内河航运发挥了重要作用,所以需要对航道通过能力全面、系统的分析。在内河交通工程中,航道通过能力是一项重要技术指标,关系到航道规划等级的确定、现有航道服务质量、通航安全的评定问题。
目前国内外对航道通过能力的研究大多以单、双向基本航段的单航路船舶交通通过能力和船闸通过能力研究为主,并提出了多种航道通过能力计算模型;具体分为两大类:以单位时间内通过某一航段的最大货运量,即过货能力;以单位时间内通过的船舶艘数来表示基于船舶交通的交通通过能力,即过船能力。近年来考虑航道管理和服务的要求,引入航道服务水平的概念,使得港区和航道交汇段的通过能力研究成为了重点和难点。航道交汇段作为航道网的基点,其交汇段的交通条件复杂,船舶拥挤密度大,船舶易冲突和碰撞,往往成为限制航运发展的瓶颈,并影响整个内河水网的通过能力,所以这里对航道交汇段的通过能力进行研究。
航道交汇段属于多航路船舶交通,其交汇段可分为十字型、Y字型、T字型航道段。对多航路船舶交通的研究,日本稻石正明(2003)[1]等学者考虑船舶之间的联系建立了船舶行为集群模型。M.Numan ,H.ltohandYNiwa(2001)[2]开发了基于实际观测数据获得多PC机的实时交通模拟系统。余劲[3]等研究了船舶交通流的到船分布和船头间距分布特性。马勇、郑中义(2008)[4]等学者基于排队论推导了T型航路船舶的交通通过能力理论模型。杜状等[5]基于可接受理论推导Y字形航道交通通过能力理论计算模型。吴传站等[6]考虑交汇口航道领域折减变化的影响提出内河航道交汇处的通过能力的计算公式。
本文借鉴公路无信号交叉口通过能力[7]的计算方法,通过对内河交汇段航道特性和船舶特性分析,以可接受间隙理论为基础,建立了交汇段航道通过能力模型,并实例计算比较交汇段、基本段和船闸的通过能力,分析航道交汇段对航道通过能力的影响,给航道设计和管理部门提供一些参考。
1 船舶流特性分析
1.1航行规则
航道交汇段属于无信号多航路船舶交通,其交汇段可分为十字型、Y字型、T字型航道段。航道交汇段各相交汇的航道等级和航道尺度限制并影响通过交汇段的船舶吨位、船舶(队)尺寸,从而影响航道交汇段的通过能力。我国内河通航标准(GB50139—2004)[8]将内河航道按可通航的船舶吨级依次划分为3 000 t、2 000 t、1 000 t、5 00 t、300 t、100 t、50 t这7个等级,规定了天然、渠化航道和限制性航道尺度,推荐了代表船型(货船、驳船)尺度,以及代表船队编队队形。
交汇段的交通组织和避碰规则也是影响交汇段通过能力的重要因素。近年来我国内河航道管理部门按照与《国际海上避碰规则》接轨的理念,引入了各自靠右分道航行的原则,摒弃我国《内河避碰规则》[9]中“上行走缓流,下行走主流”的机动船航行原则,以解决航路交叉问题。在《长江江苏段船舶定线制规定》[10](后面简称《规定》)中,将所有沿规定航路行驶的船舶定义为“直航船”,而对产生交叉行为的船舶定义为“穿越船”,“穿越船”在交汇段为“直航船”让路。与以往相比,则没有现行《内河避碰规则》中“上行让下行”,“逆流让上流”,“干让支”,“居左让居右”等规定的麻烦,减少人员伤亡和船期延误,大大提高了航道通过能力,并降低了船舶事故交通发生率。
1.2船型与航速
内河船舶可以分为客船、货船、顶推船、拖船、驳船、运输辅助船、工程船等。船舶运输方式分为机动单船(自航船)、推(拖)驳船队两类三种。而不同内河水网航道内的船舶组成结构也不大相同。珠江水系以(含西江干线)自航船为主;黑龙江水系则分节驳船占一半以上;京杭运河以拖驳船队运输为主,占总运量的70%[11]。
船舶的航速依船型不同而不同,船舶满载时,船舶的最大时速为设计航速uf,内河船舶设计航速一般低于30( km/h)。京杭运河推荐的单船、船队设计航速分别为11、8(km/h)以上,川江基于急流航道考虑分别规定18、12(km/h)。在通过交汇段时,考虑船舶操纵性能、能见度、通航密度[12]对船舶安全的影响,船舶航速会相应降低,但航速过低,船舶操纵性能也随之降低,所以船舶要以能避碰的安全航速us通过航道交汇段。
1.3船舶领域和船头间距
不同于道路中汽车刹车减速的制动模式,船舶在航行过程中,遇到前方异常情况时,机动货船、顶推船队可以利用主机反向运转的倒车拉力进行紧急制动。而拖驳船队的拖轮、驳船之间常采用柔性连接,因此一般不采用倒车制动,只能依靠航行阻力,降低船队的航速。
考虑到船舶(队)的制动性能,船舶在航行过程中为了避免碰撞的安全要考虑保持的最小船头间距,又称为船舶领域。船舶领域有多种模型,考虑内河航道和桥梁的限制,采用三维的苏南运河船舶领域模型适合于本文研究的范畴。多位学者通过理论分析、现场实测、以及问卷调查等方法,得出结果列于表1中。
表中, Lm—机动单船长度;Lf—船队长度; Lb—最长驳船长度。
所以纵轴方向,由于交汇段船舶密度大,航速降低,又考虑船舶安全和制动性能,可取表2的船舶领域建议值,对于不同船型间的船头间距L可参照表2计算,计算结果如表3。
2 交汇段航道通过能力模型
2.1可接受间隙理论
国内外公路无信号交叉口采用主路优先通行次路等待通行的原则,对无信号交叉口道路通行能力研究表明,大多理论模型公式是基于可接受间隙理论展开的。在航道交汇口,《规定》中的“直航船”和“穿越船”类似公路交叉口的主路车流和支路车流,参照船舶定线制的相关规定,可将高等级航道、河流干道或者通航大型船舶的航道为主航道,另一相交航道为次航道,主航道上为“直航船”,次航道上为“穿越船”。主航道上船舶自由通行,以“十”字形交叉口航段为例(如图1),当次航道的船舶穿越主航道时,船舶(队)的舵手观察到主航道上的某个船舶到达间隙h(船舶间时距)大于次航道上船舶的临界间隙tc时,船舶通过,否则在交汇口等待;若主航道上的船舶间时距h大于次航道上队首船舶的临界间隙tc和其后船舶的随船时距tf之和时,则次航道上的第二艘船舶(队)可跟随队首船舶(队)通过交叉口;否则在交汇口等待,这就是可接受间隙理论。
2.1.1 船舶到达规律和船舶间时距
应用可接受间隙理论可以知道,次航道穿越船的最大交通流取决于主航道的船舶间时距分布。船舶到达规律直接影响船舶间时距分布,而不同水系不同内河航道的船舶到达规律不同。长江干线船舶到达规律呈泊松分布[17],船舶间时距为负指数分布;西江干线[3]呈正态分布,船舶间时距则为爱尔朗分布。
2.1.2 临界间隙tc和随船时距tf
临界间隙tc和随船时距tf作为可接受理论两个重要的参数,其大小对结果有很大影响,由于难以进行实测,可采用理论推导的方法推算。在实际航行中,穿越船驾驶员在通过交汇段前会通过视觉观察、声响信号或高频电话交流时间、驾驶员反应时间(0.5—1.5 s)、驾驶员动作时间(0.7—1.0 s)和主机执行的时间(4—6 s)[11]等准备时间,可取t1=15 s;以安全航速通过主航道的时间t2=S/us ,S—驶过交汇段的距离,则tc=t1+t2;而随船时距tf由于队首船舶已经考虑上述准备时间,则其后面的船舶只计算与前一艘穿越船舶的船头间距内通过交叉口的时间间隔tf,tf=船头间距/安全航速=L/us。
2.2基本假设
由于航道交汇口形式多样且实际情况复杂,为简化模型,作如下假设:
1)应用可接受间隙理论,交汇段为两垂直交叉冲突的船舶流,不考虑交汇口船舶转弯和航道非垂直交汇的影响,如图1,则S=W+Lf,W—主航道宽度;Lf—船队长度。
2)主航道船舶到达规律服从泊松分布,船舶间时距h服从主航道交通流流率λ(艘/h)的负指数分布,其概率分布函数为
3)交通流为单一船型构成,水文等自然条件稳定。
4)驾驶员对主航道出现的可接受间隙反应一致,反应时间一致。
2.3通过能力模型建立
根据以上假设和可接受间隙理论,当tc≤h<tc+tf,允许一艘船舶通过交汇口,当tc+(n-1)tf≤h<tc+ntf,允许n艘船舶连续通过交汇口,则主航道船头时距内能够通过次航道机n艘船舶的概率为
p(tc+(n-1)tf≤h<tc+ntf)=
p(h≥tc+(n-1)tf)-p(h≥tc+ntf)=
e-λ(tc+(n-1)tf)-e-λ(tc+ntf)=
(1-e-λtf)e-λ(tc+(n-1)tf)。
则一个主航道船舶间时距内次航道船队通过交汇段船舶数量的数学期望值为
而主航道的交通流流率为λ(艘/h),于是一小时内主航道提供λ个间隙,每个小时内通过的船舶流量为
q=
船舶小时通过能力
式(2)中,P—货船或驳船额定载重吨(t);Q—船舶吨位流量(t/h);W—主航道宽度;L—船头间距;Lf—船队长度;us—安全航速。
3 算例分析
长江尹公洲航段是长江江苏段著名的两个瓶颈航段之一,航行条件、通航环境复杂,是事故多发地段,属于典型“十”字型交汇段。它位于江苏省镇江市境内,上界为长江#107黑浮与长江#107红浮联线;下界为长江#99红浮与长江#99黑浮联线,全长约20公里。
3.1交汇段航道通过能力
3.1.1 主次航道的划分
由于经济发展,尹公洲航段的交汇口已不堪负荷长江和京杭运河的船舶交通量。为此海事部门提出开辟南北运河专用通道的方案,即在焦南航道焦山尾和京杭运河苏北段六圩河口之间的定易洲边滩上开凿航槽[18],并将航道整治后改为Ⅱ级航道的航道标准,如图 3,黑点线为专用通道,又为等让航道或次航道,与其相对垂直的长江航道为主航道。
整治后过江通道按Ⅱ级航道的航道标准,最大通航能力为2 000 t级船舶, 航宽 100 m, 设标维护水深4 m,长江航道航线有效宽度300 m左右,整治后可达400m。
3.1.2 模型参数
以2 000 t船舶为代表船型,结合《内河通航标准》、《京杭运河运输船舶标准船型主尺度系列》[19]、《江苏段船舶航速规定》和实际调查值,2 000 t船舶船长Lm为70～90 m,这里取Lm=80 m。设计航速uf一般可达16(km/h),安全航速为其设计航速uf的80%,us约为12.8(km/h),机动单船船头间距为3 Lm=240 m。
临界间隙tc=t1+t2=15+300/us≈122(s),随船时距tf=240/us=67.5(s)。
经调查[18],长江尹洲段主航道交通流流率3 000艘/d,包括大型船队40余支,以超过通航饱和程度,在对尹公洲航段整治意见中已经提出要开通和畅洲左汊水道, 预计通过整治,主航道交通流流率在开通和畅洲左汊水道的影响下,其交通流流率降低将40%,即1 800 艘/d,λ=75 艘/h。
3.1.3 次航道通过能力
根据公式(1)、式(2)计算。
q=
则日通过能力
37.6×104(t)。
3.2基本段航道通过能力
按苏南运河公式[20]计算Ⅱ级航道下以2000吨标准船型航道日通过能力。
C=24C′βVα1α2α3α4α5α6 (3)
式(3)中,C为航道日单向通过能力(t);C′为船队平均载重量(t);β为水运密度(船组数/km)=1 000/L,L为标准船组平均长度(含安全间隔);V为船队平均营运航速(km/h);α1为船流密度增大时,航行阻力增加引起的运量折减系数;α2为到发港不均衡影响船舶运量折减系数;α3为船舶因航道水深不足减载引起的损失系数;α4为船舶交会时引起的损失系数;α5为非货船影响系数;α6为非标准船型影响船队总吨位系数。所以经计算Ⅱ级航道下以2 000吨标准船型日通过能力W=240×104(t)。
3.3船闸基本通过能力
以过江通道苏北航段上的施桥一线船闸为例计算船闸通过能力,我国目前主要是依据《船闸总体设计规范》[21](JTJ 305—2001)(以下简称规范)确定船闸日基本通过能力。
式(4)中,n—日开闸次数,GM一次过闸最大吨位[22]。
施桥船闸现共有三线,单线的尺寸最大为260×23×5 m,而2 000 t船舶的尺寸一般为80×16～90×16 m,考虑船闸面积的利用率,所以一次可通过3艘,即GM=6 000(t),而根据对施桥船闸的观测资料知,日开闸次数n[23]变化波动接近常数,取为45,所以施桥船闸日理论通过能力为C=27×104(t/d)。
3.4通过能力比较
在相同等级航道标准,同一单一标准船型下,三种航段类型的通过能力结果列于表4。
由表4可知,同等条件下交汇段通过能力较基本段通过能力减小一半以上,但是大于船闸通过能力,由公式(1)可发现交汇段通过能力受船长、安全航速和主航道交通流率影响明显。所以在航道交汇段上下游的航道、船闸规划设计时,需考虑交汇段的影响。
4 结语
(1)航道交汇段交通复杂,讨论分析了交汇段航道特性和船舶特性,讨论了基于“分道通航”规则航道交汇段可接受间隙理论的可行性。
(2)借鉴公路无信号交叉段通过能力计算方法,分析并推导了航道交汇段航道通过能力计算模型,并计算比较同等条件下基本段航道、船闸通过能力。
(3)结果表明交汇段通过能力小于基本段通过能力,但大于船闸通过能力。分析了交汇段通过能力的影响因素,为内河航道设计、交通运输规划等相关领域的研究提供参考。
摘要：为研究内河交汇段航道通过能力,分析了内河交汇段船舶流特性。讨论了可接受间隙理论在内河交汇段实行“分道通航”规则下分析应用的可行性。借鉴公路无信号交叉口通过能力计算方法建立交汇段航道通过能力计算模型。以长江尹公洲“十字型”交汇航段为例,在条件相同下计算比较交汇段航道、基本段航道和船闸三种航段的通过能力。比较结果表明:交汇段通过能力小于基本段通过能力,但大于船闸通过能力;为内河航道设计、交通运输规划等相关领域的人员提供参考。