内河梯级多线船闸中,航道、船闸和船舶之间相互依存和影响,船闸微观交通因素的变化不断映射在船舶交通流的时空特性上,并间接影响航道和相邻船闸,最终体现为整个系统中宏观交通运行状态的变化。深入研究梯级多线船闸的微观交通规律,有利于优化水运资源配置和协调运输组织方式,提升区域航运系统整体通过能力,促进内河水运进一步发挥运输优势,具有重要研究意义。本文以内河梯级多线船闸为研究对象,将航道和船闸放在一个系统中综合考虑,在Matlab平台上实现了梯级多线船闸的交通建模与验证,以期模型能够真实重现微观交通规律,在此基础上进行交通运行状态及影响分析。主要工作内容与结论如下:针对内河梯级多线船闸实际情况,考虑船舶特性、航行行为和通航安全等因素,基于元胞自动机建模原理,设计了双向通航航道船舶追越和船舶跟驰算法,建立了航道交通模型;考虑平衡交通负荷与服务质量的时间约束条件,基于专家规则的启发式方法,设计了“单队列多服务台—贪婪分配—负载均衡”的闸室分配算法和运行调度算法,引用“可排点”算法解决船舶编排问题,建立了单级多线船闸交通模型;在此基础上,建立了包含航道和船闸的梯级多线船闸交通模型,并以京杭运河实际通航资料为例,对三个模型分别进行验证分析,重现内河梯级多线船闸的交通运行状态。仿真分析了航道长度、船闸线数和调度策略对梯级多线船闸交通运行状态的影响。结果表明:船闸节点将改变航道内船舶交通流的随机性,进而影响邻近船闸船舶到达的时空特性,航道长度越短影响越强,航道长度越长影响越弱,建议以50km作为判断梯级船闸相互影响的依据;增加部分船闸节点的通过能力能有效缓解局部交通压力,但需综合考虑整个系统内各个船闸的效能平衡,协调匹配;考虑系统水域空间资源的优化配置,提出一种基于船舶航速调整的联合调度策略,均衡航道和船闸的交通负荷,有助于改善船闸运行状态、节约航运时耗和经济成本,提升航运的综合效益。