随着船舶大型化、高速化的持续发展,航道通航密度的提高,船舶之间速度差异造成的相互干扰对通航效率的影响也日趋明显。论文针对现有研究在评价船-船之间的速度干扰影响方面存在的不足,对船舶受船速干扰时所表现出的时空特征进行分析,提出一种能够反映船速特征影响的单线航道船舶通航效率表征方法;在仿真探究船速特征与单线航道船舶通航效率内在关系的基础上,提取出对通航效率影响最明显的因素,并基于此,设计出一种能够降低航道内船舶受船速干扰水平的单线航道船舶分组调度算法。论文主要研究工作包括:(1)构建了单线航道船舶通航效率表征模型。为研究船速特征对船舶通航状态的影响机理,论文选取单线航道为研究对象,在分析船舶减速过程的基础上,提取出船舶减速幅度、减速航行距离和减速延误时间等船舶减速特征参数,并根据船舶减速的时空关系推导求取了航道内船舶减速位置关系及减速临界条件;在此基础上,构建了以船速干扰水平、减速服务水平和船舶减速次数为核心指标的单线航道船舶通航效率表征模型。(2)对单线航道通航效率的敏感性因子进行了分析。在利用离散事件仿真软件Arena构建并验证单线航道船舶交通流仿真模型有效性的基础上,结合蒙特卡洛仿真思想,探究了不同条件下船速特征与单线航道船舶通航效率之间的关联关系,并利用改进的Morris筛选法对通航效率指标的敏感因子进行了分析。研究表明,船速均值,标准差和到达率等参数会对单线航道通航效率产生明显影响,其中船速均值是单线航道通航效率最敏感的影响因素,且当速度均值小于10节,标准差大于1.5节时,单线航道通航效率会明显降低。(3)设计了一种单线航道船舶分组调度算法。根据灵敏度分析结果,以提高船舶平均通航速度为抓手,结合航道内船速干扰发生的条件及作用范围,提出了一种基于数量-时间间隔的船舶动态分组规则;根据实际通航约束条件,融合最小时延、时延阈值约束及优先权序列等多种调度算法,设计了一种以降低船速干扰为核心的单线航道船舶分组调度算法。仿真实验表明,本文提出的分组调度算法能够将单线航道内船舶受相邻船舶速度干扰的平均水平降低30%至40%。论文对单线航道船舶通航效率评价方法及船舶分组调度算法的研究是对船速特征影响下受限水域船舶通航效率影响机理的一次有益探索,可为实际的船舶交通组织优化提供一定的理论依据。