面对日益增长的船舶吨位以及繁忙的江、海轮混合的船舶运输,航道通过能力和服务水平受到影响。深入航道船舶交通流规律,有利于优化水运交通组织方式,保证航道的通行效率和航行安全,具有重要研究意义。本文考虑船舶交通特征,提出基于前船航速的船舶领域模型,建立航道顺直段船舶交通流元胞自动机模型,分析不同船舶领域以及船舶尺寸对船舶交通运行特征的影响。针对船舶航行实际情况,结合航运安全规则,考虑船舶安全间距,基于元胞自动机建模原理,建立了顺直航段可换道的双向交通流仿真模型:以京杭运河实际通航资料对模型进行验证。在此基础上,结合船舶领域、停车视距的概念,分析了定值船舶领域、基于简化法计算制动距离的船舶领域、基于积分法和考虑相对速度的船舶领域的计算模式。通过仿真分析船舶领域、船舶尺寸以及航道瓶颈对航道交通流的影响,结果表明:在自由流阶段,与运河实际通航船流数据拟合较好的船舶领域模型在高密度交通流状态下差异较为显著,若将以往经过低密度交通流验证的船舶模型直接用于高密度交通流进行仿真分析,存在一定风险;针对长江深水航道船型,在不同船舶尺寸下,航道的船舶航行速度分布差异较小,对于不同船型组成,长江航道的船舶航速极小值均为5km/h左右,这与海船的最低舵效的研究成果较为一致,进一步验证了模型的准确性;当部分航道被占用时,不同船舶领域下交通瓶颈的影响、传播范围的区别,当船舶取值较小时,更有利于航道大范围内堵塞的控制以及瓶颈的消散。考虑相对航速的船舶领域模型一方面更符合未来船舶导航的发展趋势,另一方面也有助于提升航道的通行效率和安全保障。