考虑冲突规避的自动化集装箱码头AGV优化调度方法

合理调度自动化导引车（AGV）对于降低自动化集装箱码头的作业成本具有重要意义。针对AGV调度中的任务分配和路径规划问题，考虑AGV电量和多载等因素，结合自动化码头布局特点，以AGV作业总时间最小和多AGV作业路径无冲突分别为第一阶段和第二阶段的优化目标建立两阶段模型。设计改进模拟退火算法求解第一阶段模型，为了加速算法收敛并保证解的质量，解的改进优先考虑任务的时间成本和AGV数量；设计基于时空网络的路径规划算法求解第二阶段模型，将作业区域离散成网格网络后添加时间信息构建可更新的时空网络，在时空网络上运用最短路径算法规划路径并规避冲突。对于任务分配不均衡导致的路径规划无可行解的拥堵情况，在冲突规避基础上重新计算AGV执行任务的成本并再次进行任务分配，不断迭代直到生成多AGV间路径无冲突的调度方案。以洋山四期自动化集装箱码头为例进行仿真实验与对比分析，结果表明:与使用传统路径规划和避障策略的AGV调度方法对比，所提方法下的总作业时间平均降低了7.31%，AGV冲突数量降低为0，任务总延期时间最大降低2 895 s，最大降低路网拥堵度10.79%，验证了提出方法解决冲突规避和拥堵问题的有效性。      

连续急弯航道滩险碍航特性分析及航线选择*

碍航特性分析对于枢纽上游水位变动区的急弯航道设计尤为关键。针对浯溪枢纽上游马头岭急弯复杂的水流条件，采用平面二维水流数学模型与船模相结合的技术手段，进行不同水位组合下弯道河流碍航特性研究，在分析航道水深、航道流速的基础上提出优化方案。结果表明，枢纽上游水位变动区的通航设计水位受枢纽运行调度方案的影响较大，急弯航道航线调整是优化通航条件的有效思路，可为类似项目建设提供借鉴。     

基于细节层次模型的公共自行车调度方法

公共自行车系统作为城市公共交通的重要组成部分，对于缓解城市交通拥堵和建设低碳、环保的出行体系起到了积极的作用。然而，由于公共自行车系统的借还车需求在时间和空间分布上存在不均衡性，在使用公共自行车时，经常遇到“借车难”或者“还车难”的问题，使得出行者不得不放弃使用公共自行车出行。为了有效地提升出行者借还公共自行车的成功率，研究了1种基于细节层次模型的自行车调度方法。基于公共自行车站点之间的相似度，采用谱聚类算法对站点进行层次划分，形成基于空间范围（即公共自行车站点所占据的地理空间区域）的站点簇；在每个划分层级上统计不同簇之间的自行车借/还需求，结合遗传算法对调度车辆的运输路径进行求解；将不同层级上的调度方案叠加，形成1种调度粒度由粗到细的自行车调度方案。通过对比实验证明:基于细节层次模型的公共自行车调度方法较传统方法减少了42.70%的调度路径，进而减少了相应的调度时间。      

省水船闸的布置方案与结构设计

近几年，省水船闸越来越多地在国内各个枢纽船闸工程中作为主要设计方案。省水船闸在高水头的山区河流地区具有降低工作水头、降低船闸耗水量、改善高水头船闸引航道内水流条件等优点。以巴江口船闸改扩能项目为例，针对省水形式选择、主体结构设计、布置尺寸、结构内力分析等问题，确定了结构形式并研究了结构的关键受力位置。采用有限元计算方法对比各个工况和主体结构，得出整体式省水船闸结构最薄弱的部位，并对应力较小的位置进行进一步结构优化。     

基于深度强化学习的自动化集装箱码头集成调度方法

针对自动化集装箱码头卸货过程中岸桥、智能运输机器人和场桥设备交互作业, 实际调度环境复杂多变等问题, 以最小化最大完工时间为目标, 构建基于混合流水车间的三阶段集装箱码头集成调度模型, 为解决自动化码头调度环境动态性强的特点, 使用1种深度强化学习算法(DDQN)进行求解。依据码头实际调度情况, 使用神经网络实时拟合动作-值函数, 把各阶段设备状态数据输入模型, 采用经验回放机制训练模型, 把单一启发式规则加复合启发式规则作为设备候选行为, 通过强化学习动作选择与动作评估机制, 得到最优的集装箱-设备组合策略, 并与精确算法和常用的几种元启发式策略进行对比分析。结果表明: 较大规模算例下, 与目前较为先进的粒子群算法相比, 所提方法的总作业时间平均降低了7.84%, 与理论下界值的差距分别为6.0%, 5.6%, 4.6%, 三阶段设备负载较为均衡, 设备平均利用率为89%, 满足实际应用需求; 小规模算例下, 与Gurobi求解器的总完工时间平均误差为1.99%, 且随着算例规模增加, 所提算法在求解时间上显现出一定的优势, 求解时间最大提升59%, 验证了所提方法对于提升自动化集装箱码头运行效率的可行性和高效性。      

厚覆盖层高水头船闸闸室-省水池布置及地基处理方法*

京杭运河穿黄工程场地覆盖层深厚，上跨方案的渡槽水位与两岸地面高差达30 m以上。针对渡槽两端的高水头船闸多级分散错层式省水池，提出了墙背高填式、墙背低填式两种闸池布置方案。利用ABAQUS软件分别建立平面有限元模型，研究了闸池沉降、闸室底板弯矩在施工期、使用期的全过程时空变化特征，探讨了高填土对闸室的作用机理。结果表明：1）在天然地基条件下，两种布置方案闸池沉降均较大，墙背高填土下曳力、边载产生底板负弯矩，基本上抵消了土压力产生的正弯矩，导致两种方案底板弯矩差异不大，且始终由负弯矩控制。2）地基处理方法是减小闸池沉降、改善闸室受力条件的关键技术问题之一。3）闸室、墙背填土的多桩型组合处理法和基坑外填土的排水固结预压法值得进一步深化研究。     

长洲枢纽一、二线船闸通过能力变化及航运潜能释放*

长洲水利枢纽过闸货运量已跃居世界天然航道首位。然而坝下枯水位持续降落引起一、二线船闸通航保证率大幅下降，制约枢纽的整体通过能力。基于实测水文资料和模型试验成果，分析一、二线船闸通过能力变化。结果表明：枢纽运行以来，水位降落引起一、二线船闸可通航船舶吨级总体呈下降趋势，原设计船型分别为2 000、1 000吨级，至2019年一、二线船闸在设计流量（外江1 090 m3/s）下仅能通过500、100吨级；贵梧3 000吨级航道整治工程实施后，西江运行中的国标船型和西江船型得以顺利过闸（一、二线船闸）所需的外江最小下泄流量分别为1 875、2 470 m3/s。优化上游库群联合调度提升枯季下泄流量，优化不同泄流条件下一、二线船闸的组合调度，深度释放船闸的利用率，是现状全面提升长洲枢纽整体通过能力的重要途径。