善后河枢纽近期优化调度模式研究

善后河枢纽是典型的开放式对口船闸,该文基于善后河枢纽的实际情况,预测其货运量,提出以2015年作为分界区分近期和远期模式,对近期疏港航道来船量不大的情况进行研究,构建善后河枢纽联合调度模型,并用实例进行测算,为船闸管理所进行实际调度工作提供参考。     

基于串联排队网络的三峡-葛洲坝水利枢纽联合调度模型

为了提高三峡-葛洲坝水利枢纽的整体通过能力,分析了三峡-葛洲坝水利枢纽联合调度的实际需求,建立了三峡-葛洲坝水利枢纽联合调度数学模型,考虑了闸室面积利用率最大、整体待闸时间最小两个目标函数和船舶编排过程中的八个约束,应用串联排队网络理论求解模型。算法将申报船舶按照航向分成四个船舶序列,动态计算每艘船舶的权重,兼顾船舶长度与宽度优先,待闸时间约束、葛洲坝船闸通航条件限制和任务均衡的要求,循环排船,逐步优化。应用结果表明应用该数学模型和编排算法编制一个计划期的两坝五闸计划仅需2 min,编排时间短,葛洲坝2#船闸的闸室面积利用率高于70%,并且客船和旅游观光船均排在前面的闸次中,说明客船的待闸时间约束是满足的,并且在航向上是上下航向交替运行,没有出现倒闸情况,编制的计划满足实际调度需要。     

“严格约束&稳态”条件下双线船闸联合优化调度模型研究

以双线船闸为对象,研究在“严格约束＆稳态”条件下的联合优化调度模型.针对先到先服务、单独服务、优先服务、限时服务等不同方式,以及特大型、大型、中型、小型等4种不同类型的船舶,以闸室利用率最大为目标函数,根据排队船舶总数量限制、特别服务方式控制、闸次总数量关系等建立约束条件,构建出双线船闸联合优化调度的LP模型,并将模型应用于江苏省某船闸,计算表明模型具有良好的实用性和科学性.     

船舶调度闸外编排算法

为了提高船闸的通过能力,优化船舶进闸调度,分析了三峡船闸船舶的平均过闸间隔时间,提出了闸外编排的概念,分析了船舶在进闸调度中的操作流程,以安全性和进闸耗时为目标,建立了闸外编排的数学模型,设计了相应的启发式求解算法,将模型的目标和约束条件通过启发式方法生成船舶在闸外的排序法则。数值试验分析结果表明闸外编排数学模型切实可行,排序算法可以生成安全高效的进闸方案,闸外编排的实现考虑了船舶进闸时间和安全性原则,缩短了闸次间隔时间,提高了日开闸次数,有效地提高了通航设施的整体通过能力。     

开放式二级对口船闸调度模型研究

文章在明确对口船闸的概念和特点的基础上,设计了一个可行性高、适用性强的开放式二级对口船闸运行调度系统,构建了包括信息子模型、排队子模型、闸室船舶组合子模型和联合调度子模型的开放式对口船闸的调度模型,为船闸管理所进行实际调度工作提供参考。     

提高三峡船闸通过能力的船舶运输组织方案

为提高三峡船闸的通过能力,分析了船闸通过能力影响因素,提出提高一次过闸平均吨位是提高三峡船闸通过能力的主要途径,进而提出从提高闸室水深利用和闸室面积利用两个角度来提高一次过闸平均吨位,优化船舶运输组织,即优化船型和过闸船舶组合.研究结果表明,在现有条件下,一次性过闸船舶的组合是2艘5 000t机动船和一个一顶三的驳船队（每驳船载重1 000t）的船队组合,可在闸室水深利用最大化和闸室面积利用最大化的双重提下提高三峡船闸通过能力.     

三峡枢纽碍航经济损失评估方法研究

充分利用机会成本原理,以货物时间价值损失、货物经时损失以及船舶额外营运成本为评价指标,构建船货匹配的经济损失评估模型,为高效航道运输系统建设和区域社会发展评估提供参考。其中,货物时间价值损失测算模型运用科布道格拉斯生产函数思想,考虑长江水文特征、船舶待闸时长及船闸通行能力等因素,构建包含待闸时间敏感系数和船闸饱和度的货物时间价值损失测算公式;货物经时损失测算模型考虑货物品质和货物占用资金的使用效率,利用微分方程,构建分段损失率的货物经时损失测算公式。估算结果显示,当前三峡枢纽碍航造成的经济损失达76亿元,其中集装箱及船舶受损最严重。因此,三峡枢纽管理部门可结合经济损失优化船舶调度计划。     

从江船闸闸底长廊顶缝出水输水系统水力学模型试验研究

都柳江航电枢纽从江船闸采用闸底长廊道顶缝出水盖板消能输水系统。为使设计更趋合理,开展了从江船闸输水系统水力学模型试验的研究;探讨了该输水系统在中高水头分散式输水船闸中的应用效果;通过测定闸室充、泄水水力特性、输水廊道阻力和压力、各部位流态及船舶停泊条件等各项指标,说明闸底长廊道顶缝出水盖板消能输水系统具有减小输水系统的阻力系数、缩短输水时间、改善闸室停泊条件、减少闸室悬移质的淤积、降低输水系统的施工难度等优点,能够满足中高水头船闸安全运行要求,可供类似船闸输水系统设计借鉴。     

基于运动学的船舶过闸时间模型

通过对船舶过闸时间的解析,得到船舶过闸时间计算的关键在于弹性时间的计算,并利用京杭运河苏北段某梯级船闸的过闸数据,结合船舶长度和吨位的关系及交通流理论中的Greenshields模型,提出了船舶过闸时间的运动学计算方法,该方法较好地表达和计算了混合船型船舶的过闸时间,具有普适性,也可用于预测或估计船闸的可能通过能力及优化船舶调度.     

考虑减载移泊的散货港口船舶调度优化

为提高散货港口的服务水平, 充分利用现有泊位资源, 研究了采用减载移泊策略的散货港口船舶调度优化问题; 考虑大型船舶减载移泊对散货港口船舶调度的影响, 以船舶进出港次序、移泊次序和移泊位置为决策变量, 以进出港船舶总等待时间最小为目标函数, 构建了混合整数线性规划模型; 基于模型特点设计了混合算法, 给出了生成初始种群的启发式规则, 提出了新种群的邻域构造策略, 并在模拟退火算法中引入有效的改进措施; 为验证方案及其算法的有效性, 对比了基于实际调研资料设计的方案与采用模型和算法优化的方案, 并分析了船舶乘潮比和进出港时段长度对方案优化结果的影响。研究结果表明: 与采用先到先服务思想和贪婪策略的2种现行船舶调度方案相比, 所得方案的平均优化率分别为11.07%和9.84%;船队规模从20艘增加到50艘时, 混合算法的求解耗时均在2min以内, 且所得目标函数值与下界的平均相对偏差为6.92%;随着船舶乘潮比的增加, 方案优化率和目标函数值先呈指数趋势增长, 而后趋于平稳, 乘潮比为50%左右时出现拐点; 随着进出港时段长度的增加, 方案优化率和目标函数值呈“M”形趋势变化, 且在进出港时段长度为130min左右时方案优化效果最为显著, 表明船舶调度优化模型与混合算法可行。     

绿色通航视域下过坝船舶预约调度双目标优化研究

针对船舶到达不均衡和供需时空不匹配导致的水利枢纽通航拥堵问题,建立过坝船舶预约的双目标决策模型,优化船舶平均等待时间和到达调整率,探讨两者之间的权衡关系;进一步考虑船舶的失约情形,设计过坝预约的重调度规则。然后,利用非支配排序遗传算法的gamultiobj函数求解模型,并探讨预约机制实施前后的碳减排效果。最后,以三峡枢纽为例,验证模型的有效性。结果表明：该模型在平均等待时间和到达调整率的权衡中,得到了多样化的预约调度方案,并通过合理分配预约份额,有序管理船舶到达。同时,与原调度方案相比,理想和失约情形下的预约调度方案,可分别带来27.51 t和20.04 t的最大碳减排量;且重调度策略使到达调整率的均值降低了2.7%,减少了失约的干扰影响。     

内支线配船与船舶调度优化

为平衡航运企业内支线营运成本和客户服务水平,研究内支线不定期船舶的配置和调度问题。考虑枢纽港船舶的限制时间和支线船舶容量等现实约束,兼顾各支线港在计划期内不同时段的货运需求,构建了以内支线营运成本和甩货成本之和最小为目标的内支线配船与调度优化模型。结合问题的特征,设计了和声退火混合算法,对模型进行求解。通过案例分析不仅验证了模型和算法的有效性,还给出了枢纽港船舶的限制时间和单位甩货成本的灵敏度分析。     

考虑船舶封存与压港的电煤船舶调度优化模型

针对中国电煤水运系统的实际特点, 综合考虑了船舶封存与港口拥堵(压港)因素, 建立了混合整数规划优化模型, 对电煤船舶调度方案进行优化; 基于运输需求的硬时间窗、卸货港船舶排队等待时间与水路-铁路运输协同三因素之间的互动关系, 以运输系统总成本最小为目标, 协同优化水、铁电煤运输的货运分担率、水路运输任务指派和相应的船舶调度与封存/启用方案; 基于改进列生成算法, 提出了一种可精确求解实际规模电煤船舶调度问题的列生成算法, 利用Gurobi求解列生成的主模型, 使用动态规划标号法求解列生成的子模型; 利用中国南部某火力发电集团的实际数据, 对提出的算法进行了算例分析。计算结果表明: 在中等规模的算例中, 使用提出的改进算法获得最优解仅需73.61 s, 相比于使用基于运输任务运量排序的启发式求解方法(PHA), 求解效率提高了18.1%;在较大规模的算例中, 使用提出算法的计算时间仅为222.02 s, 同比PHA, 计算效率提高了19.1%;通过求解一个实际的调度问题可以发现, 利用提出的优化模型和算法能有效缩短船舶在卸货港的等待时长与船舶处于启用状态的时长, 使运输总成本下降17.13%, 实现了电煤稳定运输, 提升了企业运营效率, 降低了运营成本。     

集卡与岸桥及场桥联合调度模型优化

分析了集装箱码头中的集卡与岸桥、场桥联合调度;基于集卡运输时间与等待岸桥、场桥时间之间的权重系数考虑,建立了以等待岸桥、场桥作业时间与集卡运输时间之和最小为目标的联合调度优化模型,为集装箱码头装卸作业调度提供了决策支持;算例验证了模型的有效性和实用性。     

三峡坝区过闸船舶拥堵成本测算及对坝区货物总价值影响研究

三峡船闸已经成为制约长江上游航运发展的"瓶颈",过闸船舶拥堵产生的拥堵无效率成本,及对坝区货物总价值的影响问题日益受到重视.根据过闸船舶拥堵问题的数学描述,提出了纳什均衡下的模型假设,建立了坝区所有船舶出发时刻分布规律,由此推导了因船闸拥堵产生的各类低效率成本模型;结合过闸船舶实际拥堵成本描述,对各类低效率成本模型进行实证测度;最后通过编制三峡船舶待闸货物价格指数,分析了船舶拥堵对坝区货物总价值产生的影响.研究结论表明:2019年因三峡坝区过闸船舶拥堵产生的最小拥堵无效率成本(即总出行成本),集装箱船在1.061至2.123万元之间,干散货船在712.590至1425.184万元之间.其中船舶营运时间成本,集装箱船达到10368.364万元,干散货船达到203624.490万元;货物运输时间成本,集装箱船达到4343.296万元,干散货船达到5413.869万元.船舶拥堵造成的坝区货物总价值上涨了1.613％(即约253661.565万元),居民货币购买力下降了1.587％;三峡过坝船舶装载货物价格增长速度大于同年度工业生产者购进价格的平均增长速度,货主企业利润没有被压缩.     

集卡与岸桥及场桥联合调度模型优化

分析了集装箱码头中的集卡与岸桥、场桥联合调度;基于集卡运输时间与等待岸桥、场桥时间之间的权重系数考虑,建立了以等待岸桥、场桥作业时间与集卡运输时间之和最小为目标的联合调度优化模型,为集装箱码头装卸作业调度提供了决策支持;算例验证了模型的有效性和实用性。     

首闸申报制的技术实现及应用

首闸申报制是船舶船闸调度系统的关键性环节, 为满足首闸申报的管理需求, 文章梳理了船舶过闸调度系统的流程, 从数据模型和航线算法方面对首闸申报制进行了业务抽象, 同时在 “浙闸通” 智慧过闸系统开展应用实践, 有效提升了船闸运行效率。     

船闸史话

中国古代航运史上曾有过不少辉煌的成就,许多方面遥遥领先于世界船闸的发明与应用,不仅对改善航运起了重要作用,在世界航运史上也具首创意义。船闸,是用以保证船舶顺利通过航道上集中水位落差的水工建筑物它主要由闸室及上下游闸首组成。闸室两端设置闸门,以与上下游隔开船只下行时,先将闸室充水,待室内水位与上游相平时,开启上游闸门让船只进入闸室;随即关闭下游闸门,闸室放水,待其降至下游水位相平时,开启上游闸门,船只出闸。船     

大型机场进场航空器联合调度模型

为减少进场航空器总延误与总滑行时间,研究了大型机场进场航空器联合调度问题;分别以跑道排序时间跨度和总延误加权和最小、被分配至远机位航班数量最少、进场航空器总滑行时间最短为目标函数,构建了跑道、停机位、滑行道三大系统的正向联合调度模型;在此基础上引入停机位再调整模型,通过调整额外滑行时间较大的航空器的停机位指派方案对滑行...     

件杂货码头连续泊位调度与货场分配

件杂货装卸作业本身的复杂性导致其码头作业组织较集装箱码头更为复杂. 采用两阶段分层方法求解件杂货码头连续泊位调度与货场分配问题. 第1 阶段考虑泊位等级、潮汐动态、货物水平运输距离,以水平运输周转量最小为目标构建连续泊位调度模型,确定船舶靠泊位置;第2 阶段考虑作业线间作业量均衡和最小化所有作业线的最大作业完工时间构建货场分配模型,缩短船舶在港作业时间. 针对构建模型分别设计求解方法,提出两种不同调度策略确定船舶进港顺序. 最后通过算例试验,在验证方法有效性的同时对不同策略下调度方案进行对比分析.