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。     

开放式对口船闸善后河枢纽联合调度模型分析与研究

以典型的开放式对口船闸善后河枢纽为例,对联合调度模型进行分析和研究。文章在国内外学者的研究基础上,结合善后河枢纽实际情况,统计了船舶过闸速度、单闸次闸阀门启闭时间、建筑物距离等相关性,形成了闸室组合模型思路,规划闸室编排简化图;同时,建立善后河枢纽联合调度模型,引入调度目标函数和约束条件,分析船舶在不同环节下调度时间和注意要点,提高闸次效率;最后,提出了联合调度预期目标,组织计划了善后河枢纽联合调度流程,为联合调度实际工作提供参考。     

气象预报支持下的三峡通航滚动时域调度

气象条件是影响三峡工程坝区船舶通航的重要因素之一,目前坝区船闸通航调度已实现了计算机自动编制,但现有的模型和算法对气象条件的处理能力不足.文中立足于三峡工程现有的气象服务信息化水平,以及常规条件下已稳定运行的滚动时域调度模型和算法,建立了针对气象预报信息的数学模型局部修正方法,实现了在现有通航调度优化框架内有效处理气象预报信息的目的.     

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。      

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.     

基于排队理论的京杭运河船闸通过能力研究

通过对船闸营运方式的调查,结合苏北部分船闸的营运情况,将排队服务系统模型研究方法引入船闸系统的研究中,建立带有两个顾客等级的M/G/K服务系统排队模型,通过模型的求解,得出船队过闸等待时间、船舶排队长度等与船闸服务能力的关系,在此基础上分析了到船的随机性对船闸最大通过量的影响情况,并引出船闸基本通过能力的计算方法.     

双线船闸共用下游引航道水流特性及其影响

双线船闸共用引航道时,船闸灌泄水在引航道内产生的非恒定流较单线船闸情况更复杂,对引航道通航水流条件影响更大.通过数学模型对双线船闸共用下游引航道时引航道内的水流特性进行计算,通过对双线船闸同步同时泄水、双线船闸错开泄水和不同旁侧泄水流量比例等工况的计算结果进行分析,得出了双线船闸错开泄水相对时间要求和旁侧泄水流量比例要求等结论,同时认为:现规范中引航道水深要求略显偏小,可供相关设计和规范修编参考.     

船闸管理系统中的多模式信息集成方法

船闸调度管理水平的提升需要对船舶进行精细化管理,依赖于各种信息采集技术.文中分析了杭州三堡船闸的运行现状和调度过程,介绍了当前主流的内河船舶数据采集技术,对其技术特点进行了详细的比较.分析了三堡船闸调度管理系统的信息采集技术,提出了一种基于多模式信息集成的船闸调度管理系统框架,并给出了改进建议.     

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。     

考虑换船作业的长江干线集装箱船舶调度

考虑换船作业情况,建立以总运输成本最小为目标的非线性规划模型,提出包括船舶选择、挂靠港选择和运输任务指派三方面内容的不定期集装箱船舶调度优化方法;针对模型特点,考虑基因融合及基因修复,设计改进遗传算法对问题进行求解,应用案例获得集装箱船舶调度优化方案;采用多算例方法将考虑换船作业与不考虑换船作业的调度方案进行对比分析. 结果表明,考虑换船作业可以降低运输总成本,减少船公司的投入运力,有效提高投入运力的综合利用率,增强船公司的竞争力,为船公司制定船舶调度方案提供决策参考.     

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。     

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。     

基于船舶流的交通时间阻抗模型

为确定航道的交通阻抗,研究了船舶交通流的基本特性,分析了无船闸航道基本段与船闸的通航特点,建立了基于船舶交通流理论的交通时间阻抗计算模型,以客观的描述船舶交通出行时在不同交通流状态下的运行效益.算例计算分析表明,模型是可行、可靠的,能够根据船舶运行的基本实测数据确定任意路径的时间交通阻抗.     

多跑道降落飞机协同调度优化

为了制定安全、高效的空中交通管理战术决策,研究了多跑道降落航班协同调度问题.基于协同决策理念,综合考虑空管、航空公司和机场等因素,提出一种协同航班调度策略,给出了协同调度优化模型.模型在满足安全性和公平性约束条件下,寻求总延误成本最小即功效性最大的调度方案.采用基尼系数建立公平性约束,以处理功效性和公平性之间的关系,并引入当量航班概念来定量分析公平性.针对多跑道航班调度问题的特点,设计了遗传算法予以求解验证.仿真结果表明:该算法总延误成本比先到先服务算法降低了72.6%,最大延误时间减小了50.8%,因此,调度的功效性与公平性得到提高,所提方法有效.     

江苏智慧船闸建设实践与演进路径探析

船闸是内河水运的关键基础设施,也是实现智慧航运的重要载体与应用场景。建设智慧船闸可有效提升船闸通行效率和管理效能。根据船闸运行和船舶调度业务需求,结合江苏智慧船闸建设实践,探讨智慧船闸全景感知数字化、运行调度智能化、科学决策智慧化等发展阶段的特征和实现模式,为今后的智慧船闸建设提供参考。     

考虑航速优化的多港口泊位协同调度

集装箱运输在全球贸易体系中发挥着重要作用，同时也面临着全球化带来的各种挑战和机遇. 将经典的单港泊位调度问题(BAP)拓展到航运网络中的多个港口进行优化研究. 考虑航速直接影响船舶到港时间和能耗，将船舶航速作为决策变量，以所有船舶总的在港成本最小为目标，建立泊位协同调度模型. 依据模型特点，设计改进的遗传算法对模型求解. 通过数值实验验证模型的性能，结果表明：对不同规模的调度问题进行航速优化，有利于降低船舶总的在港成本；依据燃油价格的变化，适时采用不同的航速策略，能够获得更好的经济和环境效益.     

考虑航速优化的多港口泊位协同调度

集装箱运输在全球贸易体系中发挥着重要作用，同时也面临着全球化带来的各种挑战和机遇. 将经典的单港泊位调度问题(BAP)拓展到航运网络中的多个港口进行优化研究. 考虑航速直接影响船舶到港时间和能耗，将船舶航速作为决策变量，以所有船舶总的在港成本最小为目标，建立泊位协同调度模型. 依据模型特点，设计改进的遗传算法对模型求解. 通过数值实验验证模型的性能，结果表明：对不同规模的调度问题进行航速优化，有利于降低船舶总的在港成本；依据燃油价格的变化，适时采用不同的航速策略，能够获得更好的经济和环境效益.     

场面航空器滑行时空协同优化模型

引入双层规划方法, 研究了场面航空器在滑行道系统中的滑行调度问题; 考虑了成本与冲突对场面航空器运行效率和安全的影响, 以航空器推出延迟时间与滑行路径作为决策变量, 以航空器在滑行道系统中滑行过程无冲突与场面航空器的总滑行距离最短为目标函数, 构建了场面航空器滑行时空协同优化模型; 针对航空器滑行道调度问题的特点, 设计了适用于航空器滑行时空协同优化模型的双层规划算法, 以降低场面航空器滑行距离和等待时间; 为了验证航空器滑行时空协同优化模型及算法的有效性, 对比了先到先服务调度方案的计算结果, 分析了滑行等待时间与滑行距离对场面航空器运行效率的影响。研究结果表明: 场面航空器滑行时空协同优化模型与先到先服务的航空器调度方案相比, 保证了航空器滑行过程无冲突, 将16架次航空器的总滑行距离从40 690 m降至37 700 m, 降低了8%;航空器平均运行时间为254 s, 提升了滑行道系统的整体运行效率; 在复制组数为100与变异概率为0.4的条件下, 采用场面航空器滑行时空协同优化模型能够在412 s内获得最优解, 求解效率与收敛性显著。可见, 采用场面航空器时空协同优化模型在保障航空器滑行安全的前提下, 能有效提高场面航空器滑行调度效率, 降低航空器运行成本, 能够为繁忙机场滑行道调度提供决策支持。      

船闸集中输水系统输水过程优化

以船闸集中输水的输水流量过程参数为优化设计变量，输水时间为目标函数，过闸船舶的停泊条件，船闸结构的安全及使用要求等为约束条件，建立了船闸集中输水系统输水过程的优化模型，模拟集中输水过程计算表明，模型合理，方法可行，与输水阀门均匀开启的输水过程相比，输水时间较短，从而能提高船闸的通过能力。     

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。