[发明专利]一种船舶过闸调度方法、系统和存储介质

权利要求书

1.一种船舶过闸调度方法，其特征在于：包括以下步骤：

获取船舶过闸和闸室排闸的动态信息和预设要求；

根据动态信息和预设要求构建数学模型；

接收船闸运营信息和船闸外的预设范围内的船舶信息；

根据船闸运营信息和船舶信息求解数学模型，生成船舶过闸计划；

根据船舶过闸计划调度船舶过闸；

所述数学模型包括目标函数和约束条件；

所述目标函数包括公式a1：

其中，表示船舶从进入管控区入口到离开最后一个船闸所耗费的时间总和，表示在所有船闸的闸次中入闸船舶数量的最小值，P₁和P₂为指定的权重；

所述约束条件包括公式a2-公式a27：

所述公式a2-公式a8如下：

其中，公式a2用于约束所有的船舶都将排在所有船闸的某个闸次中；公式a3用于约束船舶在入闸管控区的到达时间大于等于T_i^start；公式a4用于约束船舶在管控段z+1的到达时间大于等于其在管控段z的到达时间与其在管控段z的航行时间之和；公式a5和公式a6用于约束船舶到达船闸入口的时间大于等于其进入管控区时间和其在之前航段的航行时间总和；公式a7表示当船舶选择建议航速n时，对应在管控段的航行时间T_i^sail(n)；公式a8表示当船舶i在船闸q的第k个闸次入闸时，船舶i离开船闸q的时间等于船闸q的k闸次的结束时间；

公式a9-公式a21如下：

其中，公式a9和公式a10用于约束每个闸次中闸室的左右和前后都有船舶；公式a11和公式a12用于约束船舶i在船舶j之间左右和前后关系的一致性；公式a13用于约束当船舶i和j同时排在船闸q的第k个闸次中时，前后和左右位置关系的唯一性；公式a14和公式a15用于约束船舶在每个船闸闸室中的x和y位置坐标的上界和下界；公式a16和公式a17用于约束船舶i在闸室中与闸室前后和左右边界保持足够安全距离；公式a18、公式a19、公式a20、公式a21用于约束当船舶i和船舶j排在同一个船闸的闸次中时，根据其前后和左右位置关系，船舶之间应保持足够安全距离；

公式a22-公式a25具体如下：

公式a22用于约束船闸的第一个闸次的结束时间应晚于该船闸的当前的最早可用时间；公式a23用于约束船闸q的第k闸次的结束时间应大于等于过闸船舶的入闸时间和过闸时间之和；公式a24用于约束船闸q的第k闸次船舶的过闸时间和过闸船舶的数量呈正线性关系；公式a25用于约束船闸q的第k+1闸次的结束时间应大于等于船闸q的第k闸次的结束时间和过闸时间之和；

公式a26和公式a27如下：

公式a26和公式a27用于约束特殊船舶将排在第一个闸次过闸，并且约束特殊船舶在要求的离闸时间内离开船闸；

其中，公式a1-公式a27中，W_q为船闸q的闸室宽度；L_q为船闸q的闸室长度；width_i为船舶i的船宽；length_i为船舶i的船长；D^horizontal为闸室中左右船舶应保持的最小安全距离；D^vertical为闸室中前后船舶应保持的最小安全距离；C^chamber为闸室中船舶与闸室前后边界应保持的最小安全距离；T_i^sail(n)为当船舶i采取建议航速n的航行时间；T_i^start为船舶i达到入闸管控区入口的时间；T_i^process为船舶入闸到出闸的过闸时间；T_i^earliest为船闸的当前最早可用时间；x_iq为船舶i在船闸q的闸室中的x坐标；y_iq为船舶i在船闸q的闸室中的y坐标；表示若船舶i在船闸q的闸室中位于船舶j的左边，则反之，则表示若船舶i在船闸q的闸室中位于船舶j的后方，则反之，则p_ikq表示若船舶i排在船闸q的第k闸次中，则p_ikq＝1，反之，则p_ikq＝0；为船闸q的第k闸次的结束时间；为船闸q的第k闸次的过闸时间；为船舶i到达船闸q的时间；为船舶i离开船闸q的时间；为船舶i进入船闸q前的准备时间；v_inz表示若船舶i在管控段z选择航速n，则v_inz＝1，反之，则v_inz＝0；为船舶i在管控段z的航行时间；为船舶i进入管控段z的时间；Q表示船闸集合。