[发明专利]一种多级联运船闸调度方法及系统

说明书

本发明涉及船闸调度的技术领域，公开了一种多级联运船闸调度方法及系统，所述方法包括：采集船舶过闸影响指标数据，基于航运可见度确定船舶过闸时间函数；获取船舶过闸报备信息，根据船舶过闸影响指标数据以及船舶过闸时间函数构建多级联运船闸调度模型以及约束条件；利用动态惩罚策略对构建的多级联运船闸调度模型进行双阶段优化求解，得到实时的多级联运船闸调度方案，按照船舶调度策略引导过闸的船舶到达闸室内指定位置。本发明通过构建结合水文环境变化的多级联运船闸调度模型并进行求解，得到实现船舶行驶时间以及等待闸门开启的等待时间最少的不同船舶的行驶速度控制策略，以及对应的闸门调度方案，进而提升综合过闸率。

技术领域

本发明涉及船闸调度的技术领域，尤其涉及一种多级联运船闸调度方法及系统。

背景技术

目前船舶过闸调度仍通过调度人员人工指挥完成，调度人员判断船闸及升船机运行状态，自行根据工作经验估算船舶航行时间来确定船舶调度发航的时间。在调度指令中主要基于人为判断，执行手段较落后，并且对于发航时间估算不准确、对于船闸及升船机运行管理信息交流不到位等情况时有发生，有时还会出现航道水域船舶拥堵或船舶靠泊指挥不到位等，并且在不同的调度人员之间，指挥情况差异较大。当前船舶待闸数量高居不下，船舶过闸智能调度具有重要意义。针对该问题，本发明提出一种多级联运船闸调度方法及系统，实现船舶通航指挥自动化，可进一步实现船舶指挥协调统一，精准高效。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种多级联运船闸调度方法，目的在于1）由于航运过程中大气颗粒物直径以及密度变化会导致航运可见度变化，其中航运可见度越高，则船舶的行驶速度越接近正常行驶速度，否则便会被迫降低，基于航运可见度提出船舶过闸时间函数，量化不同船舶到达闸门的时间、过闸时间以及等待时间，进而根据船舶过闸影响指标数据以及船舶过闸时间函数构建多级联运船闸调度模型，通过对模型进行求解，得到实现船舶行驶时间以及等待闸门开启的等待时间最少的当前不同船舶的行驶速度控制策略，以及对应的闸门调度方案，并将不同船舶的行驶速度控制策略以及闸门调度方案作为多级联运船闸调度方案，基于多级联运船闸调度方案控制闸门开启时间以及不同船舶的行驶速度，按照船舶调度策略引导过闸的船舶到达闸室内指定位置，提高闸室的空间利用率；2）利用动态惩罚策略对构建的多级联运船闸调度模型进行双阶段优化求解，在第一阶段优化求解过程中，采用遗传算法求解得到使得按照船舶当前行驶速度行驶，行驶时间以及等待时间均较少的闸门调度方案，而在第二阶段求解过程中，采用动态惩罚策略将约束条件引入目标函数中，并对引入项进行动态迭代更新，快速得到符合动态惩罚函数值限制的行驶速度控制向量，同时本发明通过基于动态惩罚函数值进行迭代，避免求解得到的船舶行驶速度与当前行驶速度存在较大差异，进而快速得到多级联运船闸调度方案。

为实现上述目的，本发明提供的一种多级联运船闸调度方法，包括以下步骤：

S1：采集船舶过闸影响指标数据，其中影响指标包括闸外水流速度、闸内水流速度、闸内水深、航运可见度以及闸内水深变化速率；

S2：基于航运可见度确定船舶过闸时间函数；

S3：获取船舶过闸报备信息，根据船舶过闸影响指标数据以及船舶过闸时间函数构建多级联运船闸调度模型以及约束条件，所构建模型以最大化船舶通行效率为目标函数，以船舶行驶速度和闸门开启时间为控制变量；

S4：利用动态惩罚策略对构建的多级联运船闸调度模型进行双阶段优化求解，得到实时的多级联运船闸调度方案；

S5：基于多级联运船闸调度方案控制闸门开启时间以及不同船舶的行驶速度，按照船舶调度策略引导过闸的船舶到达闸室内指定位置。

作为本发明的进一步改进方法：

可选地，所述S1步骤中采集船舶过闸影响指标数据，包括：

实时采集船舶过闸影响指标数据，其中船舶过闸影响指标包括闸外水流速度、闸内水流速度、闸内水深、航运可见度以及闸内水深变化速率，船舶过闸影响指标数据的采集流程为：