一种双向通航港口船舶调度优化方法技术

本发明专利技术实施例提供一种双向通航港口船舶调度优化方法。本发明专利技术方法，包括：根据单/双向通航转换特性建立模式转换约束、根据船舶在港作业的连续性建立连续性约束、根据船舶纵向安全间距和横向安全间距建立安全性约束；根据所述模式转换约束、所述连续性约束以及所述安全性约束建立多目标遗传模型；初始化所述多目标遗传模型；所述多目标遗传模型对应的染色体解码后结合连续性约束和安全性约束得到船舶的调度方案，所述调度方案包括船舶调度开始时刻及航行到其他关键位置的时刻、调整后的航速、等待进港或等待出港的时间。本发明专利技术实现了双向通航港口船舶调度，提高了双向通航港口船舶调度的效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术实施例涉及港口船舶调度
，尤其涉及一种双向通航港口船舶调度 优化方法。
技术介绍
近年来，随着运输业的发展，船舶交通密度增大，海上交通日趋拥挤，国内各港口 为适应变化，或加大建设规模，或不断拓宽航道，从单向航道逐步发展到双向航道，甚至复 式航道。相对于航道尺度的扩张，船舶交通组织优化也是提高船舶进出港效率的有效手段。 传统的船舶调度管理技术方案都是由人工操作完成的，调度作业涉及到包括卸船 队、门机队、机械队、装车队等部门，各部门需由调度员通过电话或对讲机进行沟通询问。涉 及到的各类作业指导书及操作规程、交班日志表、船舶作业记录表等文件均由人员进行保 存，且各类信息的发放均以纸件作为载体，此外像门机、卸船机称重数据等信息的实时获 取，则需通过调度员电话或对讲机询问卸船机司机。于是，在诸如港口、码头等庞大的港口 作业船舶调度管理系统中，往往会存在着各部门联系不畅、任务计划下达无法及时得到反 馈、历史记录无法统一整合保存、资料数据传递容易丢失等诸多缺陷。 并且我国船型尺寸杂乱，大多数船闸调度一直存在堵塞问题，没有一种成熟的理 论进行指导，调度效率不高，不能充分发挥船闸的通过能力，人为地加剧了船闸资源紧张。
技术实现思路
本专利技术实施例提供，以克服现有技术中双向 通航港口船舶调度效率低的问题。 本专利技术双向通航港口船舶调度优化方法，包括： 根据单/双向通航转换特性建立模式转换约束、根据船舶在港作业的连续性建立 连续性约束、根据船舶纵向安全间距和横向安全间距建立安全性约束； 根据所述模式转换约束、所述连续性约束以及所述安全性约束建立多目标遗传模 型； 初始化所述多目标遗传模型； 所述多目标遗传模型对应的染色体解码后结合连续性约束和安全性约束得到船 舶的调度方案，所述调度方案包括船舶调度开始时刻及航行到其他关键位置的时刻、调整 后的航速、等待进港或等待出港的时间。 进一步地，所述模式转换约束为： CN 105117793 A 说明书 2/12 页 其中，所述30;表示船舶i通航模式，SD ; = 0表示船舶i双向通航，SD ;= 1表示 船舶i单向通航，所述VR为调度期间的能见度，所述VR1为区分单向/双向通航的参考能见 度，所述WS为调度期间的风力，所述WS1为区分单向/双向通航参考风力，BV i为船舶i的 船宽，所述B1为区分单向/双向通航的参考单船船宽，所述BV j为船舶j的船宽，所述心为 区分单向/双向通航的参考两船船宽之和，所述B'。为载运危险货物时区分单向/双向通 航的参考单船船宽。 其中，所述tsh表示进港船舶i进港开始时刻，所述*8;表示船舶i申请进港时刻， 所述Bik表示船舶i停靠泊位k，B ik= 0表示泊位忙，B ik= 1表示泊位闲，所述（1-B ik) XM 表示只有进港船舶即将停靠的泊位空闲时船舶才可以开始进港，所述M是预设的正值，所 述ts〇i表示出港船舶i出港开始时刻，所述td ;表示船舶i申请出港时刻，所述tcsl ;表示 进港船舶i上航道时刻，所述〇六;表示船舶i所在锚地到达航道起点的距离，所述V ;表示船 舶i的平均航速，所述DB1表示航道终点到船舶i所在泊位的距离，所述LC表示航道长度， 所述Ixeli表示进港船舶i下航道时刻，所述tba ;表示船舶i到达泊位时刻，所述tbe ;表 示船舶i靠好泊位时刻，所述IxeOi表示出港船舶i上航道时刻，所述tcsO ;表示出港船舶i 下航道时刻，所述丨^表示船舶i完成调度时刻，所述tb。表示船舶靠泊所需时间，所述tr i 表示船舶i装卸作业时间，所述IOi表示船舶i进出港方向，IO i= 1表示船舶i进港，IO i =0表示船舶i出港，所述tsi为船舶i开始时刻。 进一步地，所述安全性约束为： CN 105117793 A 说明书 3/12 页 其中，所述tgap。表示同向安全时间间隔，所述t _表示异向安全时间间隔，所述e 表示双向通航的两艘船舶之间保持的横向安全间距，所述BVu表示双向通航的船舶i和船 舶j之间的横向间距。 进一步地，所述根据所述多目标遗传模型求解所述船舶调度方案，包括： 根据所述船舶通航模式以及所述船舶进出港方向进行染色体三层编码； 修复所述编码为初始种群； 解码所述染色体，根据连续性约束、安全性约束计算得到所述船舶初始船舶调度 方案； 根据总调度时间和总等待时间确定目标函数； 根据所述目标函数确定船舶个体的适应度值； 根据所述适应度值计算船舶个体的序值和拥挤距离； 根据所述序值和拥挤距离选择第一前端的船舶个体作为每代的精英个体放入精 英种群，选择优秀船舶个体作为父代进行遗传操作及并对遗传操作后的染色体进行修复； 子代和父代重组形成新种群，所述新种群与所述初始种群一致； 判断种群大小是否为终止代数，若是，则终止计算，输出最优解，若否，则种群继续 寻优。 进一步地，所述染色体三层编码，包括： 第一层编码为船舶编号，第二层编码为所述船舶进出港方向，第三层编码为所述 船舶的通航模式，所述码元的值=船舶编号* 100+10* 10+SD。 进一步地，所述解码所述染色体，根据连续性约束、安全性约束计算得到所述船舶 初始船舶调度方案之后，还包括： 判断两艘船舶的船宽之和是否可以相对航行，若否，将所述船舶放入集合； 检测染色体中是否存在所述集合的元素，若存在且有可能相对航行，则将这两艘 船舶改为单向航行，并修改所述船舶对应的染色体相应码元的第三层编码为单向航行。 进一步地，所述修复所述编码为初始种群，包括： 删除同一艘船舶两次调度对应的两个基因位，随机生成位置rl (rl e ) 和r2 (r2 e )，在rl位置插入进港船舶基因位，在r2位置插入出港船舶基因位， 其中，所述NVT为染色体长度； 或者， 删除同一泊位两艘船舶出港船舶基因位，并标记进港船舶基因位置rl，若rl = 1， 则在rl前插入出港船舶基因位，否则，随机生成位置r3 (r3 e )，在r3位置插入出 港船舶基因位。 本专利技术根据单/双向通航转换特性建立模式转换约束、根据船舶在港作业的连续 性建立连续性约束、根据船舶纵向安全间距和横向安全间距建立安全性约束，根据所述模 式转换约束、所述连续性约束以及所述安全性约束建立多目标遗传模型，所述多目标遗传 模型对应的染色体解码后结合连续性约束和安全性约束得到船舶的调度方案，本专利技术实现 了双向通航港口船舶调度，提高了双向通航港口船舶调度的效率。【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发 明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双向通航港口船舶调度优化方法，其特征在于，包括：根据单/双向通航转换特性建立模式转换约束、根据船舶在港作业的连续性建立连续性约束、根据船舶纵向安全间距和横向安全间距建立安全性约束；根据所述模式转换约束、所述连续性约束以及所述安全性约束建立多目标遗传模型；初始化所述多目标遗传模型；所述多目标遗传模型对应的染色体解码后结合连续性约束和安全性约束得到船舶的调度方案，所述调度方案包括船舶调度开始时刻及航行到其他关键位置的时刻、调整后的航速、等待进港或等待出港的时间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张新宇，姜玲玲，陈向，陈华，林俊，郭子坚，荣凯，姚舜，丛林，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21