[发明专利]一种进出大型海港复杂航道的全局交通组织优化方法

说明书

本发明提供一种进出大型海港复杂航道的全局交通组织优化方法，包括：制定复杂航道航路指派及航路内部交通模式转换；以航道利用率最优解及船方等待时间最少为全局目标函数，建立进出大型海港复杂航道全局交通组织优化模型，所述优化模型包括复杂航道入口冲突消解子模型、平行航道交通流交叉转换子模型、多航道汇聚交通流疏散子模型；通过启发式算法，求得优化后的交通组织方案。本发明首次从全局角度出发，针对船舶进出大型海港复杂航道，设计船舶进出复杂航道的全局交通组织方法，可为港口调度员提供理论指导，大大改善以往仅依靠人工经验的低效调度模式，进而确保船舶航行安全及效率，提升海港运作效益。

技术领域

本发明涉及航运交通控制领域，具体说是涉及一种进出大型海港复杂航道的全局交通组织优化方法。

背景技术

随着全球一体化的不断加深，国际贸易往来愈加密切，船舶运输业凭借其运价低廉，在国际贸易运输中占据着越来越重要的位置，船舶因而也在不断向着大型化、高速化、专业化方向发展。港口作为船舶运输的中转站，为满足船舶航行需求，继而提升自身竞争力，纷纷对航道及港池进行了拓宽及加深，进出港水域船舶交通量随之增加，且交通情形愈加复杂。与此相反，当前缺乏科学合理的交通组织手段，且现有技术中提出的模型与算法还不够完善。为更有效的解决复杂航道船舶进出港问题，提升船舶在港口水域航行安全及效率，需要梳理复杂航道船舶交通，建立调度优化模型，为操作员提供科学合理调度方案。

发明内容

鉴于已有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种消除航道内船舶交通冲突、提高港口资源利用效率、保障港口水域的通航环境和通航秩序的船舶全局交通组织优化方法。

为了实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种进出大型海港复杂航道的全局交通组织优化方法，其特征在于包括如下步骤：

S100、复杂航道通航模式制定：包括制定复杂航道航路指派及航路内部交通模式转换；

S200、建立全局交通组织优化模型：以航道利用率最优解及船方等待时间最少为全局目标函数，建立进出大型海港复杂航道全局交通组织优化模型，所述优化模型包括复杂航道入口冲突消解子模型、平行航道交通流交叉转换子模型、多航道汇聚交通流疏散子模型；

S300、求解优化方案：通过启发式算法，求得优化后的交通组织方案。

进一步地，步骤S100中，所述复杂航道包括多条相互平行或交叉的子航道；所述航路指派是指根据船舶船长、船宽、船型、航行方向并结合子航道工况，为船舶分配合理子航道；

所述航路内部交通模式包括单向交通模式和双向交通模式；

单向交通模式是指某一时段范围内，航道仅允许进港船流或出港船流中的一个方向的船舶通航；

双向交通模式是指某一时段范围内，航道允许进出港两个方向的船舶同时航行，当船舶因船型、船宽或其他原因无法双向通航时，需要临时采取单向交通模式。

进一步地，步骤S200中，所述全局目标函数如下：

其中，航道总占用时间f₁最短是指按照调度时间先后顺序，最后一艘船舶完成调度时刻Tf_max减去第一艘船舶开始调度时刻Ts_min所得时间差；船舶总等待时间f₂是指每艘船舶开始调度时刻Ts_i减去申请调度时刻Ta_i总和。