[发明专利]连续多梯级船闸运行控制系统及运行换向方法

说明书

连续多梯级船闸运行控制系统及运行换向方法，包含闸阀门拖动控制系统、船闸通航信号系统、广播指挥系统、视频监控系统和集中控制监控系统，结合船舶过闸运行工艺、船舶在闸室内移泊情况和船闸输水运行方式建立连续多级船闸换向运行模型，结合数据采集单元对通航调度系统中船闸上下游等待过闸船舶数和船闸集中监控系统船闸设备状态数据的采集、分析，生成可执行的规范化多级船闸标准换向操作流程，提高连续多级船闸换向运行的效率和安全性。所述的连续多级船闸换向运行模型以多级船闸同步输水运行方式为基础。所述的同步输水运行方式，是各间隔闸室同步进行输水操作的运行模式，适用于单向运行最后一闸次船舶进闸、移泊、出闸的全过程。

技术领域

本发明涉及船闸通航领域，具体涉及一种连续多梯级船闸运行控制系统及运行换向方法。

背景技术

船闸作为一种克服上下游间集中水位落差的水利枢纽通航建筑物，根据纵向排列闸室数量可划分为单级船闸和多级船闸，其中纵向排列闸室数量在两个以上并且上下级闸室相连的多级船闸为连续多级船闸。船闸运行方向的转换简称船闸换向，有上行换下行和下行换上行两种模式。特别在连续多级船闸日常正常运行过程中，船闸换向运行十分常见，单线船闸由于采用单向运行、定时换向的运行方式，基本能够满足上下行船舶过闸需求、上下游等待过闸船舶流量平衡。对于多线船闸，当通航水域内上下行过闸船舶数量差距过大，通航需求严重不平衡时，尤其是出现某线船闸满负载运行时，交通管理部门通常采用换向运行的方式，调节船闸均衡运作，缓解船舶过闸压力。

单级船闸只有一个闸室，下行船舶过闸时，闸室水位充至与上游水位相平，下行船舶进入闸室，闸室水位泄至与下游水位齐平时，开启闸门使船舶出闸，出闸完毕后上行船舶进入闸室，关闭闸门后上游向闸室灌水直至与上游水位相平，闸门开启、船舶出闸，如此循环往复，上下行交替运行。因此，单级船闸自身的运行过程中包含了船闸的换向，能够使上下游航道间过闸船舶数量基本匹配、平衡，无需额外的换向运行操作，过闸效率较高。连续多级船闸的运行控制过程主要是船闸运行员根据收集到的船舶航行过程信息，通过调度指挥过程对其进行干预，同时通过操纵船闸控制系统转换船闸设施状态和干预船闸输水过程，最终达到船舶快速连续性过闸的目标。

连续多级船闸具有多个闸室，与单级船闸的运行过程相比更加复杂，其运行模式具有以下特点，1)连续多级船闸的运行过程中同时多个闸室有载，在空间上，有载闸室与空闸室间隔分布，必须所有计划闸次船舶出闸完毕，船闸空载时才能完成船闸运行方向的转换；2)各级闸室水位变化范围均不相同，船闸由满载向空载逐级连续转换完成后，船闸需要进行额外输水操作，以满足每个闸室的最小坎上水深大于船舶的最大吃水深度。因此，连续多级船闸换向耗时较长，常造成上下游航道间过闸船舶数量不匹配，船舶流失衡。从行业发展现状来看，目前连续多级船闸的换向运行方法并没有一个科学的标准，换向运行操作不规范，操作过程耗时较多影响船闸运行效率，因此亟需相关研究作为指导。

现有技术中也有对船闸通航进行管理的技术，例如中国专利文献CN107313417A记载了一种船闸自动控制系统及控制方法，提供了一种安全性高，自动化程度高的一种船闸自动控制系统及控制方法，船闸开启、船只通行、船闸关闭的整个过程都由现场控制单元自动控制完成，且全过程都可以实时监控，提高了船闸操作效率和安全性，对于不同吨位、速度的船只可以实现不减速通过船闸，提高船只通过船闸的效率。

中国专利文献CN 110543991 A记载了一种内河船闸联合调度方法，包括建立内河船闸联合调度模型、调度模型优化目标、根据船闸调度模型约束条件，对船舶的空间约束、同闸次船舶对船舶的空间约束、同闸室闸次均衡约束、相邻闸次最小时间间隔约束、极限待闸时间约束、上下游相邻船闸约束，通过将闸室面积利用率和平均待闸时间作为目标函数，根据船闸实际情况提列约束条件，将河流上下游船闸串并联相结合，建立联合调度模型，采用串并联结合形式的联合调度模型，更为符合实际情况，适用性较广。

发明内容