[发明专利]一种内河长距离联动控制通航调度方法

权利要求书

1.一种内河长距离联动控制通航调度方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、确定内河水域范围的初始端、下游端，并设置交通管控线，并将内河水域范围由远及近划分不同水域区段,设定调度规则；

步骤二、以船舶到锚时间顺序、船舶种类及所载货物属性分类，不同水域区段锚地容量，船舶达到交通流密度，区段航道长度及承载能力，通航建筑物通过能力参数为约束条件，以终端接受服务船舶的总体调度时间最短，调度次数最少为目标函数，建立联动控制模型，生成调度方案，具体如下：

设生成调度方案时刻，通航调度序列长度为m，即调度对象为m艘船舶,则关于船舶调度时间计算如下：

第i艘船舶通过交通管控线的时刻t_i0，0≤i≤m，当第i艘船调度驶出第j水域时的调度时刻记为t_ij，同理，第i艘船舶驶出第n区段的调度时刻记为t_in，则第i艘船联动调度时间为t_in-t_i0；

则进入调度序列船舶的调度管控时间函数f(t)为：

第i艘船调度驶出第j水域的航程累计s_ij＝s₁+s₂+…+s_j；第i艘船行驶平均航速可通过对其航行过程多点采样求取；

则以周期内终端接受服务船舶的总体调度时间最短，生成调度方案，其调度时间的目标函数可以表示为：

其中，联动控制水域末端服务通过普通货船数量d＝d₁+d₂+…+d_n，危险品船数量r＝r₁+r₂+…+r_n，d+r＝m；

船舶通航调度次数记为K，K的取值具体由船舶分类通过服务量sv_i与船舶到达交通流tf_i的比值，以及船舶分类锚地位置ds_i、容量Q_i确定，表述如下：

其中，K_i表示第i水域区段的船舶通航调度次数；α表示第一调节系数，β表示第二调节参数，α和β均根据人工经验设定；sv_i、tf_i、ds_i、Q_i分别表示第i水域区段的船舶分类通过服务量、船舶到达交通流、船舶在当前锚地的位置和当前锚地容量；

实施调度管控次数函数表示为：

其中：k_ij表示第i艘船移动至第j水域区段的调度管控次数，1≤k_ij≤n；

以调度次数最少，生成周期最优调度方案目标函数：

以周期内调度次数最少、终端接受服务船舶的总体调度时间最短，为目标函数，构建联动控制调度模型，生成最优调度方案的多目标函数表达式为：

minZ＝minZ₁+minZ₂ (6)；

为保证船舶到达交通流密度不超过通航建筑物服务能力，有：

ρ≤D+R (7)；

为约束船舶的联动控制调度范围包含于内河长距离水域范围内，有：

s_ij≤S,i∈I,j∈J (8)；

为保证各区段水域内各类船舶在其对应分类锚地容量控制范围内，有：

d_j≤P_j,j∈J (9)；

r_j≤W_j,j∈J (10)；

根据同类船舶顺序通行的基本规则，与同类船舶调度先到先过的总体原则要求，则有：

t_ij≤t_i(j+1),i∈I,j∈J (11)；

t_ij≤t_(i+1)j,i∈I,j∈J (12)；

根据调度规则，对优先船进序即安排的要求，调度次数为：k_优＝1，根据同类船舶顺序通行的基本规则，则有：

k_ij≤k_i(j+1),i∈I,j∈J (13)；

不同水域区段锚地容量具体是：

设船舶集合I＝{i|i＝1,2,…,m},水域集合J＝{j|j＝1,2,…,n},根据步骤一中水域划分设置，设每个水域区段长度分别为S₁,S₂,…S_n，则总水域区段长度为

各水域区段内对应的普通货船锚地容量分别为P₁,P₂,…,P_n，则普通货船锚地总容量为

各水域区段内对应的危险品船锚地容量分别为W₁,W₂,…,W_n，则危险品船锚地总容量为

单向联控水域范围的总锚地容量Q＝W+P；

船舶到达交通流密度，是指单位时间内顺向通过交通管控线的船舶数，设为ρ；

通航建筑物通过能力是指单位时间内可服务通过船舶数，根据通航环境及运行工况，测得普通货船通可通过艘次数为D，危险品船可通过船舶数为R艘，其可服务通过船舶总艘次为D+R艘。