[發明專利]一種復式航道水域的船舶交通組織優化方法

有效

• 申請號: 201710543296.5
• 申請日: 2017-07-05
• 公開（公告）號: CN107341573B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 張新宇;張英俊;陳向;姜玲玲;李瑞杰;朱飛祥;李元奎;王程博;李高才
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: G06F16/00
• 分類號: G06F16/00;G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q10/08
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 王丹;李洪福

1.一種復式航道水域的船舶交通組織優化方法，其特征在于，其步驟包括：

S100、劃分船舶等級，根據復式航道的物理條件以及海港總平面設計規范標準對進出復式航道的船舶等級依照船長、船寬以及載重噸位劃分為Class A、Class B、…、Class E；

S200、分析復式航道水域船舶交通流，對進出復式航道水域的船舶交通流進行分類，并根據歷史交通流數據對復式航道水域的船舶交通流的仿真結果，確定復式航道水域船舶交叉的關鍵點；

S300、建立復式航道水域的船舶交通組織優化數學模型，根據復式航道水域船舶交通流分析結果，建立復式航道水域的船舶交通組織優化數學模型，包括建立以總等待時間和總調度時間最小的目標函數模型、特殊類船舶約束數學模型、航行過程約束數學模型、船舶交叉協調約束模型；

S400、求取不同類型船舶進出復式航道水域的速度變化方程，對船舶進出復式航道水域的動態數據進行挖掘和篩選，建立不同類型船舶進出復式航道水域的速度變化方程，具體包括：

步驟1、基于AIS數據的屬性進行分組數據挖掘，得到符合需要的AIS數據，

步驟2、對步驟1得到的數據進行篩選，篩選步驟包括：數據清洗、初步篩選以及精細篩選，

步驟3、根據經過步驟2篩選得到的數據，建立不同類型船舶進出復式航道水域的速度變化方程；

S500、采用多目標遺傳算法結合不同類型船舶進出復式航道水域的速度變化方程求解復式航道水域船舶交通組織優化數學模型，具體包括：

步驟1、根據復式航道水域的船舶交通組織優化要求，設定適應度函數，

步驟2、基于復式航道水域的船舶交通組織優化目標，對遺傳空間個體進行序值分配及擁擠距離的計算，

步驟3、采用輪盤賭算法對染色體個體進行選擇，結合交叉算子和變異算子對船舶調度序列進行優化。

2.根據權利要求1所述的復式航道水域的船舶交通組織優化方法，其特征在于，所述步驟S300中建立特殊類船舶約束數學模型前，還包括根據船舶類型以及復式航道水域船舶交通流特征對各船舶賦予不同的調度優先等級；其中Class A類優先等級最高、Class E類優先等級最低，且同類船舶出港調度優先等級高于進港調度優先級。

3.根據權利要求2所述的復式航道水域的船舶交通組織優化方法，其特征在于，所述步驟S300中建立特殊類船舶約束數學模型前，還包括結合港口水域漲落潮規律，對Class A類船舶進出復式航道水域的時隙及航行航道的安排。

4.根據權利要求1所述的復式航道水域的船舶交通組織優化方法，其特征在于，步驟S300所述航行過程約束模型構建步驟包括：

步驟1、提取航道各關鍵約束節點，所述關鍵約束節點包括兩個復式航道端節點和N個交叉節點，其中N≥1；

步驟2、建立各關鍵約束節點的約束方程，其中：

a.船舶經過第一端節點時：

其中，表示所屬的船舶隊列中的船舶進入航道的時間；表示船舶申報的時間；表示船舶到達航道入口的距離；表示船舶的航行速度，k表示船舶所在港區位置；l表示船舶調度優先等級；i表示船舶進出港方向；j表示船舶使用航道類型；

b.船舶經過第一個交叉節點時：

其中，表示船舶抵達第一個交叉節點的時刻；表示船舶抵達第一個交叉節點航行距離；

…

c.船舶經過第N個交叉節點時：

其中，表示船舶抵達第N個交叉節點的時刻；表示船舶從第N-1個交叉節點到第N個交叉節點的航行距離；

d.船舶經過第二端節點時：

其中，表示船舶經過第二端節點的時刻；表示駛離第二端節點行駛的距離。

5.根據權利要求4所述的復式航道水域的船舶交通組織優化方法，其特征在于，船舶經過交叉節點時，根據不同航道行駛的船舶前后之間的距離，調整船舶速度。

6.根據權利要求1所述的復式航道水域的船舶交通組織優化方法，其特征在于，所述船舶數據至少包括船舶 靜態數據、船舶動態數據，其中所述船舶靜態數據至少包括船舶長度、船型、噸位，所述船舶動態數據至少包括地理坐標數據、船舶行駛方向數據。

7.根據權利要求1所述的復式航道水域的船舶交通組織優化方法，其特征在于，所述步驟S500采用多目標遺傳算法結合不同類型船舶進出復式航道水域的速度變化方程模型求解復式航道水域船舶交通組織優化數學模型前，還包括根據船舶屬性進行分層編碼和解碼。