[發明專利]限制性雙向航道船舶交通組織優化方法

有效

• 申請號: 202010694010.5
• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN111881563B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 張新宇;王志強;姜玲玲;高宗江;李俊杰
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06N3/006;G06Q10/0631;G08G3/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

1.一種限制性雙向航道船舶交通組織優化方法，包括：

根據限制性雙向航道特殊通航規則，建立限制性雙向航道船舶交通組織多目標進化模型，包括船舶預航行準備模型、限制性/單向通航模式轉換模型、限制性單/雙向通航模式轉換模型、限制性航路風險點交通沖突消解模型；

在所述多目標進化模型基礎上、根據多目標進化算子建立多目標進化模型；

實例化所述多目標進化模型得到限制性雙向航道船舶交通組織優化方案；

建立如下船舶預航行準備模型：

采用該模型表示每艘船舶開始調度時間不早于其申請進出港時間、每艘船舶調度結束時間等于其航行過程中各關鍵航路風險點之間的航行時間累加求和，以預先確保船舶在航道航行過程的安全性和航行時間的連續性；其中Tp_i:為船舶申請進出港時間，Tf_i:為船舶完成進出港時刻，為船舶航行到航道限制性航路風險點k的時刻，ΔBt_i:為船舶從港池連接水域航行到相應泊位的時間；X_i:表示船舶的航行方向，ΔT_i^k:為船舶在航道各限制性航路風險點間的航行時間

建立限制性單/雙向通航模式轉換子模型：

采用該模型判斷當限制性通航兩異向船舶轉換為限制性單向通航模式時，通過調整船舶到達指定航路風險點的時刻以保證兩船在整個限制性單向航段只能保持單向航行，其中Tg_k:為船舶異向安全時隙；

建立限制性航路風險點交通沖突消解子模型：

其中：式(3)和(4)為關鍵航路風險點交通沖突消解，式(3)表示限制性通航兩異向船在指定關鍵航路風險點處保持異向安全時隙，式(4)表示進出港兩船在航道單向通航模式下各關鍵航路風險點處保持同向安全時隙；

建立限制性/單向通航模式轉換子模型：

其中：限制性/單向通航模式轉換發生在上航道位置和連接水域位置兩個關鍵航路風險點處，式(5)表示限制性通航模式分別轉換為單向進港/出港通航模式，式(6)表示單向進港/出港通航模式轉換為限制性通航模式，Tg0為船舶最小同向安全時隙。

2.根據權利要求1所述的限制性雙向航道船舶交通組織優化方法，其特征在于，根據多目標進化算子建立多目標進化模型包括：

基于隨機生成的進出港船舶序列、進出港船舶限制性/單向通航模式、限制性單/雙向通航模式，進行限制性雙向航道船舶交通組織量子位概率幅編碼操作；

對已初始化后的每一條染色體上的n個基因位，有2n個(-1，1)范圍內的概率幅，通過將概率幅大小按升序排列，并依次取回原概率幅序列元素排在后序列中對應的索引數，從而原染色體轉化為整數序列；通過解空間轉換，使產生的種群中每條染色體代表兩組被調度的進出港船舶序列，序列中每一位表示一艘進出港船舶編號；

判斷當前被調度船舶與上一艘被調度船舶進出港方向的異同，再進一步判斷船舶載重噸是否小于港區規定的單/雙通航噸位限定值，若小于，則將其通航模式分配為限制性雙向通航模式，結合該船在各航路風險點之間的時隙，判斷其在限制性航道單向航段整個航行過程是否保持單向通航、在其他航路風險點處是否保持港區規定的安全時隙，若否，則通過調整船舶到達航路風險點的時間，以保證船舶在航道航行具有足夠的安全時隙；

根據上述判斷條件，依次循環判斷進出港船舶序列中每一艘船舶，保證每一艘被調度船舶在限制性航道航行過程中的安全性和效率性；

判斷種群大小是否為終止代數，若是，則終止計算，輸出最優解，若否，則種群繼續尋優。