[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

本發明涉及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優化模型，包括建立用于保證船舶在港航行過程流暢性的船舶預航行準備模型、用于滿足限制性雙向航道通航模式可變性的限制性/單向通航模式轉換模型、用于保證船舶在限制性單向航段單向航行的限制性單/雙向通航模式轉換模型、用于保證船舶在限制性航路風險點處安全航行的交通沖突消解模型；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。本發明可用于輔助港口相關部門制定限制性雙向航道船舶交通組織優化方案，提高港口船舶進出港作業的安全性和效率性。

技術領域

本發明實施例涉及一種限制性雙向航道船舶交通組織優化方法，屬于港口船舶交通組織技術領域，用于輔助港口相關部門對船舶交通組織方案的制定。

背景技術

港口船舶交通組織優化是從運籌學和系統優化的思想出發，為港口交通復雜水域交通組織尋找一種信息化、智能化的優化方法。近年來，國內外缺少針對港口限制性雙向航道條件下船舶交通組織問題的研究，但對于單一航道類型(如單向航道、雙向航道，以及復式航道)下船舶交通組織問題有部分研究。然而，單一類型航道船舶交通組織問題需考慮進出港船舶流量轉換、單/雙向/復式通航模式轉化、航道船舶間安全時隙以及警戒區會遇船舶協調避讓問題，相比之下，限制性航道條件下船舶交通組織問題除要基于單一類型航道船舶交通組織問題，還需特別考慮航道存在的限制性關鍵航路風險點，并識別出限制性航道的限制性通航航段和單一性通航航段(單向、雙向航段)，確保進出港船舶在限制性/單一性通航模式之間轉化時、限制性單/雙向通航模式轉換時及在航道各個限制性關鍵航路風險點航行時的安全性和效率性。因此現有單一類型航道船舶交通組織優化理論對限制性雙向航道船舶交通組織優化問題不適用。

發明內容

本發明的目的是提供一種考慮限制性雙向航道特殊通航規則，構建限制性雙向航道船舶交通組織多目標優化模型；在所述多目標優化模型基礎上，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；用于輔助港口相關部門對限制性雙向航道船舶交通組織方案制定的優化方法。

為了實現上述目的本發明包括以下步驟：

第一步：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優化模型，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；

第二步：在所述多目標優化模型基礎上，根據多目標進化算子，建立多目標進化模型；

第三步：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。

進一步地，所述第一步包括：

1.1、船舶預航行準備模型：

其中：式(1)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，所述Tp_i:船舶申請進出港時間，Tf_i:船舶完成進出港時刻，TK_i^k:船舶航行到航道限制性航路風險點k的時刻，ΔBt_i: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:船舶在航道各限制性航路風險點間的航行時間。

1.2、限制性單/雙向通航模式轉換子模型：