[發明專利]連續多梯級船閘運行控制系統及運行換向方法

有效

• 申請號: 202011050964.9
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN111980000B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 王忠民;陳鵬;齊俊麟;李涵釗;劉祖偉;周慧;張宏雷;吳雅萍;陳社
• 申請（專利權）人: 長江三峽通航管理局
• 主分類號: E02C1/00
• 分類號: E02C1/00;E02B1/00;G08G3/00;G08G3/02
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

連續多梯級船閘運行控制系統及運行換向方法，包含閘閥門拖動控制系統、船閘通航信號系統、廣播指揮系統、視頻監控系統和集中控制監控系統，結合船舶過閘運行工藝、船舶在閘室內移泊情況和船閘輸水運行方式建立連續多級船閘換向運行模型，結合數據采集單元對通航調度系統中船閘上下游等待過閘船舶數和船閘集中監控系統船閘設備狀態數據的采集、分析，生成可執行的規范化多級船閘標準換向操作流程，提高連續多級船閘換向運行的效率和安全性。所述的連續多級船閘換向運行模型以多級船閘同步輸水運行方式為基礎。所述的同步輸水運行方式，是各間隔閘室同步進行輸水操作的運行模式，適用于單向運行最后一閘次船舶進閘、移泊、出閘的全過程。

技術領域

本發明涉及船閘通航領域，具體涉及一種連續多梯級船閘運行控制系統及運行換向方法。

背景技術

船閘作為一種克服上下游間集中水位落差的水利樞紐通航建筑物，根據縱向排列閘室數量可劃分為單級船閘和多級船閘，其中縱向排列閘室數量在兩個以上并且上下級閘室相連的多級船閘為連續多級船閘。船閘運行方向的轉換簡稱船閘換向，有上行換下行和下行換上行兩種模式。特別在連續多級船閘日常正常運行過程中，船閘換向運行十分常見，單線船閘由于采用單向運行、定時換向的運行方式，基本能夠滿足上下行船舶過閘需求、上下游等待過閘船舶流量平衡。對于多線船閘，當通航水域內上下行過閘船舶數量差距過大，通航需求嚴重不平衡時，尤其是出現某線船閘滿負載運行時，交通管理部門通常采用換向運行的方式，調節船閘均衡運作，緩解船舶過閘壓力。

單級船閘只有一個閘室，下行船舶過閘時，閘室水位充至與上游水位相平，下行船舶進入閘室，閘室水位泄至與下游水位齊平時，開啟閘門使船舶出閘，出閘完畢后上行船舶進入閘室，關閉閘門后上游向閘室灌水直至與上游水位相平，閘門開啟、船舶出閘，如此循環往復，上下行交替運行。因此，單級船閘自身的運行過程中包含了船閘的換向，能夠使上下游航道間過閘船舶數量基本匹配、平衡，無需額外的換向運行操作，過閘效率較高。連續多級船閘的運行控制過程主要是船閘運行員根據收集到的船舶航行過程信息，通過調度指揮過程對其進行干預，同時通過操縱船閘控制系統轉換船閘設施狀態和干預船閘輸水過程，最終達到船舶快速連續性過閘的目標。

連續多級船閘具有多個閘室，與單級船閘的運行過程相比更加復雜，其運行模式具有以下特點，1)連續多級船閘的運行過程中同時多個閘室有載，在空間上，有載閘室與空閘室間隔分布，必須所有計劃閘次船舶出閘完畢，船閘空載時才能完成船閘運行方向的轉換；2)各級閘室水位變化范圍均不相同，船閘由滿載向空載逐級連續轉換完成后，船閘需要進行額外輸水操作，以滿足每個閘室的最小坎上水深大于船舶的最大吃水深度。因此，連續多級船閘換向耗時較長，常造成上下游航道間過閘船舶數量不匹配，船舶流失衡。從行業發展現狀來看，目前連續多級船閘的換向運行方法并沒有一個科學的標準，換向運行操作不規范，操作過程耗時較多影響船閘運行效率，因此亟需相關研究作為指導。

現有技術中也有對船閘通航進行管理的技術，例如中國專利文獻CN107313417A記載了一種船閘自動控制系統及控制方法，提供了一種安全性高，自動化程度高的一種船閘自動控制系統及控制方法，船閘開啟、船只通行、船閘關閉的整個過程都由現場控制單元自動控制完成，且全過程都可以實時監控，提高了船閘操作效率和安全性，對于不同噸位、速度的船只可以實現不減速通過船閘，提高船只通過船閘的效率。

中國專利文獻CN 110543991 A記載了一種內河船閘聯合調度方法，包括建立內河船閘聯合調度模型、調度模型優化目標、根據船閘調度模型約束條件，對船舶的空間約束、同閘次船舶對船舶的空間約束、同閘室閘次均衡約束、相鄰閘次最小時間間隔約束、極限待閘時間約束、上下游相鄰船閘約束，通過將閘室面積利用率和平均待閘時間作為目標函數，根據船閘實際情況提列約束條件，將河流上下游船閘串并聯相結合，建立聯合調度模型，采用串并聯結合形式的聯合調度模型，更為符合實際情況，適用性較廣。

發明內容