基于仿真优化的三峡—葛洲坝联合调度模型与算法

发布时间：2020-09-07 10:56

　　三峡—葛洲坝联合通航调度系统是长江三峡河段上特有的内河航运调度系统,随着长江中上游航运的日益繁忙,三峡大坝和葛洲坝必将为这一水域的通航瓶颈,要充分发挥该水域的航运能力就必须对两座大坝的通航设施和所有过坝船舶实行统一的通航调度管理,设计稳定高效的调度算法是实现联合通航调度的关键。论文研究了联合通航调度系统,将联合通航调度归结为一个多目标规划问题,建立了数学模型,以平均闸室面积利用率、平均船舶待闸时间与船舶权重的乘积之和与船闸运行成本为系统的目标函数,并设定了船舶通航以及船闸的一些基本约束。求解三峡-葛洲坝联合调度模型就是根据船舶流序列生成开闸时间表和船舶排档计划。影响船舶权重的因素很多,且部分因素会随着时间及外部环境的变化而变化,因此需要把船舶过坝权重属性分为静态和动态两个部分。根据船舶的基本信息,进行二进制编码,获得船舶的静态权重。然后考虑船舶的动态属性,根据船舶的静态权重和待闸时间,建立了动态权重评价模型,最终求得船舶的综合权重。论文在分析仿真优化的特点与难点的基础上,提出了一种基于仿真优化的启发式智能算法。优化问题的决策变量为每个站点每个计划期内总的开闸次数、开闸的时间点、参与调度的船舶排档情况。应用遗传算法和蚁群算法对各决策变量的取值进行优化组合,得到决策变量的可行解,把它们作为仿真模型的输入参数,仿真模型的输出与历史最优输出进行比较,直到满足寻优条件。论文采用Matlab来对船舶调度模型进行仿真优化。实验结果表明,论文设计的优化调度方案是可行且有效的,算法求解质量高,计算速度快,适应性强,为三峡-葛洲坝联合调度计划的生成、优化和改进,提供了一种新的方法。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2009
【中图分类】：F552.7;F224
【部分图文】：

葛洲坝,三峡,调度系统,结构示意图

图 2-1 三峡—葛洲坝联合通航调度系统结构示意图上游的三峡大坝有南线和北线两座五级永久船闸。下游的葛洲坝由西向东依次有、和三条单级船闸。正常情况下三峡船闸是单向运行，其中上行船舶通过北线船闸，下行船舶通过南线船闸，而葛洲坝船舶是双向交替运行，每条船闸都交替的为上行和下行船舶服务，也可根据具体船舶流量调整为单向运行，两坝间水域有黄柏河支流，船舶可以由此进入或者离开主航道[22]。#1#2#32.3 三峡—葛洲坝联合调度的数学模型以船闸闸室面积利用率最大化、平均船舶待闸时间与船舶权重的乘积之和最小化和船闸运行成本最小化为目标，并且考虑船舶通航以及船闸的一些基本约束，联合调度的数学模型归结为一个多目标的非线性规划问题[23]。

群体行为,交叠,机制,诱导分子

[30]。图3-1 群体行为机制图3-1(a)在铜绿假单细胞中交叠的具有群体行为机制的系统。图3-1(b)由群体行为机制协调的不同等级反应。在周围的环境中，一组细胞群中的一个细胞会感知到诱导分子的增加。内部的反馈环被激活。依次下去，将产生更多的诱导分子到外部媒介中，诱导分子不断增加，聚集在一起又将顺次触发其他细胞反应，从而引起一连串的链式反应。图3-1(a)中展示了这种循环放大作用。在高细胞浓度下，一旦群体行为机制被激活，正的反馈反应就将有效地触发一系列的反应，这些反应将各种不同的物理等级联系起来，换句话说，群体行为机制是一种在短时期内处理并整合从细胞内纳米级到细菌群体这样有时可以用肉眼观察到的大级别范围的信号。图3-1(b)给出了这种现象的图形表示。这种由高活性S分子调控的链式反应，确保越来越多的细菌个体在短时间内被激活

动态属性,权重,静态,船舶

图 4-1 船舶的静态权重分类动态属性主要考虑了待闸时间。为体现调度原则中的“先到先过”原则，设定船舶的权重随着待闸时间的增长而增加，等级越高的船舶随着待闸时间增加，权重增加得更快。4.2.2 评价的基本步骤船舶权重模型实施步骤为：（1）确定影响船舶过闸的评价指标体系。（2）采集船舶信息。20

【参考文献】