在预约机制下考虑公平性与优先级的船闸调度模型研究

发布时间：2020-08-12 04:45

【摘要】：船闸是联结水系和加强航道服务能力的基本硬件设施之一,同时具有很强的社会公益性。“十二五”以来,我国水路运输不断发展,内河航道的交通量快速增长,部分船闸已经承受不了庞大的过闸船只数量。且随着现实航运发展的需求,我国部分水利枢纽逐渐开始实行基于某种优先级的调度规则,在取得预期效果的同时对系统的整体公平性造成了一定程度的破坏,如何平衡过闸公平性和优先级之间的矛盾也是一个非常棘手的现实问题。本文研究即在上述背景下展开。本文首先从服务公平性研究、闸室排布研究、船闸调度研究等三个方面阐述了研究现状,并从船闸的功能、构造和系统运作等方面进行了介绍,对过闸船只的类型进行了归类和重新划分,对调度规则进行了适当的改进。然后在明确船舶综合优先级确定步骤的基础上,提出了一种基于综合优先级和剩余矩形算法的闸室排布模型,在安排船舶进入闸室时较好兼顾了船只总体的综合优先级和闸室的面积利用率。进而对船闸整体的运作模型展开了研究,结合船舶动态监控平台中的预约过闸信息,运用排队论和动态规划等知识,利用T期枚举和周期滑动的方法优化解决船闸调度的多阶段决策问题,并尝试平衡了多个单一目标与混合目标之间的矛盾,采用惯性权重线性递减的PSO算法对模型参数进行了优化。最后将本文的研究成果应用到清远船闸的调度作业中,进行了算例仿真并从多个维度对结果进行了分析。本文的研究结论对于内河船闸的调度作业具有较强的参考价值,有利于推进多阶段及多目标决策问题和矩形排件问题的理论研究,能够为水运管理部门制订船舶优先过闸政策提供借鉴价值,有利于提高水利枢纽船闸的调度作业水平,协调船只通航时的公平性和经济效益,提升内河航运的发展水平,促进航运经济发展,具备一定的理论意义、现实意义及政策意义。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U641.7
【图文】：

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图 1-1 技术路线图论文的结构安排如下：第一章为绪论，由船闸在水运发展中的重要性和当前面临的问题引出研究对本文的研究内容进行了梳理，从服务公平性、闸室排布和船闸调度三个方献综述，明确了研究的技术路线。第二章为系统介绍，描述了水利枢纽系统的调度作业流程，依据有关研究将船等四种，进而参考已有的过闸调度规则并进行了适当改进，系统地介绍了台的功能。第三章为闸室排布模型，对闸室排布问题进行了归类，提出了过闸船舶“综定义，综合考虑了自带优先级和等待时间优先级两个维度，参考已有的排了基于综合优先级和剩余矩形算法的闸室排布模型，并进行了算例分析。第四章为船闸调度模型，对涉及的符号和评价指标进行了说明，介绍了可获

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通过前后闸门的开闭调整水位高度，使船只产生水平方向上的有效位移，同时将水位落差产生的势能变为电能加以利用，具有运输及经济的双重效益。图2-1 船闸剖面图船闸系统由引航道、上下闸首（分别处于上下游）和闸室等设施构成。引航道为船只提供出入船闸的安全通道并具备临时停靠功能；闸首的作用是阻挡引航道的水流，产生封闭空间；闸室是上下闸首内和两侧墙体间的区域，既具备临时停泊功能，也是船只通行船闸的容器。任何排队过程都存在一套调度流程，船闸调度作为发展内河航运的重要举措，在发展中逐渐形成了较完备的流程：船舶通行至某船闸处，要先抵达海事登记处进行报备，进而行至远方调度室交付过闸费，然后船闸调度室选取合适的船舶放行，该船舶进入闸室并出闸，完成该次过闸。船舶调度时由船舶上下游的登记站及闸室调度作业室等协同管理，将过闸流程[48]梳理如下：1）登记报备

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完成该次调度。具体的流程图见图 2-2。图2-2 船舶过闸流程以船舶在闸室内的时间为观测期，船舶进闸后系统分别进行了关闸门、充水/泄水、开闸门等操作，其中单向船闸和双向船闸的流程略有差异，详见图 2-3 和图 2-4。在双向船闸中，系统需经历两次方向相反的调度，才能称之为一次完整的调度作业。图2-3 单向船闸作业流程图图2-4 双向船闸作业流程图2.2 船舶类型划分早在 1992 年，国标《内河船型分类与代码》中便将内河船舶按用途分为内河运输船、运输辅助船和工程船三大类，往下又分为若干中类、小类、细类并进行了标准码编制工作，对我国内河船型的分类和统一作出了贡献。2012 年 3 月，交通运输部发布的《内

【参考文献】