一种船闸的过闸优化方法技术

本发明专利技术涉及一种船闸的过闸优化方法，属于交通控制系统技术领域。该方法执行以下步骤：1）将位于船闸等待区的所有已登记船只作为优化过闸的对象；2）根据船只大小对船只进行分组，并对每组中船只进行编号；3）根据船闸的闸室长、口门宽、槛上水深为船只安排若干的总过闸方案，所述总过闸方案由多个单次过闸方案组成；4）运用迭代算法计算各方案的船只完全通过的时间成本；5）选择迭代计算的最小结果作为船只过闸方案。该发明专利技术根据船闸等待区中船只的实际情况，引入实体队列和虚拟队列，通过分列排队，提升单次过闸的合理性，将总过闸方案进行迭代运算，选出通过时间最小的方案，以实现船闸的快速化过闸，使得所述船只过闸时的等待时间总成本最低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种船闸的过闸优化方法，属于交通控制系统

技术介绍
船闸，又称“厢船闸”。由闸室、闸首、闸门、引航道及相应设备组成。船只上行时，先将闸室泄水，待室内水位与下游水位齐平，开启下游闸门，让船只进入闸室，随即关闭下游闸门，向闸室灌水，待闸室水面与上游水位相齐平时，打开上游闸门，船只驶出闸室，进入上游航道。下行时则相反。由于现在的船闸调度不存在依据性，常通过经验等方式来安排过闸顺序，使得船民之间相互比较，常为能够先后过闸而产生矛盾。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提出一种船闸快速化过闸优法。本专利技术为了解决上述技术问题提出的技术方案是：一种船闸的过闸优化方法，其特征在于执行以下步骤：1)将位于船闸等待区的所有已登记船只作为优化过闸的对象；2)根据步骤1)中船只大小对船只进行分组，并对每组中船只进行编号；3)为位于等待区的船只安排若干总过闸方案，所述总过闸方案由多个单次过闸方案组成；4)运用迭代算法计算步骤3)中各方案的时间成本；5)选择步骤4)中迭代计算的时间成本最小结果作为步骤1)中船只过闸方案。上述技术方案的改进是：根据登记船只的大小信息将步骤1)中船只进行分组，分别为数组A、数组B和数组C，分别对应大型船只、中型船只和小型船只；对数组A、B、C中船只按到达船闸的先后顺序编号。上述技术方案的改进是：计算不同方案的所有船只通过时间的算式如下，T(A,B,C)=min(a,b,c)∈X(Σi≤af(A(i),A)+Σi≤bf(B(i),B)+Σi≤cf(C(i),C)+T(Inc(A\\a,t(a,b,c)),Inc(B\\b,t(a,b,,c)),Inc(C\\c,t(a,b,c))))]]>式中X为总过闸方案的集合，函数f为时间成本函数f(s，z)＝z*sa，T(A,B,C)为所有等待区船只通过船闸的时间成本，a，b，c为单次过闸的船只数量，A/a，B/b，C/c为将对应数组去掉过闸船只数量，t(a,b,c)为单次过闸方案，T(Inc(A\\a,t(a,b,c)),Inc(B\\b,t(a,b,c)),Inc(C\\c,t(a,b,c)))为船只的等待时间成本。上述技术方案的改进是：函数f为关于单船过闸时间成本s的函数以及队列优先级z的函数，a为等待时间成本指数，a的初始值为2。上述技术方案的改进是：所述总过闸方案为步骤1)船闸等待区中船只进行排列组合后得到的所有可能方案。本专利技术采用上述技术方案的有益效果是：本专利技术根据船闸等待区中船只的实际情况，对船只按大小进行分组，引入实体队列和虚拟队列，通过分列排队，提升单次过闸的合理性，淡化船民之间的比较意识，减少矛盾的产生，将总过闸方案进行迭代运算，选出通过时间最小的方案，以实现船闸的快速化过闸，使得所述船只过闸时的等待时间总成本最低。具体实施方式实施例本实施例的一种船闸的过闸优化方法，其特征在于执行以下步骤：1)将位于船闸等待区的所有已登记船只作为优化过闸的对象；根据登记船只的大小信息将步骤1)中船只进行分组，分别为数组A、数组B和数组C，分别对应大型船只、中型船只和小型船只；对数组A、B、C中船只按到达船闸的先后顺序编号；总过闸方案为步骤1)船闸等待区中船只进行排列组合后得到的所有可能方案；2)根据步骤1)中船只大小对船只进行分组，并对每组中船只进行编号；3)根据船闸的闸室长、口门宽、槛上水深为步骤1)中的船只安排若干的总过闸方案，总过闸方案由多个单次过闸方案组成；4)运用迭代算法计算步骤3)中各方案的船只完全通过所用时间；计算不同方案的所有船只通过时间的算式如下，T(A,B,C)=min(a,b,c)∈X(Σi≤af(A(i),A)+Σi≤bf(B(i),B)+Σi≤cf(C(i),C)+T(Inc(A\\a,t(a,b,c)),Inc(B\\b,t(a,b,,c)),Inc(C\\c,t(a,b,c))))]]>式中X为总过闸方案的集合，函数f为时间成本函数f(s，z)＝z*sa，T(A,B,C)为所有等待区船只通过船闸的总时间成本，a，b，c为单次过闸的船只数量，A/a，B/b，C/c为将对应数组去掉过闸船只数量，t(a,b,c)为单次过闸方案，T(Inc(A\\a,t(a,b,c)),Inc(B\\b,t(a,b,c)),Inc(C\\c,t(a,b,c)))为船只的等待的时间成本；函数f为关于单船过闸时间s的函数以及队列优先级z的函数；5)选择步骤4)中迭代计算的最小结果作为步骤1)中船只过闸方案。本实施例中除了可以根据传之大小进行分类，还可以根据船只危险等级，以及船只的标准化程度进行分类，对于危险品船只可以将本实施列中的z值设为∞使其能够优先通过，而对于非标船只，可以将本实施例中的z值设为0-1之间，以控制非标船只的通过时间，以避免非标船只在高峰时段影响其他船只的通过。每闸待选船舶集扩大为所有待闸船只或足够大的数量集：在得出所有可行的单次过闸方案的基础上，基于等待过闸的时间成本最优化原则实现数学建模，以单一的过闸的时间成本作为指标，比单闸次优化考虑方案加大了组合合理可能；由队列、队列选择规则、指标变量等构成的可设定式多重、多约束复杂条件管理参数，为同时平衡社会因素、操作管理因素、船民心理因素、科学性因素提供了广适性的综合解决方案。引入实体队列和虚拟队列概念，通过分列排队，提升合理配船的可选空间，淡化船民比较意识；对非标船通过非标队列规则，实现利用经济杠杆改变船民行为的目的；在队列中附属队列选择的规则，可根据实际情况适应不同船闸所需求，对应各种复杂限制条件；设立一系列可调节参数点，实现业务人员方便调节智能调度的指向；通过在模型中引入对每个船舶的等待过闸的时间成本的计量，充分考虑了船民待闸时间心理界限因素，保证过闸的队列公平性，并可以通过参数改变公平点；引入计算机算法，在满足多重、多约束条件筛选得出的可行解集合中，自动同时考量各管理因素和时间成本因素最终选择最佳方案。本实施例的可行的单闸次过闸方案须满足若干条件，具体包括哪些条件需要考虑实际要求和可能性。这些条件有的是客观因素限制，比如很显然的所有一次过闸船只必须能够同时进入船闸，或大型船只只能沿船闸一侧布放(另一侧受闸宽所限放不下)；有的是操作因素限制，比如等候序列中的船只可能需要在一定程度上满足先来先进(否则调度上无法进行)；还有的是安全等角度给出的限制，比如原文中提到的危险品船单独/隔离过闸。本实施列的可行的过闸方案包括所有当前待闸船只的过闸方案，是由一组可行的单闸次过闸方案组成的集。求得具有最小函数值和的一组可行的单闸次过闸方案，即为当前的所有当前待闸船只的最优过闸方案。本实施例的队列选调的规则：1.危险品船队列a)一级危险品船单独一闸过闸；b)二级危险品船隔离放置；d)如有多只一级危险品船时，不考虑时间因素，放入一闸中；e)本队列的z为0。即时间段内永远无等待；2.非标船只队列：a)凡超出标准尺寸的船只，进入本列；b)队列等待时间指标大于其它队列一倍时，且每天20：00～6：00时段，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船闸的过闸优化方法，其特征在于执行以下步骤：1)将位于船闸等待区的所有已登记船只作为优化过闸的对象；2)根据步骤1)中船只大小对船只进行分组，并对每组中船只进行编号；3)为位于等待区的船只安排若干总过闸方案，所述总过闸方案由多个单次过闸方案组成；4)运用迭代算法计算步骤3)中各方案的时间成本；5)选择步骤4)中迭代计算的时间成本最小结果作为步骤1)中船只过闸方案。

【技术特征摘要】
1.一种船闸的过闸优化方法，其特征在于执行以下步骤：1)将位于船闸等待区的所有已登记船只作为优化过闸的对象；2)根据步骤1)中船只大小对船只进行分组，并对每组中船只进行编号；3)为位于等待区的船只安排若干总过闸方案，所述总过闸方案由多个单次过闸方案组成；4)运用迭代算法计算步骤3)中各方案的时间成本；5)选择步骤4)中迭代计算的时间成本最小结果作为步骤1)中船只过闸方案。2.根据权利要求1所述的船闸的过闸优化方法，其特征在于：根据登记船只的大小信息将步骤1)中船只进行分组，分别为数组A、数组B和数组C，分别对应大型船只、中型船只和小型船只；对数组A、B、C中船只按到达船闸的先后顺序编号。3.根据权利要求2所述的船闸的过闸优化方法，其特征在于：计算不同方案的所有船只通过时间的算式如下，T(A,B,C)=min(a,b,c)∈X(Σi≤af(A(i),A)+Σi≤bf(B(i),B)+&Sig...

【专利技术属性】
技术研发人员：王迅，丰玮，
申请(专利权)人：王迅，王溯，
类型：发明
国别省市：江苏;32