一种梯级枢纽通航联合调度方法技术

一种梯级枢纽通航联合调度方法，依据通航建筑物运行条件、运行方式、运行级数、开放时间，确定运行约束条件；构建梯级通航建筑物一定时间周期内通过量最大、上下游船舶交通流不均衡系数最小、船舶通过梯级枢纽用时最短的多目标值梯级枢纽联合调度模型；制定梯级枢纽联合调度方案；当多目标值梯级枢纽联合调度模型的参数随时间周期发生变化时，依据多目标值梯级枢纽联合调度模型的目标值，修正梯级枢纽联合调度方案。依据梯级枢纽联合调度方案，组织船舶安全有序通过梯级枢纽。本发明专利技术提供一种梯级枢纽通航联合调度方法，能够保证梯级枢纽通航设施运转均衡，有效提高通航效率。有效提高通航效率。有效提高通航效率。

【技术实现步骤摘要】
一种梯级枢纽通航联合调度方法


[0001]本专利技术涉及船闸通航调度
，具体涉及一种梯级枢纽通航联合调度方法。

技术介绍

[0002]受沿江经济发展和三峡蓄水成库对通航条件改善等方面因素影响，三峡通航发展迅猛。三峡船闸通航十年来，货物通过量年均增长约17％，葛洲坝船闸较通航初期通过量增长28倍。自2011年两坝船闸双双突破亿吨，三峡船闸通过量提前19年达到设计水平，此后船闸年通过量逐年攀升，过闸供需矛盾日益加剧，船舶高位待闸已成常态化。
[0003]尽管利用现代信息和管理技术提升了调度水平，但仍不能完全发挥两坝船闸通航效率。因此开展梯级枢纽通航联合调度方法研究，加强船舶交通流调控，对于建立“安全、畅通、高效、和谐”的三峡通航环境具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0004]为有效提高通航效率，保证梯级枢纽通航设施运转均衡，最大化发挥梯级枢纽通航设施综合通过能力和整体通航效益。本专利技术提供一种梯级枢纽通航联合调度方法，能够保证梯级枢纽通航设施运转均衡，有效提高通航效率。
[0005]本专利技术采取的技术方案为：
[0006]一种梯级枢纽通航联合调度方法，其特征在于包括以下步骤：
[0007]步骤一：依据通航建筑物运行条件、运行方式、运行级数、开放时间，确定梯级枢纽联合调度的运行约束条件；
[0008]步骤二：依据上述运行约束条件，构建梯级通航建筑物一定时间周期内通过量最大、上下游船舶交通流不均衡系数最小、船舶通过梯级枢纽用时最短的多目标值梯级枢纽联合调度模型；
[0009]步骤三：根据步骤二的多目标值梯级枢纽联合调度模型及其参数取值，制定梯级枢纽联合调度方案；
[0010]步骤四：当多目标值梯级枢纽联合调度模型的参数随时间周期发生变化时，依据多目标值梯级枢纽联合调度模型的目标值，修正梯级枢纽联合调度方案。
[0011]步骤五：依据梯级枢纽联合调度方案，组织船舶安全有序通过梯级枢纽，梯级枢纽联合调度方案包括梯级通航建筑物的运行方式及强度、闸(厢)次运行时间、船舶通过梯级通航建筑物次序和时间、锚地安排的船舶及数量。
[0012]所述步骤一中，
[0013]所述通航建筑物运行条件、运行方式、运行级数、开放时间因素为联合调度的常量，根据不同的梯级枢纽特征确定。
[0014]所述运行约束条件包括：船闸运行工况、通航环境、船流密度、船舶种类及载货属性、船舶吃水控制标准、坝间锚地容量、调度规则；
[0015]船闸运行工况、通航环境、船流密度、船舶吃水控制标准、船舶种类及载货属性、调
度规则、坝间锚地容量因素为联合调度的变量，根据现场实时运行情况确定，参数取值会随着现实情况的变化发生改变；
[0016]所述通航环境包括：风、雾、水位、流量、航道深度、航道宽度。
[0017]所述步骤二中，
[0018]上下游船舶交通流不均衡系数包括时间不均衡系数、方向不均衡系数，
[0019]时间不均衡是指船舶到达枢纽的时间有先后之分，方向不均衡是指枢纽上下游方向的船舶数量的区别。
[0020]所述步骤二中，多目标值梯级枢纽联合调度模型具体是：
[0021]在一个足够长的周期时间内，梯级枢纽的进口和出口的通过量都是一致的，故目标函数中的通过量可以看做单一枢纽的通过量；
[0022]设梯级枢纽按照水流方向有m个端口，梯级枢纽通过量P＝P1＝P2＝
…
＝P
m
；
[0023]根据《船闸总体设计规范》，船闸的通过能力P
i
＝nNG。其中：n为日平均过闸次数，N为周期内通航天数，G为一次过闸平均载重吨位；
[0024]在一个设定周期D内，设以一天为单位周期d，考虑运行效率等因素，充分利用坝间锚地，梯级枢纽的每个端口的通过量不一，所以单位周期内梯级枢纽通过量表示如下：
[0025][0026]则周期D内以梯级枢纽通过量最大为目标的函数可以表示为：
[0027][0028]其中，n
d
为d周期的过闸次数，G
d
为d周期的平均载重吨位；
[0029]船舶通过梯级枢纽用时，由船舶通过每个端口的时间T与端口之间的待闸时间ΔT构成，船舶通过每一个端口的时间包含：闸室开/关门时间t1、船舶进闸时间t2、闸室灌/泄水时间t3、船舶闸室间移泊/出闸时间t4和船舶进/出闸间隔时间t5；
[0030]船舶通过梯级枢纽用时按照枢纽运行方式分为两种情况：
[0031]枢纽单向运行时，船舶通过梯级枢纽端口i的用时可以表示为：
[0032]T
i
＝4t
i1
+t
i2
+2t
i3
+t
i4
+2t
i5
+ΔT
i
ꢀꢀ
(3)；
[0033]枢纽迎向运行时，上、下行两个闸次的船舶通过梯级枢纽端口i的总用时可以表示为：
[0034]T
′
i
＝4t
i1
+2t
i2
+2t
i3
+2t
i4
+4t
i5
+ΔT
i
+ΔT
i+1
；
ꢀꢀ
(4)；
[0035]则枢纽迎向运行时，平均每个闸次船舶通过梯级枢纽端口i的用时可以表示为：
[0036][0037]端口之间的待闸时间ΔT可以表示为：
[0038]设端口i的服务水平为C
i
＝C
ai
λ
i
，其中：C
i
为端口i设计服务水平，C
ai
为端口i日的最大服务水平，C
i
≤C
ai
，λ
i
为端口i服务水平系数，λ
i
≤1；
[0039]不同端口之间的服务水平之差为：
[0040]ΔC
i
＝C
i
‑
C
i
‑1ꢀꢀ
(6)；
[0041]其中C0＝0；
[0042]则不同端口之间的待闸时间:
[0043]其中T0＝0
ꢀꢀ
(7)；
[0044]单位周期内船舶通过梯级枢纽用时可以表示为：
[0045][0046]则周期D内以通过梯级枢纽用时最短为目标的函数可以表示为：
[0047][0048]时间不均衡系数η
t
为某方向上枢纽最大断面船舶流量P
max
与平均流量P
av
的比值:
[0049][0050]其中，P
av
≤P
max
；
[0051]方向不均衡系数η
f
可表示为：
[0052][005本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种梯级枢纽通航联合调度方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：依据通航建筑物运行条件、运行方式、运行级数、开放时间，确定梯级枢纽联合调度的运行约束条件；步骤二：依据上述运行约束条件，构建梯级通航建筑物一定时间周期内通过量最大、上下游船舶交通流不均衡系数最小、船舶通过梯级枢纽用时最短的多目标值梯级枢纽联合调度模型；步骤三：根据步骤二的多目标值梯级枢纽联合调度模型及其参数取值，制定梯级枢纽联合调度方案；步骤四：当多目标值梯级枢纽联合调度模型的参数随时间周期发生变化时，依据多目标值梯级枢纽联合调度模型的目标值，修正梯级枢纽联合调度方案。2.根据权利要求1所述一种梯级枢纽通航联合调度方法，其特征在于：还包括步骤五：依据梯级枢纽联合调度方案，组织船舶安全有序通过梯级枢纽，梯级枢纽联合调度方案包括梯级通航建筑物的运行方式及强度、闸次运行时间、船舶通过梯级通航建筑物次序和时间、锚地安排的船舶及数量。3.根据权利要求1所述一种梯级枢纽通航联合调度方法，其特征在于：所述步骤一中，所述通航建筑物运行条件、运行方式、运行级数、开放时间因素为联合调度的常量，根据不同的梯级枢纽特征确定；所述运行约束条件包括：船闸运行工况、通航环境、船流密度、船舶种类及载货属性、船舶吃水控制标准、坝间锚地容量、调度规则；船闸运行工况、通航环境、船流密度、船舶吃水控制标准、船舶种类及载货属性、调度规则、坝间锚地容量因素为联合调度的变量，根据现场实时运行情况确定，参数取值会随着现实情况的变化发生改变；所述通航环境包括：风、雾、水位、流量、航道深度、航道宽度。4.根据权利要求1所述一种梯级枢纽通航联合调度方法，其特征在于：所述步骤二中，上下游船舶交通流不均衡系数包括时间不均衡系数、方向不均衡系数，时间不均衡是指船舶到达枢纽的时间有先后之分，方向不均衡是指枢纽上下游方向的船舶数量的区别。5.根据权利要求1所述一种梯级枢纽通航联合调度方法，其特征在于：所述步骤二中，多目标值梯级枢纽联合调度模型具体是：在一个足够长的周期时间内，梯级枢纽的进口和出口的通过量都是一致的，故目标函数中的通过量可以看做单一枢纽的通过量；设梯级枢纽按照水流方向有m个端口，梯级枢纽通过量P＝P1＝P2＝
…
＝P
m
；根据《船闸总体设计规范》，船闸的通过能力P
i
＝nNG；其中：n为日平均过闸次数，N为周期内通航天数，G为一次过闸平均载重吨位；在一个设定周期D内，设以一天为单位周期d，考虑运行效率等因素，充分利用坝间锚地，梯级枢纽的每个端口的通过量不一，所以单位周期内梯级枢纽通过量表示如下：则周期D内以梯级枢纽通过量最大为目标的函数可以表示为：
其中，n
d
为d周期的过闸次数，G
d
为d周期的平均载重吨位；船舶通过梯级枢纽用时，由船舶通过每个端口的时间T与端口之间的待闸时间ΔT构成，船舶通过每一个端口的时间包含：闸室开/关门时间t1、船舶进闸时间t2、闸室灌/泄水时间t3、船舶闸室间移泊/出闸时间t4和船舶进/出闸间隔时间t5；船舶通过梯级枢纽用时按照枢纽运行方式分为两种情况：枢纽单向运行时，船舶通过梯级枢纽端口i的用时可以表示为：T
i
＝4t
i1
+t
i2
+2t
i3
+t
i4
+2t
i5
+ΔT
i
ꢀꢀꢀ
(3)；枢纽迎向运行时，上、下行两个闸次的船舶通过梯级枢纽端口i的总用时可以表示为：T
′
i
＝4t
i1
+2t
i2
+2t
i3
+2t
i4
+4t
i5
+ΔT
i
+ΔT
i+1
；
ꢀꢀꢀꢀ
(4)；则枢纽迎向运行时，平均每个闸次船舶通过梯级枢纽端口i的用时可以表示为：端口之间的待闸时间ΔT可以表示为：设端口i的服务水平为C
i
＝C
ai
λ
i
，...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐俊麟，冯小检，南航，李然，刘莹，张煜，刘振嘉，黄绍文，赵尊荣，兰毓峰，张杰，
申请(专利权)人：长江三峡通航管理局，
类型：发明
国别省市：