一種多線并列船閘聯(lián)合調(diào)度模擬及分析方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多線并列船閘聯(lián)合調(diào)度模擬及分析方法，包括以下步驟：一）確定船閘聯(lián)合調(diào)度模擬的初始條件；二）確定航行路線和潛在沖突區(qū)位置；三）建立船閘運(yùn)行狀態(tài)數(shù)學(xué)模型；四）建立船隊(duì)運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型；五）船閘運(yùn)行效率以及沖突區(qū)交通狀況分析。本發(fā)明將船舶過閘調(diào)度視為船閘和船舶兩個(gè)對象的運(yùn)行問題，并以此來構(gòu)建船閘運(yùn)行狀態(tài)數(shù)學(xué)模型和船隊(duì)運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型，兩個(gè)模型利用調(diào)度條件來進(jìn)行相互約束，用于多線并列船閘運(yùn)行狀態(tài)和航行沖突區(qū)交通狀況分析時(shí)，可以計(jì)算分析多線并列船閘聯(lián)合調(diào)度過程中，船閘與船閘、船閘與船舶、船舶與船舶間的相互影響，為多線并列船閘聯(lián)合調(diào)度過程中的交通組織提供可靠的參考依據(jù)。
【專利說明】一種多線并列船閘聯(lián)合調(diào)度模擬及分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水運(yùn)交通領(lǐng)域，特別涉及一種船閘交通組織仿真模型。
【背景技術(shù)】
[0002]船閘是天然河流梯級渠化工程廣泛采用的一種通航設(shè)施，對促進(jìn)我國內(nèi)河航道等級的提升，保障高等級航道網(wǎng)建設(shè)的順利推進(jìn)發(fā)揮了重要作用。以往由于航道條件的制約，內(nèi)河貨運(yùn)量少，樞紐建設(shè)的大多為單線船閘，雙線和多線并列船閘少，布置也多采用獨(dú)立型式，如葛洲壩三座船閘分開布置，I號船閘位于大江右岸，2號船閘位于三江右岸、3號船閘位于三江左岸。由于各船閘的航路獨(dú)立，運(yùn)行時(shí)的相互干擾小，交通組織相對簡單。
[0003]近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，內(nèi)河貨運(yùn)量迅速增長，在主要的水運(yùn)通道上正進(jìn)行廣泛的船閘擴(kuò)能工作，多線并列船閘逐漸增多，甚至出現(xiàn)了并列的四線船閘。在多線船閘并列布置時(shí)，由于各船閘的航路存在交叉，進(jìn)出各船閘的船舶間存在相互干擾，給船舶的航行造成了潛在的安全隱患，交通組織問題相對復(fù)雜。同時(shí)，與運(yùn)河相比，天然河流中船舶航行受水流條件影響較大、船舶航行受控性相對較差，且船型較為復(fù)雜，也增加了船閘交通組織的難度。
[0004]對于船閘的交通組織問題，一般采用仿真軟件通過構(gòu)建仿真模型來進(jìn)行研究。不過在以往的研究中，由于船閘的交通流簡單，研究更多地關(guān)注閘室的排擋問題，很少關(guān)注多線并列船閘的多級調(diào)度問題，更沒有涉及到船閘附近的交通流沖突問題。同時(shí)，在以往的船閘交通組織仿真中，一般采用基于事件過程的方法，船舶的調(diào)度過程與船閘的運(yùn)行過程都同時(shí)包含在一個(gè)模型中，模型的體系復(fù)雜，也增加了模型調(diào)試及修改工作的難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種多線并列船閘聯(lián)合調(diào)度模擬及分析方法，該方法能夠模擬多線并列船閘的多級調(diào)度，再現(xiàn)調(diào)度過程中船閘附近的交通流沖突，從而為多線并列船閘聯(lián)合調(diào)度過程中的交通組織提供可靠的參考依據(jù)，并且該方法的模型體系簡單，便于調(diào)試和修改。
[0006]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)航路規(guī)則是:一種多線并列船閘聯(lián)合調(diào)度模擬及分析方法，包括以下步驟:
[0007]一)確定船閘聯(lián)合調(diào)度模擬的初始條件，包括航路條件、船舶調(diào)度條件和船閘運(yùn)行條件；
[0008]I)航路條件為:根據(jù)多線并列船閘上、下游錨地間的通航水流條件情況、船閘口門區(qū)及連接段的航路交叉情況，以及其它通航限制性因素，確定多線并列船閘上、下游錨地間船舶的定線制方案，以及在該方案下，船舶潛在的航線交叉方式；
[0009]2)基本的船舶調(diào)度條件為:由遠(yuǎn)及近從靠船設(shè)施上向多線并列船閘逐級調(diào)度；
[0010]3)船閘的運(yùn)行條件為:在滿足安全性要求的條件下，將船閘的運(yùn)行看作是一個(gè)連續(xù)的過程，該過程包括10個(gè)狀態(tài)，即開下閘門、下行出閘、上行進(jìn)閘、關(guān)下閘門、灌水、開上閘門、上行出閘、下行進(jìn)閘、關(guān)上閘門和泄水；但是在下列條件下，需要延遲上閘門和下閘門的開啟:①共用引航道的另一個(gè)船閘已經(jīng)開門；②共用引航道的另一個(gè)船閘處于出閘狀態(tài)；③共用引航道的另一個(gè)船閘處于進(jìn)閘狀態(tài)該船閘對應(yīng)的靠船段處于補(bǔ)船狀態(tài)共用引航道的另一個(gè)船閘對應(yīng)的靠船段處于補(bǔ)船狀態(tài)；
[0011]二)確定航行路線和潛在沖突區(qū)位置
[0012]根據(jù)步驟一)確定的航路條件，進(jìn)一步確定多線并列船閘上、下游錨地間船舶的進(jìn)出閘航行路線，每個(gè)船閘上、下游的進(jìn)閘航行路線和出閘航行路線各為一條連續(xù)的多段線；將船舶的逐級調(diào)度過閘過程看作是一種在固定航行路線上的運(yùn)動(dòng)過程，船舶運(yùn)動(dòng)過程中的位置由該船舶與其對應(yīng)船閘間的距離確定，根據(jù)該種方法，給出由于航線交叉所形成的潛在沖突區(qū)距離各船閘的位置；
[0013]三)建立船閘運(yùn)行狀態(tài)數(shù)學(xué)模型
[0014]由步驟一)確定的船舶調(diào)度條件和船閘運(yùn)行條件，建立以船閘運(yùn)行條件和船舶調(diào)度條件為約束的船閘運(yùn)行狀態(tài)數(shù)學(xué)模型:
[0015]
【權(quán)利要求】
1.一種多線并列船閘聯(lián)合調(diào)度模擬及分析方法，其特征在于，包括以下步驟: 一)確定船閘聯(lián)合調(diào)度模擬的初始條件，包括航路條件、船舶調(diào)度條件和船閘運(yùn)行條件； 1)航路條件為:根據(jù)多線并列船閘上、下游錨地間的通航水流條件情況、船閘口門區(qū)及連接段的航路交叉情況，以及其它通航限制性因素，確定多線并列船閘上、下游錨地間船舶的定線制方案，以及在該方案下，船舶潛在的航線交叉方式； 2)基本的船舶調(diào)度條件為:由遠(yuǎn)及近從靠船設(shè)施上向多線并列船閘逐級調(diào)度； 3)船閘的運(yùn)行條件為:在滿足安全性要求的條件下，將船閘的運(yùn)行看作是一個(gè)連續(xù)的過程，該過程包括10個(gè)狀態(tài)，即開下閘門、下行出閘、上行進(jìn)閘、關(guān)下閘門、灌水、開上閘門、上行出閘、下行進(jìn)閘、關(guān)上閘門和泄水；但是 在下列條件下，需要延遲上閘門和下閘門的開啟:①共用引航道的另一個(gè)船閘已經(jīng)開門共用引航道的另一個(gè)船閘處于出閘狀態(tài)；③共用引航道的另一個(gè)船閘處于進(jìn)閘狀態(tài)該船閘對應(yīng)的靠船段處于補(bǔ)船狀態(tài)共用引航道的另一個(gè)船閘對應(yīng)的靠船段處于補(bǔ)船狀態(tài)； 二)確定航行路線和潛在沖突區(qū)位置 根據(jù)步驟一)確定的航路條件，進(jìn)一步確定多線并列船閘上、下游錨地間船舶的進(jìn)出閘航行路線，每個(gè)船閘上、下游的進(jìn)閘航行路線和出閘航行路線各為一條連續(xù)的多段線；將船舶的逐級調(diào)度過閘過程看作是一種在固定航行路線上的運(yùn)動(dòng)過程，船舶運(yùn)動(dòng)過程中的位置由該船舶與其對應(yīng)船閘間的距離確定，根據(jù)該種方法，給出由于航線交叉所形成的潛在沖突區(qū)距離各船閘的位置； 三)建立船閘運(yùn)行狀態(tài)數(shù)學(xué)模型 由步驟一)確定的船舶調(diào)度條件和船閘運(yùn)行條件，建立以船閘運(yùn)行條件和船舶調(diào)度條件為約束的船閘運(yùn)行狀態(tài)數(shù)學(xué)模型:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述多線并列船閘聯(lián)合調(diào)度模擬及分析方法，其特征在于，通過調(diào)整錨地的發(fā)船時(shí)機(jī)，來改善沖突區(qū)交通狀況，或是進(jìn)一步調(diào)整船閘運(yùn)行條件和船舶調(diào)度條件，來提高船閘運(yùn)行效率及改善沖突區(qū)交通狀況。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述多線并列船閘聯(lián)合調(diào)度模擬及分析方法，其特征在于，在所述步驟三)中，船閘運(yùn)行的狀態(tài)按實(shí)際運(yùn)行順序進(jìn)行排序。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述多線并列船閘聯(lián)合調(diào)度模擬及分析方法，其特征在于，在所述步驟四)中，將船隊(duì)的起始位置和目標(biāo)位置分別設(shè)定在不同的靠船設(shè)施上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述多線并列船閘聯(lián)合調(diào)度模擬及分析方法，其特征在于，在所述步驟四)中，船隊(duì)的起始位置和目標(biāo)位置按距離船閘的遠(yuǎn)近依次進(jìn)行排序。
【文檔編號】G06F17/50GK103559367SQ201310576938
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月13日
【發(fā)明者】張明, 馮小香, 李旺生, 郝品正, 普曉剛, 郝媛媛, 孔憲衛(wèi) 申請人:交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所, 天津水運(yùn)工程勘察設(shè)計(jì)院