面向单向航道通航能力的船舶减速概率

为研究船舶减速对单向航道通航能力的影响,分析单向航道船舶交通流的特征,提取船舶减速的影响因素。采用数学语言对船舶减速的边界条件进行描述,通过概率计算构建船舶减速概率模型,通过仿真试验对船舶减速概率模型予以验证。试验结果表明:船舶减速概率模型能表征航道在正常通航状态下的船舶减速概率,进一步将理论模型与仿真结果进行对比分析,找出航道内发生船舶减速连锁效应的临界点,可将船舶到达率和船舶速度标准差控制在临界范围内,从而保障航道的通航能力。

单向航道船舶进港次序与泊位分配协同优化

为提高单向航道离散泊位港口的服务水平,研究船舶进港次序和泊位分配的协同优化。考虑船舶进出港及泊位作业的实际约束,以计划期内所有船舶的锚地、泊位等待成本、滞期成本和偏离成本之和最小为目标,构建了一个混合整数规划模型,结合问题特征设计了引入禁忌搜索算法的和声搜索算法进行求解。算例结果给出了计划期内每艘船舶的进港次序和靠泊泊位,并通过与单独优化方案的对比和不同规模算例求解效果的分析,验证了模型和算法的有效性;分析进出港时段变动对船舶作业成本的影响,确定不同船舶抵港规模下的最佳进出港时段长度,为单向航道港口时长设置提供借鉴。

沿海集装箱港区单向航道服务水平研究

提出沿海航道服务水平和航道利用率的概念来确定集装箱港区单向航道扩建时机。首先分析航道服务水平的影响因素,并建立对应仿真模型,得到不同通航历时下的泊位数与航道利用率曲线;利用数学方法分析泊位数与航道利用率的关系;最后基于航道利用率划分服务水平等级,确定航道扩建时机。实例证明,基于航道利用率的航道服务水平可用于确定扩建时机,并对其他专业化港区有一定借鉴作用。

单向航道散货港口船舶调度优化

为提高单向航道散货港口的泊位利用率,研究多港池的散货港口船舶调度优化问题。考虑船舶间需保持安全航行距离、进出港时段交替条件和成簇进出港规则等现实约束,以进港船舶总等待时间最小为目标,构建了混合整数线性规划模型。基于问题的特点,设计了启发式规则与模拟退火算法相结合的混合算法进行求解。在数值实验中分别将该算法的结果同下界值和两种现实调度方案对比。结果表明,运用混合算法求解的结果与下界值的平均相对偏差为5. 28%,较两种现实调度方案的目标值优化率提升显著,且平均泊位优化率分别为6. 74%和4. 71%,验证了方案及算法的有效性。

单向航道下连续泊位分配与船舶调度集成优化

为改善单向航道连续泊位港口的运营效率,研究泊位分配与船舶进出港调度集成优化。考虑潮汐、进出港时段交替与偏好泊位的影响,建立0-1整数线性规划模型,以船舶偏离偏好泊位成本和滞期成本为优化目标,确定各艘船舶的靠泊位置与进出港时刻。针对问题情境和其特有的约束条件,将原数学模型通过Dantzig-Wolfe分解方法分成主问题模型和子问题模型,提出了满足问题特性的分支定界和列生成相结合的精确型分支定价算法。在列生成算法中,给出了适合本问题的列选取策略;在分支定界算法中,设计了广度优先策略来提升求解效率。采用多组算例来验证了方案与算法的有效性,并通过不同规模算例分析了进出港时段长度变化对方案的影响,可为港口的实际作业安排提供参考。

单向航道运营期间抓斗船边坡安全避让施工技术

在单向运营航道疏浚拓宽施工中,抓斗船需在过往船舶通过时,提前起锚远离航道一侧进行避让,如频繁避让会严重降低抓斗船的生产效率。为此通过研发锚漂快速收回装置,结合抓斗船在边坡施工过程中的特点和海水流向的不同,在保证船舶安全及稳性的前提下,采取抛设单侧一字锚、不等距锚、等距抛锚等工艺,降低避让对施工效率的影响。经过现场实践证明,该施工工艺可有效提高抓斗船在该种工况下的施工效率。

单向航道港口拖轮配置仿真优化

为更好地指导港口拖轮的配置,以拖轮的闲置率和客户满意度为评价指标,提出以拖轮作业总成本最小为目标的单向航道港口拖轮配置仿真优化模型,模型由拖轮作业仿真模块和拖轮作业调度优化模块组成。首先,优化模块基于嵌入启发式规则的混合遗传算法生成新的拖轮作业调度可行方案,并将其输入到仿真模块;其次调用仿真模块计算拖轮的闲置率和客户满意度;最后对可行方案进行分析,并筛选出最优方案。通过算例验证了模型的有效性,为单向航道港口的拖轮配置优化提供依据。

单向航道约束下的港口自动指泊系统

针对连续型泊位分配的多港池港口船舶调度问题,重点考虑单向航道下船舶进出港的影响,同时兼顾潮汐因素对大型船舶进出港的影响、船舶靠离泊条件、港内装卸成本等因素,以港口有效泊位利用率最大化和成本最小化为综合目标,构建二维装箱模型。根据船舶进出港的约束条件,利用启发式规则产生初始解,通过单独或整体移动策略以及同步移动策略实现种群更新,并设计混合算法求解出规定时间内船舶进出港计划。经过唐山港的实际测试和使用,自动指泊系统有效地提升了港口的运行效率并节约了港口运营成本。

基于航道与泊位资源协调调度的船舶交通优化

将港口航道与泊位资源协调利用,可最大限度地提高港口运营效率。对此,以所有船舶总在港时间和等待时间最少为目标,建立基于单向航道的多目标船舶调度优化模型。根据港口不同区域的交通流特征,建立初始化约束、流量转换约束、时隙分配约束和泊位冲突消解约束等多个约束模型。设计多目标遗传算法进行求解,并设计有针对性的模拟场景进行验证;以港口某一繁忙时段的20艘船舶为例,进行调度试验。最终得到8个Pareto最优解和2个目标的最优解:总调度时间为2.618 6 h,添加惩罚后总等待时间为23.012 4 h。结果表明:该模型及算法给出的调度方案能有效提高船舶的调度效率。

航道通过能力的计算方法

目前国内关于航道通过能力方面的研究成果较多,但未能形成被业界广泛认可的计算方法。基于对相关研究成果的分析认为,采用"利用率法"计算航道通过能力较为简便可行,并分别推导出适用于单向、双向和复式航道的通过能力计算公式,可供今后同类航道工程的设计参考。

基于改进灰狼算法的港作拖轮调度研究

在船舶大型化的发展以及港口资源日益紧张的趋势下,拖轮调度作为减少港口拥堵与节约港口资源的重要手段,成为当前亟待解决的问题。通过以拖轮空驶燃油成本与拖轮助航燃油成本为目标函数,构建多停泊基地条件下的多目标拖轮调度模型,提出一种混合小生境灰狼算法(Hybrid Niche Grey Wolf Optimization,HNGWO)进行求解,针对拖轮调度问题的整数规划特点引入交叉修正更新策略,以加强算法的收敛性能,最后分别采用CPLEX、GA、PSO、GWO、HNGWO对多规模算例的求解结果进行对比分析。结果表明,HNGWO相比于GA、PSO的最优值平均优化比例可达5.07%,相比于GWO的收敛速度平均优化比例为13.23%,并输出中等规模下的收敛曲线与最优调度方案甘特图,直观展示了改进算法的求解效果与收敛速度,为提高港口通行效率与经济效益提供了参考方案。

沿海港口深水航道选线及设计主要参数研究

为推动沿海港口深水航道建设水平的提高,保证大型船舶的航行安全,针对现行的《海港总平面设计规范》实施的局限性,西部交通建设科技项目"沿海港口深水航道选线及设计主要参数研究"对沿海港口深水航道选线原则、航道尺度参数确定方法及航道通过能力计算方法进行了深入研究。本篇对该项目研究的主要内容及研究成果进行推介,以期为沿海港口深水航道建设及设计提供参考与借鉴。

港口主航道船舶分道通航的探讨

近几年来,随着宁波港的不断发展,大型船舶进出宁波港的数量上升速度迅猛,虾峙门等的单向航道已经与宁波港的发展不相适应,航道管理也分工不明确,船舶作业效率低下,进出港航道交错,容易造成危险。因此文中针对宁波港的航道通航任务日益繁重,提出了虾峙门航道分道通航的思想与方案,以此来解决航道船舶的通航压力,促进宁波港乃至周边区域的协同发展。

考虑前导船影响传递性的船舶安全间距计算及软件设计

为了降低船舶在航道内的通航风险,提升船舶通航效率,基于跟驰理论,构建了考虑前导船影响传递性的船舶安全纵距计算模型,引入风流载荷对模型中的参数进行优化,并开发了安全间距计算软件,可快速实现不同船舶、风速、流速等情况下跟驰船舶安全间距的计算.将该模型应用到船舶在东营港区航道单向行驶时安全间距计算中,结果表明:应用该模型确定船舶安全间距,可在保证船舶安全航行的前提下提高航道的利用率,充分利用航道资源,验证了模型的有效性与可信度.

基于模拟退火多种群遗传算法的港口船舶调度优化

为协调港口航道与泊位资源,提高港口船舶调度效率,从单向航道出发,根据先后调度的2艘船舶的进出港方向和所停靠泊位的远近区分两船间的相对关系,建立以总等待时间最少为目标的调度优化数学模型。设计适用于港口船舶调度优化的模拟退火多种群遗传算法(Simulated Annealing and Multiple Polulation Genetic Algorithm,SAMPGA),模拟某港口不同调度规模的船舶进行仿真试验,与先到先服务规则(First Come First Served,FCFS)和简单遗传算法(Simple Genetic Algorithm,SGA)进行比较,证明SAMPGA在解决航道和泊位协调调度问题上的适用性。结果表明:在现有的调度规则下对航道和泊位进行协调调度能减少船舶的等待时间和总调度时间,但实际调度规则需要考虑的限制因素更多,需对模型作进一步优化。

拖轮动态调度的混合演化策略算法设计

针对单向航道港口,采用基于时间窗口的滚动调度策略对拖轮作业动态调度问题进行研究。以拖轮最大作业时间最小化为目标,采用滚动时序的方法构建动态调度模型。利用基于3种不同局部搜索策略的混合演化策略算法对该模型进行优化求解,设计个体修正方法,保证所有个体在优化过程中均为可行解。算例分析结果表明,该策略在收敛速度和求解结果方面较传统粒子群算法、模拟退火算法及基本演化策略算法更优,在3种不同的局部搜索策略中,基于互换操作的局部搜索策略对算法性能的优化更加理想。通过一系列对比实验对算法的参数设置进行分析研究。

天津港引航事业在前进

引航员是行使国家领海主权,保证船舶进出港口安全的重要岗位。它对港口生产任务的完成发挥着重要作用。引航员责任重大,工作艰苦。他们不但要有船舶航海操纵的科学知识和外语水平,熟练的操船技术水平。还要具备良好的身体素质。引航工作不分昼夜;要与风浪搏斗;要过晕船关;要经常吃不上饭、睡不了觉;要爬软梯、走跳板、练站功;

埃及新苏伊士运河正式开通 每年为埃及增收80亿美元

8月6日,埃及新苏伊士运河正式开通。未来8年,每天通过苏伊士运河的船只将在现有数量基础上翻番,每年为埃及带来的收入也将升至130多亿美元。埃及政府官员认为,新苏伊士运河将使埃及复兴,同时也将对地区局势产生影响。政府募集85亿美元修运河8月6日,埃及政府在港口城市伊斯梅利亚举行盛大仪式,庆祝新苏伊士运河开通,多个国家政要出席。

考虑潮汐的多港池港口船舶调度优化

针对多港池港口船舶调度优化问题,重点考虑大型船舶乘潮进出港口的影响,兼顾单向航道下进出港船舶间需保持安全航行距离、进出港时段交替条件及连续泊位靠泊限制等现实约束,以所有船舶总等待时间最小为目标,构建了混合整数线性规划模型.基于船舶调度问题的特点,提出了启发式规则,将原问题分解为五个子问题进而获得初始解,并设计了改进和声搜索算法求解.在数值实验中,将该算法的求解结果同下界对比,平均相对偏差为2.19%,且求解耗时均少于1分钟,验证了算法的有效性;将方案的求解结果同两种现行调度规则对比,不同算例规模下平均目标值优化率分别为13.30%和27.35%,可显著提高港口船舶服务效率,验证了方案的有效性.

考虑减载移泊的散货港口船舶调度优化

为提高散货港口的服务水平,充分利用现有泊位资源,研究了采用减载移泊策略的散货港口船舶调度优化问题;考虑大型船舶减载移泊对散货港口船舶调度的影响,以船舶进出港次序、移泊次序和移泊位置为决策变量,以进出港船舶总等待时间最小为目标函数,构建了混合整数线性规划模型;基于模型特点设计了混合算法,给出了生成初始种群的启发式规则,提出了新种群的邻域构造策略,并在模拟退火算法中引入有效的改进措施;为验证方案及其算法的有效性,对比了基于实际调研资料设计的方案与采用模型和算法优化的方案,并分析了船舶乘潮比和进出港时段长度对方案优化结果的影响。研究结果表明:与采用先到先服务思想和贪婪策略的2种现行船舶调度方案相比,所得方案的平均优化率分别为11.07%和9.84%;船队规模从20艘增加到50艘时,混合算法的求解耗时均在2min以内,且所得目标函数值与下界的平均相对偏差为6.92%;随着船舶乘潮比的增加,方案优化率和目标函数值先呈指数趋势增长,而后趋于平稳,乘潮比为50%左右时出现拐点;随着进出港时段长度的增加,方案优化率和目标函数值呈"M"形趋势变化,且在进出港时段长度为130min左右时方案优化效果最为显著,表明船舶调度优化模型与混合算法可行。