考虑引航员拖轮调配的船舶交通组织优化

为解决限制性双向航道的船舶交通组织问题,提高港口通航效率,从应用需求出发,综合考虑了引航员、拖轮、潮汐、安全距离以及单双向航道中的交通冲突因素,以船舶总等待时间最小为优化目标,建立了混合整数规划模型。考虑到模型的特征,提出了改进差分进化算法(improved differential evolution,IDE)来解决该问题。经过不同规模算例的试验,将所得到的船舶调度结果与先到先服务和其他算法结果进行比较验证,模型和算法可以有效地为限制性双向航道提供船舶交通组织方案。

串行式混合类型航道船舶交通组织优化

随着港口航道类型逐渐向多样化、复杂化的混合类型趋势发展,港口交通问题愈发严峻。调研国内外港口混合类型航道,抽象出一种串行式简单混合类型航道作为研究对象。分析混合航道船舶交通状况,构建以单向/混合通航模式转化、混合航道异类子航道间通航模式切换、港池连接水域船舶交通冲突消解等为约束的串行式简单混合类型航道船舶交通组织优化模型。基于Spark并行计算框架,结合NSGA-II算法遗传操作天然并行性特点,提出一种Spark分布式多目标遗传算法,将全部种群分散在多节点上并行执行算法的遗传操作。实验表明,提出的算法具有较快的收敛速度和较好的稳定性,模型求解出的优化方案合理、有效。

黄骅港限制性双向航道船舶交通组织优化

为提高黄骅港煤炭港区船舶进出港作业效率,研究该港区在限制性双向航道通航模式下船舶交通组织优化问题。考虑船舶属性、船舶交通状况和航道存在的限制性关键航路风险点等因素,基于限制性通航/单向通航模式转换、限制性单/双向通航模式切换、关键航路风险点交通冲突消解、泊位冲突消解、船舶航行安全性和连续性等约束条件,构建以总船舶调度时间和总船舶等待时间最短为目标函数的限制性双向通航模式下船舶交通组织优化模型,并设计船舶航行时间挖掘算法获取模型的关键输入参数;提出一种改进的双链量子遗传算法(Improved Double Chain Quantum Genetic Algorithm,IDCQGA)高效地求解构建的优化模型;基于船舶交通仿真数据库进行验证。试验结果表明:该算法与常规遗传算法相比在全局寻优时,具有较快的收敛速度和较好的稳定性,模型求解出的最优方案总船舶调度时间和总船舶等待时间较先到先服务(First Come First Serve,FCFS)规则分别下降22.6%和30.8%,较先出后进(First out Last in,FoLi)规则分别下降26.3%和31.5%。

复杂水域船舶交通组织研究综述

船舶大型化、日益增大的船舶交通流和受多种因素影响的通航水域的复杂性,对海上船舶交通管理提出了更高要求。相对于需要巨大投资的通航水域“硬件”条件的改善,科学合理的船舶交通组织管理是保证船舶安全、缓解拥塞、提高航道通航效率的一种性价比高且实用的途径。因此,研究复杂水域的船舶交通组织具有重要的意义。从研究对象、内容、方法等方面梳理了复杂水域船舶交通组织的研究现状、分析了现有文献研究的特点以及取得的成果,并在此基础上结合实际需求从五个方面为下一步复杂水域船舶交通组织的研究方向提供了参考。

天津港进港主航道船舶交通组织调度建模研究

文中在分析天津港主航道现状的基础上,对其交通组织方式的改进提出一定的建议,并尝试以最小化船舶平均等待时间和最大等待时间为目标函数,以相邻两条船舶进入航道间隔、追越次数等参数为约束条件,建立船舶最优调度数学模型,为天津港船舶调度效率的提升提供理论参考。

散货港装船设备分配与船舶交通组织协调优化

针对装船设备利用率与船舶进出港效率不匹配的问题,提出了一种应用于散货港口的装船设备分配与船舶交通组织协调优化模型,同时设计了一种基于启发式筛选规则的多目标遗传算法(Multi-Objective Genetic algorithm based on Heuristic Screening Rules,MOGA-HSR)。该算法融合了单向航道的船舶交通组织规则以及船货匹配规则,使用一种自适应交叉及变异概率函数,加快了求解的收敛速度。以黄骅港煤炭港区为例设计仿真试验,结果表明,MOGA-HSR求得的船舶进出港总时间和船舶总等待时间比带精英策略非支配排序的遗传算法(Genetic Algorithm for Non-Dominated Sorting with Elitist Strategy,NSGA-Ⅱ)求解结果分别缩短2.7%和2.5%,比先到先服务(First Come First Service,FCFS)求解结果分别缩短38%和30.8%,验证了模型和算法的有效性。

宁波-舟山港蛇移门40万t航道工程设计

蛇移门航道位于宁波-舟山港北部海域,采用世界最大的矿石船作为设计船型,是我国第一条设计建成并投入运营的40万t航道。受周边岛礁和港口布局等限制,航道水流条件复杂,船舶航行及靠泊条件差,所在海域为舟山通航条件最为复杂的水域之一,航道设计难度大。经综合分析航道特点及难点,提出合理的船舶交通流组织和通航方式,结合船模试验进一步优化航道设计方案,经理论计算和实船通航分析确定船舶通航窗口期,并给出试运行期实时潮流监测方案。