船闸一次过闸平均吨位计算模型

为研究内河船闸通过能力,对其关键参量一次过闸平均吨位的计算方法进行改进,建立了基于船舶吨位与面积关系的一次过闸平均吨位计算模型.结合实测资料,对模型的船舶吨位与面积关系以及闸室利用率进行了分析.船舶吨位与面积关系可采用线性、二次多项式等函数进行回归分析得到,闸室利用率可采用其年平均值,一般在0.5~0.7之间.验证表明:该模型结构简单,能够得到令人满意的结果;较之规范(JTJ305—2001)推荐的方法,回避了过闸设计船型的选取及其组合等不确定性因素,能够动态地反映船舶大型化和标准化趋势的影响,根据实际或预测的船舶平均吨位即可连续计算一次过闸平均吨位,为船闸通过能力计算提供了新思路.     

优化输水方式提高三峡船闸通过能力措施研究

探讨了三峡船闸四级运行方式下二闸首作为首级运行时一闸室水体波动特性;阐述了波动形成的机理,分析了二闸首阀门运行方式对一闸室波动的影响;提出了满足一闸室待闸安全要求的阀门开启方式;通过实船试验检验了一闸室待闸船舶停泊条件,总结了一闸室待闸调度方式。运行实践表明,三峡船闸完建期实行四级运行方式下,将下行船舶由靠船墩移至一闸室满闸室待闸,可提高船闸日均通过闸次近3个,通航效益明显。     

基于蚁群算法的船舶过闸计划优化模型

针对船舶过闸计划生成的难题,提出了基于蚁群算法的船舶过闸计划生成方案,建立了船舶过闸排档问题的优化模型(包括目标函数和约束条件),给出了基于蚁群算法的船舶排档问题求解算法和船舶过闸排档计划生成的蚁群算法的构造过程,包括信息素策略、概率转移策略、约束条件的处理和算法步骤.依据该算法并结合三峡南线船闸的实际调度数据,给出了实验结果,证明船舶过闸计划生成方案是有效的.     

船闸扩容中非矩形闸室的船舶编排方法设计

为解决通航能力不足带来的问题,老龄船闸需要进行扩容,而一些船闸扩容后闸室形状变为不规则形状.为提高闸室面积利用效率,设计不同的船舶编排方法并进行优化.构建船舶交通流、船舶调度和闸室排挡等仿真模型,并设计一种船闸仿真原型系统进行验证.以洪江船闸扩容工程为实例,利用开发的仿真系统对非矩形闸室的船舶编排优化方法进行测试和评价.本文研究对于非矩形闸室编排调度有较强的理论和实用价值.     

繁忙船闸的船舶待闸时间分析与估算

为了反映内河船闸的服务质量,并为船闸工程的经济评价提供基础数据,以目前国内仅有的京杭运河施桥船闸多年运行实测资料为例,统计分析了繁忙船闸的船舶待闸时间特点,并基于G/G/1排队模型,建立了估算繁忙船闸船舶待闸时间的近似数学模型.结果表明:该繁忙船闸的船队待闸时间主要分布在16 h以内,单机船的待闸时间主要分布在6 h以内或者14～22 h之间;船舶待闸时间的长短不仅与其交通负荷有关,还与船舶到闸和过闸的离散程度有关;模型能够合理地给出船舶的平均待闸时间,而且船舶待闸时间的理论分布与实测数据吻合程度良好.说明该模型是可靠的,能够用来估算类似繁忙船闸的船舶待闸时间.     

三峡出闸船舶航速分布规律与预测应用

为监控出闸船舶的异常航速、科学调度出闸船舶、提高船舶出闸效率和保障船舶出闸安全,研究了三峡出闸船舶航速分布规律与预测应用问题.以船舶AIS(automatic identification system)统计数据为基础,通过直方图方法分析了船舶离闸距离、船舶尺度与船舶出闸航速之间的关系,在此基础上,利用80％的AIS数据建立了基于BP(back propagation)神经网络的船舶出闸航速预测模型,并以20％的AIS数据对船舶出闸航速预测模型予以验证,最后通过案例阐释航速预测模型的应用.结果表明:该模型预测航速的平均误差为6.7％,对预测航速和实际航速进行单因素方差分析,两组数据并无显著性差异.可见基于BP神经网络的船舶出闸航速预测模型可以应用于船舶出闸航速预测.     

三峡永久船闸决策支持系统研究

三峡永久船闸决策与仿真系统是用于模拟船闸运行调度过程的一套系统。闸室编排调度是一个NP-完全问题，首先建立解决该问题的数学模型，然后提出一个优化算法，有铲地解决闸室面积利用率和过闸船舶优先级之间矛盾的问题，最后用试验数据说明该算法可提高三峡船闸编排调度的效率。     

船舶出闸管理仿真平台框架及关键技术研究

虚拟仿真具有表达直观、信息量大、综合性强的优势,逐渐在通航管理系统中得到关注。该文从系统应用的角度提出了船舶出闸管理虚拟仿真平台的基本框架,研究了基于数字高程数据、遥感影像数据地形与地物建模技术,重点探讨了在船闸特殊环境下闸室内船舶定位技术及实时数据融合处理技术。以三峡船闸为例,并通过集成水文、气象等要素构建了船舶过闸管理虚拟仿真平台原型系统,采用的技术对于虚拟仿真在行业的应用是非常有益的探索。     

基于ARIMA-KF模型的船舶系统设备状态参数预测

针对目前大多数预测模型在船舶智能运维领域应用过程中存在的预测精度偏低、模型不易构建等问题,提出了自回归积分滑动平均模型(Auto-Regressive Integrated Moving-Average Model,ARIMA)和卡尔曼滤波(Kalman-filter,KF)相结合的船舶系统设备状态参数组合预测模型—ARIMA-KF模型。该模型首先构建了自回归积分滑动平均(ARIMA)单步和多步预测模型;然后利用卡尔曼滤波(KF)算法对ARIMA预测模型参数值进行寻优,得到ARIMA-KF组合预测模型;最后,基于组合模型对船舶海水冷却系统状态参数进行预测,将预测值与实船获取的实际值进行对比及误差分析。结果表明,采用基于ARIMA-KF组合模型比单一的ARIMA模型预测精度提高3%左右。研究结果对船舶系统设备的健康管理和视情维修具有一定的指导意义。     

基于SIVAK的三峡船闸通过能力仿真

基于仿真软件SIVAK建立三峡船闸仿真模型,分析船舶的待闸时间,研究过闸调度策略.运用先到先服务(FCFS)调度方式和现实中过闸船舶编排调度方式,分别对三峡船闸通过能力进行仿真,得到两种调度的仿真结果.对比结果表明,运用FCFS调度方式可以明显缩短船舶待闸时间,增加过闸船舶数量,提高船闸通过能力,提升船闸服务质量.     

快通系统排队问题的建模与多目标优化

为减少游乐场游客排队时间并提高其满意度,通过改进通道设计和增加团体游客类型等因素建立快通系统模型,并对其进行多目标优化.首先以平均等待时间、平均逗留时间和游客满意度为因子建立评价系统,并进一步提出初始多目标模型;然后通过改进通道设计和增加现实约束条件,建立了多目标优化模型并给出模拟求解算法;最后仿真结果表明所建立的优化模型能够大大减少游客等待时间并提升满意度.     

港口服务系统的计算机仿真研究

把港口生产视为随机服务系统,建立了模拟港口营运状况的计算机仿真系统。港口吞吐量,航船的平均等时间,平均服务时间和平均排队长度等港口营运参数的模拟计算值与实际统计值基本一致,表明该仿真系统能够客观反映港口的实际营状况,可为港口建设和发展提供决策依据。     

平面移动式立体车库动态库位分配策略建模与仿真

平面移动式立体车库在车位分配过程中存在顾客排队等待时间过长，车辆出入库效率低下的局限性。为减少顾客等待时间，提高立体车库服务效率，提出一种动态库位分配策略：以蜻蜓算法优化的BP神经网络模型预测车辆的停留时间，并根据车辆停留时间对车库车位进行区域选择，最后利用禁忌搜索算法搜索出该区域内最适宜的车位位置。同时，将顾客平均等待时间，平均等待队长，平均服务时间和车库运行能耗作为评价指标与现有库位分配优化方式进行对比分析，仿真结果表明：该策略能够更为有效地减少顾客等待时间，提高立体车库整体作业效率。     

基于遗传算法的电梯群控鲁棒优化模型

针对电梯群控调度过程中交通流不确定的问题,建立了鲁棒优化模型,利用遗传算法对所建模型进行求解.对于不确定线性优化问题,研究了不确定集的选择以及模型鲁棒对等式转化方法.仿真实验中,利用电梯群控虚拟仿真环境对鲁棒优化调度算法在不同交通流下进行了验证.以300人/15 min的混合交通流模式为例,鲁棒优化算法的平均候梯时间比静态分区算法降低12.77 s;平均乘梯时间比最小等待时间算法降低9.7 s;电梯启停次数比静态分区算法少8次.实验结果表明,鲁棒优化调度算法对不同交通模式具有更好的适应性,可以减小交通流不确定性的影响,提高电梯群控调度性能.     

填碴与船闸边墙相互作用力的反演与预测

以现场量测到的填碴与船闸边墙间的接触压力为依据，用动态建模反算填碴与船闸边墙之间的相互作用力的变化规律，以此对船闸进行应力应变分析与预测，为船闸的正常运营提供超前预报。     

基于装卸协同作业的集装箱码头集卡调度及配置优化

为研究集装箱码头集卡线路优化问题,在待装集装箱船舶与待卸集装箱船舶同时作业情况下,研究集卡的运输路径,建立集卡行驶路径最短的优化模型,并对优化模型进行数值试验,在合理时间内获得了最优结果.在此基础上以岸桥等待时间最短估算作业需要配备的最佳集卡数量.该模型和方法为码头集卡线路优化问题提供了决策支持.     

考虑不均匀发车间隔的公交网络时刻表优化模型

公交网络时刻表设计就是通过优化各线路车次的发车时间,使不同线路的车辆协同到达换乘站点,以方便乘客换乘.研究了不均匀发车间隔情况下公交网络时刻表设计问题.使用数学不等式描述了乘客的换乘等待时间,构建了以最小化乘客总换乘等待时间为目标的混合整数规划模型,分析了该模型的计算复杂性和可行解的空间结构特征.基于模型特征分析,设计了能缩减求解空间的预处理方法.采用CPLEX优化软件对预处理后的模型进行求解.通过计算不同算例,验证了求解方法和模型的有效性.     

基于滚动时域控制的轨道交通车站单站限流策略研究

针对部分高负载节点车站存在站台拥挤的问题,建立数学模型优化乘客的平均等待时间,制定相应限流策略。以乘客在车站各处的等待时间最小为优化目标,进站口单位时间的限流人数作为决策变量,通过乘客在车站中不同位置的行为特征,制定站台容量、列车容量、限流区域3个约束条件,同时设计了基于滚动时域控制的算法进行模拟计算。结果表明,该算法较于一般的限流策略,在超限次数和超限人数上都有较大优势,能够在保证站台安全性的前提下,在繁忙时期有效减少超限次数,站台超限人数降低9%,并将乘客出行的总延误时间降低11%。该研究可为城市轨道交通限流提供有效参考。