李皓[1]2001年在《长江叁峡五级船闸运行控制系统评估与仿真》文中研究指明本论文所研究的课题是受长江叁峡水利工程建设委员会横向课题的委托。为了保证五级船闸系统在建成后能安全稳定地运行，需要对一些关键技术进行预先研究，诸如：控制系统设计方案的可靠性问题、运行控制过程的仿真以及图像显示技术。为此进行了以下的工作： 1．首次提出了应用故障树分析法（FTA）对五级船闸控制系统设计方案进行可靠性分析和评估，得到故障树分析图。以此图为基础，计算出了系统在不同控制方案时的平均无故障时间（MTBF），并对主要元器件进行重要度计算，比较出它们对系统故障的影响程度。由此得出了提高系统可靠性的几个主要结论。 2．提出了采用演绎法分别建立叁峡五级船闸控制系统的连续模型和离散模型，并进行仿真研究，得到每个闸室的水位变化图、船只的行程图以及船闸的利用率等指标。 3．在以上连续模型与离散模型的基础上，采用Visual Basic 6.0开发出叁峡五级船闸运行控制系统的仿真演示系统，能逼真地演示出船只在正常或故障时的过闸情况。 本项研究成果己通过了长江叁峡委员会的评审，为叁峡五级船闸的后期建设提供了依据。
王博[2]2011年在《基于服务质量的船闸调度仿真研究》文中进行了进一步梳理水利设施给国家带来巨大经济和社会效益的同时,也给水路运输带来一些负面的影响。叁峡大坝是我国西部重要水利枢纽工程,叁峡船闸作为该工程的通航枢纽,其通过能力直接决定了长江中上游的通航能力。船闸有限的通过能力和快速增长的过闸需求之间的矛盾日益突出,只有有效的调度手段才可能真正提高船闸的通过能力,因此船闸调度的相关研究是前瞻而又十分有必要的。安全和效率作为航运的两大主题,但又相互牵制。一味地追求通过能力往往会事与愿违。例如为了提高通过能力放弃一些安全性原则会大大增加事故发生的几率,使得枢纽断航,招致巨大损失。而过分强调安全,导致船舶长时间待闸,日积月累,这不仅会给这些船舶所有者带来经济损失,同时,也会造成大量能源的浪费和环境的污染。为此,本文将将服务质量概念引入到船闸调度系统中,通过对原有SERVQUAL的5个属性、22个项目的适当修改,构建了适用于船闸的SERVQUAL差距模型。通过调研叁峡船闸通航现状,在分析船舶过闸运行机制及船舶到闸规律的基础上,本文设计了计算机仿真软件,为船闸调度给出决策支持。软件在Microsoft Visual Studio2008的.NET环境中开发,基于消息机制的离散事件系统结构设计出船闸调度仿真软件,实现了整个系统的高效运行。最后论文研究船舶下水过闸案例,对两种调度方案进行了仿真,得到优选方案。这些成果可以帮助操作管理人员理解复杂的调度问题,在保证一定服务质量前提下,实现船舶通过能力的提升。
王澎涛[3]2016年在《基于进化算法和气象信息的叁峡—葛洲坝通航调度研究》文中认为随着我国经济的发展,近年来长江及相关支流的船舶数量与日俱增,河道交通压力日益增大,因此叁峡大坝和葛洲坝在长江航运中扮演着愈发重要的角色。自两坝实行联合统一通航调度以来,叁峡通航管理局将两坝进行统一调度、联合运行。本文在原有对两坝联合通航调度研究的基础上,进一步研究了气象信息对调度计划的影响,并对两坝联合通航调度模型进行了补充完善。首先,本文建立了气象信息的数学模型,将气象信息表示成一种时间和空间的二维正态分布概率模型。然后,本文构建了气象信息影响单个船舶停航模型,通过该模型来计算单个船舶的停航时间。基于气象影响船舶停航模型,本文接着建立了考虑气象信息的两坝联合通航调度的多目标模型:同时考虑闸室面积利用率最大化和船舶待闸时间最小化。最后,本文改进了原始SPEA2算法:改进了环境选择策略、加入了局部搜索策略、将外部种群更新策略变为基于到第k个个体欧式距离。为验证气象模型对两坝通航调度的合理性以及算法改进措施的有效性,本文最后任意选取了两坝系统一个调度周期内的船舶申报信息,用ISPEA2算法对考虑气象信息的两坝通航调度模型进行了仿真计算。本文的仿真计算研究了气象对两坝通航调度的影响以及SPEA2算法改进措施的有效性。计算结果显示气象模型能反映气象对两坝调度的影响,并且ISPEA2算法能够得到合理的两坝调度计划。本文通过各算法计算结果的对比,显示SPEA2算法改进措施能改善问题的计算结果。本文还增加算例研究了闸室编排算法对两坝调度问题的影响,通过两种闸室编排算法的对比显示了闸室编排对两坝调度问题影响很大。
张华勤[4]2012年在《叁峡船闸通航安全应急反应系统关键技术研究》文中指出叁峡船闸是全国最大的船闸,叁峡大坝蓄水构建后,叁峡坝区的通航条件、通航设施也发生了很大变化。随着西部大开发战略的实施和长江航运的快速发展,叁峡通航的安全、快速、畅通成为了社会关注的焦点问题。无论是从叁峡枢纽安全生产工作的需要看,还是从未来叁峡库区所面临的水上交通日益繁忙形势,以及社会与公众不断增强的环境意识和安全意识的角度来看,深入开展叁峡船闸通航安全应急反应系统关键技术研究,全面提高叁峡船闸通航安全风险预测、应急反应和风险预警能力,是十分必要和紧迫的工作论文研究叁峡船闸通航安全应急反应系统关键技术,这对提高叁峡船闸通航安全事故应急反应预警能力,缩短应急反应时间,提高船闸安全应急救助的成功率,提高应急决策的科学性和搜救指挥效率,降低叁峡船闸安全应急搜救成本和风险,最大限度地减少人民生命、财产损失,保障叁峡船闸的安全畅通,充分发挥叁峡工程的航运效益,促进长江航运事业发展,都有十分重要的意义。本文首先介绍了目前叁峡船闸通航安全事故现状,以及叁峡船闸通航安全管理现状,根据资料得出叁峡船闸(包括引航道水域)中存在的风险源,涉及船舶、船闸设施、自然环境条件等多个方面,按照上述风险源存在场所的不同,将它们进行分类。在此基础上,对叁峡船闸安全事故风险成因进行分析,建立了叁峡船闸安全事故致灾机理模型。叁峡船闸通航安全事故风险评价模型的构建主要采用了主流的风险评价技术中的层次分析法,该方法是一种定性与定量相结合的多目标决策分析方法,在权重确定中有广泛应用。根据建立的模型得出事故风险排序为：船舶事故风险>船闸事故风险>安全与应急管理风险>航道事故风险,前叁项事故风险种类应该得到特别关注。在对叁峡船闸通航安全事故分析的基础上展开研究的,主要的研究内容是叁峡船闸通航安全事故的应急反应预案应如何编制,主要研究了反应预案的组织体系的构成单位、反应预案体系的四个实体模块、反应预案体系的指挥构架、反应预案体系的文件构成、反应预案体系的适用范围,并分析了如何对叁峡船闸通航安全应急反应预案进行编制。
倪鹏[5]2008年在《风险管理技术在叁峡船闸通航安全应急反应关键技术研究中的应用》文中研究表明目前,学术界对于风险管理理论的研究正在不断的发展中,研究人员提出了很多新的管理方法并将其应用于实践。作为连通长江上下游航运咽喉的叁峡船闸,通航环境复杂多变,涉及可变因素较多,极易诱发各类通航安全事故,较容易产生风险。采用恰当的方法,应用风险管理技术对叁峡船闸通航安全事故风险进行研究,保证其安全运行和通航船舶的航行安全,对保障长江航运“黄金水道”的安全畅通和叁峡库区经济发展具有十分重要的意义。本文阐述了风险定义、风险管理流程以及风险评估方法等风险管理技术的研究和发展动态,对各类风险分析、评估方法和工具进行了分析,并结合本项研究工作的实际情况,确定了危险检查法、专家调查法、故障树法、情景分析法、层次分析法等风险评估理论方法;针对叁峡船闸通航安全事故风险,进行了包括事故风险规划、风险识别、定性与定量风险分析、风险应对、风险监测与控制等在内的系统性风险评价,通过事故风险的概率分布、历史资料统计、理论分布分析等方法,对所有不确定性和事故风险要素全面系统的分析了风险发生的概率和对船闸通航安全的影响程度,并通过层次分析法和事故树分析法,对主观性和客观性风险进行了比较分析和综合评价,完成了对叁峡船闸通航安全事故风险的分类与分级,建立了叁峡船闸通航安全事故风险识别、监控与评价模型;通过采用情景分析法对叁峡船闸通航安全事故的扩散路径和影响进行了分析;给出了叁峡船闸通航安全事故应急预案体系构架与方法;在实证基础上,通过对通航安全事故“成因机理—发展过程—预警控制”的机理性分析、过程性分析,以及关于事故起源、发展方式、过程,以及各种可能后果影响的机理性研究,提出了可操作性强、能够识别、防止和回避叁峡船闸通航事故风险,并将危机所造成危害限制在最低限度的叁峡船闸通航安全事故预警与防控管理体系建设方案。
王忠民[6]2006年在《叁峡船闸运行工艺流程计算机仿真系统开发与应用》文中研究指明1 概述长江叁峡水利枢纽永久性连续五级船闸(简称“叁峡船闸”)是当前世界上唯一的双线连续五级船闸。叁峡船闸每线由12套人字闸门、12套反弧型阀门、2套平板型辅助阀门及其启闭机协同工作。由于叁峡水利枢纽设计通航水位的可变幅度为40m(135m-175m),叁峡船闸设计了叁种运行级数 (叁级运行、四级运行、五级运行)和两种输水方式(补水和不补水)共10种运行方式的组合,以适应叁峡大坝“围堰发电期”、“运行初期”和“运行后期”等不同时期、不同水位条件下的通航需要。《叁峡船闸运行工艺流程计算机仿真系统》的开发目的是用于叁峡船闸复杂运行工艺的研究与教学培训。
陈晓关[7]2006年在《提高叁峡船闸通航能力的研究》文中指出船闸通过能力提高是一个现实存在着的，而且理论上尚不存在成熟解决方法的问题。本研究运用与前人不同的观点、思路和方法，通过优化探讨研究叁峡船闸通过能力的提高问题。船闸的实际通过能力不是固定值，并说明有别于其设计值，从而开拓问题解决的思路。有别于固守设计通过能力的不实际比较之中。通过能力供给与需求平衡的思路分析船舶过闸与船闸伺服的相互作用，从而建立提高通过能力的准确的解决方法。有别于动态规划与模拟方法状态辨识或模拟精度的限制。本研究的方法：其一，运用排队论方法，分析船舶过闸随机过程与船闸伺服过程，从而得以建立需求与伺服对应关系：其二，成功地分解船闸伺服过程的控制变量，通过对各个分解变量的优化，达到对伺服过程的流程整体优化控制；其叁，根据分解变量的特征，对各个分解变量分别采用不同优化方法：二维离散排序、最短路径(图论)、线性规划优化。在研究思路与解决现实问题方法上，本研究着眼于现实问题，而不是套用固定的模型。从上述观点、思路和方法中，本研究建立了船闸TBC模型，(因数据资源限制)有选择地将TBC分解为船闸闸室平面布局、过闸时间叁个控制变量(模型)。建立叁个优化目标：通过货载量最大、通过船舶数量最多、通过时间最短。本研究分别建立VASC(VSCAMC，VSCAMV VSCAMT)、DPS模型，通过模拟(缺乏足够估计样本)与优化，计算得到提高船闸通过能力的最优解即船闸运行的控制因素的最优值。由此，推荐船闸最优运行的建议。供参考。本研究从经济学、交通工程、运筹学和工程设计四个层面，分析并探讨船闸通过能力提高问题。本论文内容编排顺序是：背景(为说明区别于自动控制，增加扩大了背景篇幅)、建立总体模型、分解成子模型、估计、在不同目标下优化子模型、优化计算结果、建议。
施泽军[8]2008年在《船舶标准化对集装箱码头生产作业影响研究》文中研究指明集装箱码头生产作业系统,是指在一定的集装箱码头空间里,由集装箱、船舶、装卸搬运机械、泊位、堆场、道路、人员等若干相互制约的动态要素构成的有机整体。集装箱码头,作为集装箱运输系统的枢纽,对加强国内、国际间的贸易往来与提高集装箱运输系统的运输效率具有极其重要的作用。本文结合人机交互简单,具有强大动画显示功能的计算机仿真软件flexsim,针对九龙坡集装箱码头建立了计算机仿真模型,对集装箱码头生产运作系统进行了深入的研究,为九龙坡集装箱码头设备配置的决策提供了意见。本文首先回顾了国内外码头的研究动态,介绍了国内外集装箱码头仿真技术应用的现状,然后介绍了我国长江干线特别是长江上游集装箱船舶的标准化工作进程,接着介绍了集装箱码头作业系统,包括其组成和特点,以及其装卸工艺、作业流程、操作原则,集装箱码头系统的性能评价指标等,并结合重庆九龙坡集装箱码头结构形式的特点,特别介绍了我国内河集装箱港口的生产作业特点。之后介绍了系统仿真的相关知识,特别是与集装箱码头生产作业紧密联系的离散事件仿真相关知识。通过对九龙坡集装箱码头现场的考察及相关资料的搜集,以九龙坡集装箱码头为原型,根据其集装箱码头生产作业的特点与作业流程的要求,针对本模型的特点,说明了模型的结构和仿真目标,在保持模型主要特点和功能的前提下对模型进行了必要的抽象和简化,然后借助仿真软件flexsim,建立了九龙坡集装箱码头生产作业系统的计算机仿真模型,并利用码头的实际营运数据验证了仿真模型的可靠性。最后分别对在100TEU、150TEU、200TEU、300TEU级别到达船型情况下,4辆、5辆及6辆装卸集卡数情况下以及码头前沿前排堆场是否采用单独堆场龙门吊情况下的各种方案码头整体工作效率和各设备的使用率情况做了仿真实验分析,为码头的实际生产运作提出了意见,为生产实际提供了决策基础。
侯坤超[9]2017年在《基于船型标准化的船闸调度仿真优化研究》文中指出内河航道与港口构成了完整的内河航运体系,共同决定着内河航运的整体运行效率。作为内河航道重要的通航设施——船闸在发挥改善航道条件、防洪抗旱等重要作用的同时,也制约着内河航运的发展。近年来,随着船舶过闸需求增加,船闸拥堵现象愈加严重,船舶滞留时间变长,航运成本大幅增加。船闸成为内河航运的薄弱环节,提升船闸通过能力已是当前亟待解决的问题。通过优化调度策略及编排方法在一定程度上能提升船闸通过能力。然而我国内河船型杂乱,优化调度策略及编排方法对船闸通过能力的提升有限,为此交通运输部针对内河船舶实施船型标准化,规范船舶主尺度。但目前有关船型标准化对船闸通过能力提升的研究仅限于定性分析,缺少定量研究。因此,本文在优化调度策略的基础上,通过实例分析定量研究了船型标准化率对船闸通过能力的影响。首先,本文总结国内外船闸通过能力研究成果。在对船闸通过能力计算公式中各要素梳理的基础上,系统地分析了影响船闸通过能力的因素进而确定通过能力评价指标,同时介绍我国船型标准化工作现状。然后,构建船闸编排模型,介绍用以求解该模型的快速编排算法。为解决船舶过闸时重点船舶需优先调度的问题,引入由静态权重与动态权重组合而成的船舶综合权重的概念,提出用于计算船舶综合权重的方法。在此基础上,以闸室面积利用率为优化目标,以综合权重为约束,构建船闸调度优化模型。总结了船舶过闸流程,针对船舶过闸流程建立船闸作业系统仿真模型。考虑到仿真模型无法实现船闸的编排优化,因此将优化模型内嵌于仿真模型中,构建船闸作业系统仿真优化模型。最后,以叁峡北线船闸为研究对象进行实例分析,应用船闸作业系统仿真优化模型研究不同调度策略对船闸通过能力的影响,并定量分析船舶标准化程度对叁峡船闸通过能力的影响。通过定量研究船型标准化对船闸通过能力的影响能够为船型标准化工作的推进、船闸实际通过能力及服务质量的提升提供理论依据;为决策者制定实施目标与相关政策提供科学支撑。
肖恒辉[10]2008年在《叁峡—葛洲坝联合通航调度问题的研究》文中提出随着系统规模和复杂程度的不断增加,大规模复杂的调度问题已经成为热门的研究课题,本文以“叁峡-葛洲坝水利枢纽通航调度系统工程”项目为工程背景,对具有不确定性的网络调度问题进行了探讨,并对这类调度问题的建模和优化进行了研究。长江叁峡河段(庙河至中水门)全长59公里,是叁峡-葛洲坝梯级枢纽所在的航道,这是长江“黄金水道”的咽喉部分。叁峡-葛洲坝梯级枢纽是一个有机的整体,要充分发挥该水域的航运能力就必须对两坝的通航设施(包括叁峡大坝的双线五级船闸和葛洲坝的叁线单级船闸)和所有过坝船舶实行统一的通航调度管理。叁峡-葛洲坝联合通航调度能有效发挥“黄金水道”咽喉部分的通航能力,这将为我国长江航运带来重大的经济效益。本论文借鉴了调度问题上已有的研究工作和通航部门的调度经验,对具体的系统工程问题提出了全面有效的模型和方法,进而为交通运输中的公路、铁路、航空、航运的调度提供了新的思路和研究方法。为了高效实施两坝联合通航调度,以及为叁峡-葛洲坝水利枢纽通航调度系统的设计和改进提供理论依据,文本工作着力于联合通航调度的数学模型、联合通航调度的调度策略、不确定性下的滚动时窗调度、闸外编排和计划调整等问题的研究。本文的主要研究工作如下:(1)研究了联合通航调度系统,建立了数学模型,定义了目标函数和相应的约束条件,本文将联合调度系统的数学模型归结为一个多目标规划问题。求解叁峡--葛洲坝两坝联合调度模型就是根据船舶流序列生成时间表序列,从这个意义上看,这是个时间上的scheduling问题。由于船舶需要编排到船闸之中,根据时间表序列对二维空间(船闸闸室)进行排档(排档结果包括船舶在船闸内的位置信息),即空间上的bin packing问题。二者耦合在一起是一个非常复杂的组合优化问题,具有强NP-hard的复杂度,并且在实际的通航调度系统中变量结构相当复杂,因此精确优化算法是不现实的,针对调度模型的目标和约束条件本文采用逐步最优化算法POA(Progressive Optimality Algorithm),它是求解多阶段决策问题的一种方法,采用多层循环迭代寻优的策略,适合于多约束的时间表问题的求解。(2)设计了两坝联合调度最优策略。从船闸的分布来看,五个船闸构成一类网络结构,这类网络系统之间通过船舶流来连接,叁峡两线船闸和葛洲坝叁个船闸又因地理位置而分别绑定。两坝间距为38公里,距离“不近”也“不远”。从两坝之间距离“不近”来看,调度策略归结可为分坝调度,其特点是两坝分坝调度,其性质接近船闸的现场调度,因此其优点可以尽量发挥两坝的分坝通过能力,其缺点是两坝间衔接不够,通常会使得两坝间船舶大量积压;从两坝之间距离“不远”来看,调度策略归结可为集中调度,即统一编制调度计划,其优点是计划衔接和两坝间衔接合理,其缺点是受通过能力小的一坝约束,使得整体通过能力受到影响。本文正是针对两种调度模式进行比较分析,根据调度实际情况,引入了两坝间的面积缓冲和待闸时间的惩罚,得出了两坝联合调度最优策略—集中协调结合两坝分坝实施的策略。(3)提出了滚动时窗调度。本文通过混沌时间序列分析的小数据量方法对船舶的历史过闸数据进行计算,得出了船舶过闸的混沌特性,根据混沌时间序列的短期预报方法,获得了能保证调度计划准确性的预测时窗范围。借鉴滚动调度的思想,根据混沌时间序列预报提供的参考时窗,设计了滚动时窗调度。通过实验分析,结果表明滚动时窗调度切实可行,合适时窗的滚动调度得出的过闸计划和船舶的实际过闸记录更为接近,因此滚动时窗调度可以生成更准确的调度计划来指导船舶的现场调度。(4)从全流程调度来看,为了优化船舶现场调度,本文提出了闸外编排和计划调整的概念。分析了船舶在进闸调度中的操作流程,考虑了调度的安全性和船舶进闸耗时,建立了闸外编排的数学模型,设计了相应的启发式求解算法,将模型的目标和约束条件通过启发式方法生成船舶在闸外的排序法则。在现场调度中,计划调整的操作主要用来帮助现场船舶调度的优化和应急,相对闸外编排而言,计划调整是一种闸内编排。通过实验表明闸外编排和计划调整切实可行,考虑了船舶进闸时间和安全性原则,可以提高日开闸次数,可以生成安全高效的进闸方案。最后本文介绍了作者作为项目负责人设计和开发的长江叁峡通航管理局的“叁峡—葛洲坝水利枢纽通航调度系统工程应用软件开发项目(包括系统软件)”。在实际的航运调度管理系统中包括计划编制子系统和信息管理子系统,本章从系统设计和实现的角度给出了系统的体系结构和工程应用。结合了联合通航调度模型、调度策略和算法、滚动时窗调度,以及闸外编排和计划调整这些理论的联合调度系统,经过两年的正式运行检验,表明调度系统及其相应的调度模型与调度策略具有很好的普适性,很好地实现了理论和工程实践相结合。研究叁峡—葛洲坝水利枢纽通航调度问题解决了工程应用中的实际问题,也为这类带有不确定性的网络调度问题提供了一定的研究方法。
参考文献：
[1]. 长江叁峡五级船闸运行控制系统评估与仿真[D]. 李皓. 西北工业大学. 2001
[2]. 基于服务质量的船闸调度仿真研究[D]. 王博. 武汉理工大学. 2011
[3]. 基于进化算法和气象信息的叁峡—葛洲坝通航调度研究[D]. 王澎涛. 华中科技大学. 2016
[4]. 叁峡船闸通航安全应急反应系统关键技术研究[D]. 张华勤. 武汉理工大学. 2012
[5]. 风险管理技术在叁峡船闸通航安全应急反应关键技术研究中的应用[D]. 倪鹏. 北京邮电大学. 2008
[6]. 叁峡船闸运行工艺流程计算机仿真系统开发与应用[C]. 王忠民. 船闸科技2002-2005年度优秀论文集. 2006
[7]. 提高叁峡船闸通航能力的研究[D]. 陈晓关. 武汉理工大学. 2006
[8]. 船舶标准化对集装箱码头生产作业影响研究[D]. 施泽军. 重庆交通大学. 2008
[9]. 基于船型标准化的船闸调度仿真优化研究[D]. 侯坤超. 大连理工大学. 2017
[10]. 叁峡—葛洲坝联合通航调度问题的研究[D]. 肖恒辉. 华中科技大学. 2008
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