基于仿真优化的三峡-葛洲坝联合调度模型与算法

摘要

三峡—葛洲坝联合通航调度系统是长江三峡河段上特有的内河航运调度系统，随着长江中上游航运的日益繁忙，三峡大坝和葛洲坝必将为这一水域的通航瓶颈，要充分发挥该水域的航运能力就必须对两座大坝的通航设施和所有过坝船舶实行统一的通航调度管理，设计稳定高效的调度算法是实现联合通航调度的关键。
　　 论文研究了联合通航调度系统，将联合通航调度归结为一个多目标规划问题，建立了数学模型，以平均闸室面积利用率、平均船舶待闸时间与船舶权重的乘积之和与船闸运行成本为系统的目标函数，并设定了船舶通航以及船闸的一些基本约束。
　　 求解三峡-葛洲坝联合调度模型就是根据船舶流序列生成开闸时间表和船舶排档计划。
　　 影响船舶权重的因素很多，且部分因素会随着时间及外部环境的变化而变化，因此需要把船舶过坝权重属性分为静态和动态两个部分。根据船舶的基本信息，进行二进制编码，获得船舶的静态权重。然后考虑船舶的动态属性，根据船舶的静态权重和待闸时间，建立了动态权重评价模型，最终求得船舶的综合权重。
　　 论文在分析仿真优化的特点与难点的基础上，提出了一种基于仿真优化的启发式智能算法。优化问题的决策变量为每个站点每个计划期内总的开闸次数、开闸的时间点、参与调度的船舶排档情况。应用遗传算法和蚁群算法对各决策变量的取值进行优化组合，得到决策变量的可行解，把它们作为仿真模型的输入参数，仿真模型的输出与历史最优输出进行比较，直到满足寻优条件。
　　 论文采用Matlab 来对船舶调度模型进行仿真优化。实验结果表明，论文设计的优化调度方案是可行且有效的，算法求解质量高，计算速度快，适应性强，为三峡-葛洲坝联合调度计划的生成、优化和改进，提供了一种新的方法。