一种单向航道船舶靠离泊规划算法的制作方法

技术特征：
1.一种单向航道船舶靠离泊规划算法，其特征在于，根据船舶装卸计划、生产作业条件及交通组织规则建立混合整数规划模型，合理规划船舶的靠离泊方案，具体包括以下步骤：s1，依据船舶量级，和通航规定，对船舶进行特征选择，优先级设置1-5级，强调船自身属性对船舶靠离泊的影响；s2，建立顺序惩罚矩阵，由船舶到港顺序及优先级得到理论靠离泊顺序；s3，对决策变量靠泊时间、离泊时间定义正负偏差变量，施加软约束，保证模型可行性与准确性；s4，根据不同约束条件的影响范围，寻找最优计算范围，将不同港池泊位进行划分，减少单船计算次数，提高运算速度；s5，针对港池、航道中船舶之间靠离泊的安全要求，根据船舶信息以及停靠泊位，得到靠离泊航行轨迹，综合分析任意两航行轨迹之间的相关性，将其转化为约束条件，保证航行过程中安全性；提高算法运行的速度，这里将原本应在程序中大量编写的约束条件转化为港池约束条件数据表，大幅降低了程序的冗长性，减少了程序内约束条件循环的次数。s6，选取三次hermite插值进行潮位处理，得到全时间段的逐分钟潮位表。将潮汐变化的影响转化为可通航时间段，遍历截取每艘船舶的每一段起始、结束时间点作为规划时间窗，乘潮靠离泊过程保证在可通航时间段内完成，并将其转化为线性约束，以此保证靠离泊过程中乘潮需求；s7，依据各船靠离泊过程中拖轮使用数量、起始时刻与靠离泊时间的关系，得到各船使用拖轮的开始、结束时间；考虑拖轮在任意两次靠离泊动态之间航行时间，通过线性约束保证拖轮高效完成各项计划，进而保证靠离泊计划对拖轮使用的需求；s8，移泊过程仅对港池内船舶进出港产生影响，针对移泊可能产生的安全问题，将其转化为移泊影响水域内安全保证问题，再根据船舶信息以及停靠泊位、移泊泊位，得到船舶航行轨迹，分析任意两航行轨迹之间相关性，作为基础信息，将其转化为线性约束保证航行过程中安全性问题。s9，依据上述约束条件，构建目标函数，α
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分别控制船舶靠泊时间、离泊时间与在泊作业时长在目标式中的权重；m
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为控制各约束项的虚拟变量，建立约束条件与目标函数间的关系；控制拖轮使用时间，将同一时段内拖轮分配使用效率最大化。设置以在港船舶等待时间最小、泊位利用率最高为求解目标，对模型进行求解。2.根据权利要求1所述的一种单向航道船舶靠离泊规划算法，其特征在于，所述建立混合整数规划模型是采用gurobi优化器进行模型求解。3.根据权利要求1所述的一种单向航道船舶靠离泊规划算法，其特征在于，所述s5中针对港池、航道中船与船之间靠离泊的安全问题不包括移泊过程。4.根据权利要求1所述的一种单向航道船舶靠离泊规划算法，其特征在于，所述将问题
转化为在港池、航道中任意两船靠离泊保证安全问题。具体解释为：任意a、b船，区别过程为，a船靠泊-b船靠泊，a船靠泊-b船离泊，在a船离泊-b船靠泊，a船离泊-b船离泊。5.根据权利要求1所述的一种单向航道船舶靠离泊规划算法，其特征在于，所述s7中通过线性约束保证拖轮有足够时间完成各项计划中约束条件有拖轮数量约束、每条拖轮工作一条船的弹性时间约束、多条拖轮工作时间相互不冲突约束。6.根据权利要求5所述的一种单向航道船舶靠离泊规划算法，其特征在于，所述多条拖轮工作时间相互不冲突约束包含有每一条拖轮作业对于不同船之间不冲突。7.根据权利要求1所述的一种单向航道船舶靠离泊规划算法，其特征在于，所述s8中移泊过程仅会对港池内船舶进出港产生影响，针对移泊可能产生的安全问题，将问题转化为在港池中任意船靠离泊与移泊保证安全问题。具体解释为：任意m船靠泊、n船离泊、q船移泊，区别过程为，m船靠泊-q船移泊，n船离泊-q船移泊。

技术总结
本发明公开了一种单向航道船舶靠离泊规划算法，根据单向航道安全航行规则，以提升通航效率、提高海港水域利用率为目标建立了混合整数规划模型，合理规划船舶靠/离泊时序，具体包括以下步骤：S1，对不同阶段的船舶进行分类，优先级设置1-5级。本发明针对港池、航道中船与船之间靠离泊的安全问题，将问题转化为在港池、航道中任意两船靠离泊保证安全问题，接着再根据船舶信息以及停靠泊位，得到靠离泊航行轨迹，分析任意两航行轨迹之间影响，作为基础信息，将其转化为线性约束保证航行过程中安全性问题，通过创建港口安全基础信息库，高效、准确表达在靠离泊过程中船舶在港池、航道中的相互影响，能够合理安排船舶靠离泊的时间，提高通航效率。通航效率。


技术研发人员：冒睿雯 吕可波 张振 郝泽瑄 孙洪涛 杨效禹 邹润泰
受保护的技术使用者：海博泰科技（青岛）有限公司
技术研发日：2022.07.31
技术公布日：2022/10/25