【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及港口管理和海上交通運(yùn)輸，具體而言，尤其涉及一種混合場(chǎng)景下海上自主水面船舶泊位分配方法。
技術(shù)介紹
1、目前港口泊位分配問題(bap)已得到較多研究，尤其在載人船舶的泊位分配優(yōu)化和港口資源調(diào)度方面取得了顯著進(jìn)展。傳統(tǒng)泊位分配策略大多采用固定泊位模式，即根據(jù)船舶類型分配特定泊位，并不適應(yīng)mass與載人船舶混合運(yùn)營場(chǎng)景。在這種情況下，傳統(tǒng)泊位分配策略難以滿足mass和載人船舶共用泊位資源的需求，導(dǎo)致港口泊位利用效率較低，增加了船舶停泊等待時(shí)間和運(yùn)營成本。
2、mass的發(fā)展使得自主泊位分配需求逐漸增加，但現(xiàn)有研究多聚焦于mass的自主導(dǎo)航、避障和航行路徑優(yōu)化等方面，未能深入探索mass的泊位分配策略。極少數(shù)文獻(xiàn)涉及mass泊位分配，例如通過優(yōu)化泊位分配和航速減少燃料消耗和延遲成本，但仍未能解決mass和載人船舶共用泊位資源的協(xié)同分配問題。
3、當(dāng)前，少數(shù)港口嘗試?yán)貌糠州d人船舶泊位停泊mass，但并未針對(duì)mass與載人船舶混合停泊進(jìn)行系統(tǒng)化研究，特別是缺少能夠適應(yīng)不同船舶類型共用泊位的策略和模型，現(xiàn)有泊位調(diào)度模型無法滿足mass與載人船舶的協(xié)同運(yùn)營需求。在mass與載人船舶的混合場(chǎng)景下，如何通過合理分配泊位提高港口泊位利用效率仍是未解的難題。
4、綜上所述，mass的自主導(dǎo)航和安全性等方面研究已取得顯著進(jìn)展，尤其在路徑規(guī)劃和避障等方面展示了良好的應(yīng)用前景。然而，泊位分配問題，特別是mass與載人船舶混合運(yùn)營場(chǎng)景中的泊位分配，仍缺乏足夠的研究。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路<
1、根據(jù)上述提出的mass與載人船舶混合運(yùn)營場(chǎng)景下的泊位分配技術(shù)問題，提供一種混合場(chǎng)景下海上自主水面船舶泊位分配方法，以提升港口泊位的利用效率和整體運(yùn)營效益。本專利技術(shù)建立的混合整數(shù)規(guī)劃模型不僅可以實(shí)現(xiàn)泊位資源的最優(yōu)配置，降低船舶在港口的運(yùn)營成本，還可以通過有效的泊位分配策略促進(jìn)mass與載人船舶的協(xié)同作業(yè)，提高港口的運(yùn)營效率。此外，通過敏感性分析，能夠評(píng)估不同數(shù)量的mass專用泊位對(duì)船舶停靠總成本的影響，為港口在面對(duì)船舶類型、泊位資源和運(yùn)營需求的變化時(shí)提供科學(xué)決策支持。
2、本專利技術(shù)采用的技術(shù)手段如下：
3、一種混合場(chǎng)景下海上自主水面船舶泊位分配方法，包括：
4、s1、將港口停泊的泊位類型分為a類和b類，其中，a類泊位指?jìng)鹘y(tǒng)泊位-僅能滿足載人船舶停靠；b類泊位指混合型泊位-同時(shí)滿足mass和載人船舶的停靠要求；同時(shí)可以預(yù)見在未來很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，載人船舶的數(shù)量還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過mass的數(shù)量：a類泊位的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于b類泊位；
5、s2、當(dāng)港口的a類泊位數(shù)量完全能夠滿足載人船舶停靠使用時(shí)，設(shè)計(jì)mass與載人船舶分離式泊位分配策略；
6、s3、當(dāng)港口的a類泊位數(shù)量不能夠滿足載人船舶停靠使用時(shí)，設(shè)計(jì)mass與載人船舶混合式泊位分配策略。
7、進(jìn)一步地，所述方法還包括假設(shè)的步驟，具體假設(shè)如下：
8、假設(shè)mass和載人船舶之間以及與港口管理系統(tǒng)之間的通信是可靠的，沒有丟包、誤碼或延遲；
9、假設(shè)mass專屬泊位中的港口設(shè)備和泊位結(jié)構(gòu)能夠適應(yīng)載人船舶的停靠和裝卸需求；
10、假設(shè)所有海上船舶，無論是載人船舶還是mass，都嚴(yán)格遵守與航行和停靠相關(guān)的所有法規(guī)和規(guī)章制度；
11、假設(shè)研究對(duì)象為離散型動(dòng)態(tài)bap，所有船舶的到港時(shí)間和裝卸時(shí)間已知；
12、假設(shè)分離式泊位和混合式泊位的物理因素可以滿足并服務(wù)所有到港的適任船舶；
13、假設(shè)泊位偏好體現(xiàn)在普通泊位與專用泊位之間；
14、假設(shè)所有船舶的裝卸作業(yè)在船舶靠泊之后立即執(zhí)行，忽略部分設(shè)備適配過程的時(shí)間，且每艘船舶的貨物裝卸時(shí)間是固定的；
15、假設(shè)每艘船舶在完成貨物裝卸后立即離開港口；
16、假設(shè)在泊位分配執(zhí)行期間，環(huán)境因素如風(fēng)速、流速和其他海洋條件是已知并且相對(duì)穩(wěn)定的。
17、進(jìn)一步地，步驟s2，具體包括：
18、s21、根據(jù)分離式泊位分配的場(chǎng)景，構(gòu)建一個(gè)以成本和時(shí)間為優(yōu)化目標(biāo)的多目標(biāo)數(shù)學(xué)模型，以分別優(yōu)化a類和b類泊位的分配策略，多目標(biāo)數(shù)學(xué)模型如下：
19、
20、
21、其中，c1和c2分別表示這兩部分成本，并作為主要目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化；b表示港口泊位集合，b＝{b_1,b_2,...b_m}，b_m表示港口泊位總數(shù)；i表示某港口到港船舶集合，i＝{i_1,i_2,...i_m}，i_m表示到港船舶總數(shù)；il表示某港口到港mass集合，il＝{il_1,il_2...il_n})，il_n表示到港mass總數(shù)；ci(op)表示載人船舶i在港單位時(shí)間運(yùn)營成本，單位為萬元；ci(run)表示massi在港單位時(shí)間運(yùn)營成本，單位為萬元；ci(handling)表示載人船舶i在普通泊位進(jìn)行裝卸作業(yè)時(shí)單位時(shí)間裝卸成本，單位為萬元；ci(load)表示massi在mass專屬泊位進(jìn)行裝卸作業(yè)時(shí)單位時(shí)間裝卸成本，單位為萬元；hi表示船舶i在普通泊位的裝卸時(shí)間，單位為小時(shí)；yir表示0-1變量，若船舶i在某港口泊位r靠泊，則yir＝1，否則yir＝0；bir表示船舶i在某港口泊位r的開始實(shí)際靠泊時(shí)間；ai表示載人船舶i的到港時(shí)間；
22、s22、為提高泊位利用率，設(shè)計(jì)改進(jìn)的優(yōu)化模型，在目標(biāo)函數(shù)中增加泊位空閑時(shí)間目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)t3，最大限度地減少泊位空閑時(shí)間，其中涉及的在港時(shí)間包括：靠泊等待時(shí)間、錨泊時(shí)間和裝卸時(shí)間；泊位空閑時(shí)間目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)t3如下：
23、
24、其中，bjr表示船舶j在某港口泊位r的開始實(shí)際靠泊時(shí)間；zi，j，r表示0-1變量，若船舶i，j在某港口泊位r靠泊，且i早于j靠泊，則zi，j，r＝1，否則zi，j，r＝0；
25、s23、根據(jù)上述描述及參數(shù)與決策變量，將多目標(biāo)優(yōu)化模型表示為如下的目標(biāo)函數(shù)：
26、[model1]minc＝c1+c2+t3
27、其中，目標(biāo)函數(shù)model?1用于最小化所有船舶在規(guī)劃期天數(shù)內(nèi)的船舶停靠總成本；
28、s24、為目標(biāo)函數(shù)設(shè)定約束條件，如下：
29、約束一：
30、約束二：
31、約束三：
32、約束四：
33、約束五：
34、約束六：n≤n(max)
35、約束七：
36、約束八：
37、約束九：
38、約束十：
39、約束十一：
40、約束十二：
41、約束十三：
42、約束十四：n≥0
43、約束十五：
44、約束十六：
45、約束十七：其中，約束一用于保證每艘船都停靠在某一個(gè)泊位；約束二是模型考慮mass專用泊位后與傳統(tǒng)bap模型的主要區(qū)別，用于保證mass不能將其停靠在其他的普通泊位，只能停靠在mass專屬泊位；約束三用于保證載人船舶不本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種混合場(chǎng)景下海上自主水面船舶泊位分配方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合場(chǎng)景下海上自主水面船舶泊位分配方法，其特征在于，所述方法還包括假設(shè)的步驟，具體假設(shè)如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合場(chǎng)景下海上自主水面船舶泊位分配方法，其特征在于，步驟S2，具體包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合場(chǎng)景下海上自主水面船舶泊位分配方法，其特征在于，步驟S24中，約束二-約束六為與MASS專用泊位相關(guān)的限制條件，其他約束為傳統(tǒng)BAP模型中考慮的限制條件；約束二和約束三刻畫在港口改造MASS專用泊位后對(duì)船舶靠泊泊位選擇的影響；約束四、約束五和約束六刻畫MASS專用泊位的方式以及受到的限制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合場(chǎng)景下海上自主水面船舶泊位分配方法，其特征在于，步驟S3，具體包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種混合場(chǎng)景下海上自主水面船舶泊位分配方法，其特征在于，步驟S35中，約束十九-約束二十三為與MASS專用泊位相關(guān)的限制條件，其他約束為傳統(tǒng)BAP模型中考慮的限制條件；約束十九和約束二十刻畫在
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種混合場(chǎng)景下海上自主水面船舶泊位分配方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合場(chǎng)景下海上自主水面船舶泊位分配方法，其特征在于，所述方法還包括假設(shè)的步驟，具體假設(shè)如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合場(chǎng)景下海上自主水面船舶泊位分配方法，其特征在于，步驟s2，具體包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合場(chǎng)景下海上自主水面船舶泊位分配方法，其特征在于，步驟s24中，約束二-約束六為與mass專用泊位相關(guān)的限制條件，其他約束為傳統(tǒng)bap模型中考慮的限制條件；約束二和約束三刻畫在港口改造mass專用泊位后對(duì)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：沈立新，舒學(xué)婷，李海斌，高忠德，錢雪琪，楊懿新，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：大連海事大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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