专利名称：基于0-1整数规划的船舶定线制系统警戒区设置方法
技术领域：
本发明涉及一种船舶定线制系统规划技术，具体涉及一种基于0-1整数规划的船 舶定线制警戒区设置方法。
背景技术：
刘德新系统地归纳和总结了分道通航规划设计中通常应考虑的11项技术因素， 提出相应的分析方法，提出相应的分道通航方案，并用模糊AHP法对同一水域内不同分道 通航方案间相对优劣程度进行综合评判。方祥麟提出分道通航制的计算机辅助建模与优化设计方法的一般原则和步骤以 老铁山水道为例提出设计实例。翁跃宗开发了基于电子海图的交通数据处理与分析的软件，实现海上交通调查数 据的计算机处理、交通流模式分析及船舶定线技术的应用。在此基础上翁跃宗针对船舶定 线制设计中对船舶交通数据分析及方案表达的需求，提出符合船舶定线制设计的数据分析 方法，通过通航分道、警戒区、沿岸通航带等表达方式，将船舶定线制方案准确地表达在电 子海图上，该方法具有一定的通用性。宁伟，印绍周从海事管理人员的角度对老铁山水道船舶定线制实施效果进行了分 析与评价。刘敬贤通过原始数据的采集分析及调查问卷，对渤海海峡海域的海上事故、船舶 流、习惯航路、通航管理规定等船舶交通环境要素进行了量化分析，分析了该海域现有船舶 定线制连接部分的类型、组合方式、尺度、位置等问题，提出该海域现有船舶定线制连接的 比选方案。卓永强在船舶交通系统建模的基础上，提出一种新的基于航路的船舶交通系统模 拟方法，它可将船舶交通实态观测所得数据通过计算机处理确定航路形状，充分考虑了船 舶交通的随机性，系统可任意修改航路，可输出船舶交通密度图、航迹图、门线图以及各种 船舶的交通参数使模拟结果更加符合客观实际。张寿桂针对台湾海峡船舶定线制设计中对船舶交通数据的空间处理及分析需求， 经过大量实测数据分析和实践验证，提出了符合台湾海峡船舶定线制设计的数据空间处理 及分析方法。综合国内外船舶定线制研究，目前仍缺少从中国港口和航道水域的实际特点出 发，作出定性和定量分析的船舶定线制警戒区设置方法。
发明内容
本发明针对现有技术所存在的缺陷，而提供一种基于0-1整数规划的船舶定线制 警戒区设置方法，该设置方法形成的警戒区可避免警戒区附近水域出现船舶拥堵和影响整 个水域的船舶通航效率的现象。为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案
基于0-1整数规划的船舶定线制系统警戒区设置方法，该方法包括如下步骤(1)在核心港区深水航路上设置若干节点，从VTS指控中心获取周期性统计后的 船舶流量的AIS数据分布；(2)根据统计的船舶流量的AIS数据分布得到每个节点及其到各码头的日均流量 分布；(3)设定警戒区的位置；(4)初始化警戒区的数量以及警戒区设置的间距长；(5)标定统计流量中各类船型尺度中船舶吨级与船舶总长度之间的关系；(6)构建船舶定线制方案；(7)计算设置警戒区而造成的主航道船速下降折合的等效损失里程数和计算由于 在节点未设置警戒区而造成的主航道右侧支线航道船舶绕行产生的平均里程数；(8)计算主航道和支线航道船舶平均载货量；(9)采用0-1整数规划法对方案计算通过船舶的货物运输损失里程数或等效损失 里程数。本发明对船舶定线制方案警戒区的设置进行优化处理，使得优化决策方法可以在 设定警戒区的解空间内进行移动，使得对最优解具有良好的搜索能力。根据本发明技术方案形成的警戒区，能够有效的避免附近水域出现船舶拥堵和影 响整个水域的船舶通航效率的现象。
以下结合附图和具体实施方式
来进一步说明本发明。
图1为本发明的流程图。
具体实施例方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结 合具体图示，进一步阐述本发明。警戒区是船舶定线制系统规划的核心，对船舶定线制方案的优化重点在警戒区的 合理布置，并在此基础上进行船舶定线制方案的比较和优化。为此，本发明提供一种基于 0-1整数规划的船舶定线制系统警戒区设置方法，该方法包括如下步骤(如图1所示)(1)在核心港区深水航路上设置若干节点，从VTS指控中心获取周期性统计后的 船舶流量的AIS数据分布；(2)根据统计的船舶流量的AIS数据分布得到每个节点及其到各码头的日均流量 分布；(3)设定警戒区的位置；(4)初始化警戒区的数量以及警戒区设置的间距长；(5)标定统计流量中各类船型尺度中船舶吨级与船舶总长度之间的关系；(6)构建船舶定线制方案；(7)计算设置警戒区而造成的主航道船速下降折合的等效损失里程数和计算由于 在节点未设置警戒区而造成的主航道右侧支线航道船舶绕行产生的平均里程数；
(8)计算主航道和支线航道船舶平均载货量；(9)采用0-1整数规划法对方案计算通过船舶的货物运输损失里程数或等效损失 里程数。本发明对船舶定线制方案警戒区的设置进行优化处理，使得优化决策方法可以在 设定警戒区的解空间内进行移动，使得对最优解具有良好的搜索能力。基于上述方案，本发明的具体实施如下警戒区附近水域往往会出现船舶拥堵的现象，甚至影响整个水域的船舶通航效 率，警戒区设置的数量以及警戒区设置的间距长，是影响船舶通航效率的重要因素。该实施例采用0-1整数规划法对优选方案按通过船舶的货物运输损失里程数或 等效损失里程数最少进行方案优化1)目标在核心港区深水航路上设置若干节点，在节点中选择三个节点设置警戒 区，使货物运输损失里程数或等效损失里程数最少。2)变量设置W—-核心港区深水航路日均货物运输里程(吨海里)
Zi一控制变量
z _U节点Λ.为警戒区 Ζ 否则
F AAj——由节点Ai流向节点Aj的日均流量(艘)；
F 1 AiR——由节点Ai流向节点右侧各码头的日均流量(艘)；
F 1 RAi——由节点Ai右侧各码头流向节点的日均流量(艘)；
——由节点Ai流向节点左侧各码头的日均流量(艘)；
——由节点Ai左侧各码头流向节点的日均流量(艘)；
——节点Ai到节点Aj的里程数(海里)；
^AiR——节点Ai到节点右侧各码头的平均里程数(海里)；
SAiL——节点Ai到节点左侧各码头的平均里程数(海里)；
S主―一由于设置警戒区而造成的主航道船速下降折合的等效损失里程数；
S支一由于设置警戒区而造成的支线航道船速下降折合的等效损失里程数；
SiR一由于在节点Ai未设置警戒区而造成的主航道右侧支线航道船舶绕行产生的平均里程数
Si-一由于在节点Ai未设置警戒区而造成的主航道左侧支线航道船舶绕行产生的平均里程数
T主―一主航道船舶平均载货量；
T支一支线航道船舶平均载货量。
3)优化模型
权利要求
1.基于0-1整数规划的船舶定线制系统警戒区设置方法，其特征在于，该方法包括如 下步骤(1)在核心港区深水航路上设置若干节点，从VTS指控中心获取周期性统计后的船舶 流量的AIS数据分布；(2)根据统计的船舶流量的AIS数据分布得到每个节点及其到各码头的日均流量分布；(3)设定警戒区的位置；(4)初始化警戒区的数量以及警戒区设置的间距长；(5)标定统计流量中各类船型尺度中船舶吨级与船舶总长度之间的关系；(6)构建船舶定线制方案；(7)计算设置警戒区而造成的主航道船速下降折合的等效损失里程数和计算由于在节 点未设置警戒区而造成的主航道右侧支线航道船舶绕行产生的平均里程数；(8)计算主航道和支线航道船舶平均载货量；(9)采用0-1整数规划法对方案计算通过船舶的货物运输损失里程数或等效损失里程
全文摘要
本发明公开了基于0-1整数规划的船舶定线制系统警戒区设置方法，其包括如下步骤(1)设置若干节点，获取船舶流量的AIS数据分布；(2)得到每个节点及其到各码头的日均流量分布；(3)设定警戒区的位置；(4)初始化警戒区的数量以及警戒区设置的间距长；(5)标定统计流量中各类船型尺度中船舶吨级与船舶总长度之间的关系；(6)构建船舶定线制方案；(7)计算等效损失里程数和绕行产生的平均里程数；(8)计算主航道和支线航道船舶平均载货量；(9)计算通过船舶的货物运输损失里程数或等效损失里程数。本发明提供的优化决策方法可以在设定警戒区的解空间内进行移动，使得对最优解具有良好的搜索能力。
文档编号G06F17/50GK102063530SQ20101060219
公开日2011年5月18日 申请日期2010年12月23日 优先权日2010年12月23日
发明者刘轶华, 张 浩, 李松, 杨小军, 白响恩, 肖英杰, 郑剑 申请人:上海海事大学