狭窄水道船舶乘潮进出港调度优化方法研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1研究目的:

航道宽度受限导致狭水道的产生，狭水道内通航环境复杂，易发生船舶碰撞、搁浅等事故。港口管理部门通常在狭水道内采用限流、单向封航等规定控制狭水道通航风险。航道水深受限使得一些大吃水的船舶需要乘潮才能进出港口。潮汐是船舶安全进出港的关键因素之一，当大吃水船舶通过航道浅水区时，船舶需计算当时的潮位是否能满足船舶安全航行的需要，不满足可能导致船舶搁浅。不同的船舶由于船型尺寸及载重的不同，吃水不同，则其所需的乘潮水位也不相同，这使得每条船都有对应的乘潮窗口期。大吃水的船舶只有在乘潮窗口期中通过航道才能安全地进出港口，在航道资源有限的情况下，由于航道使用冲突，航道内船舶交通易在乘潮窗口期内发生拥堵情况，致使港内交通运行效率大大降低。

本设计针对单向狭窄水道船舶乘潮进出港组织调度问题展开研究，通过设计不同吃水、不同航速船舶的进出港计划，减少船舶油耗和船舶等待的时间，降低经济成本并增加港口对船舶的服务能力。

1.2研究背景和现状:

根据资料调查以及暑期去南京港实习经历，我了解到很多限制船舶靠泊的因素，其中狭窄水道和潮汐就是很重要的两个因素。随着我国水路运输业的快速发展，越来越多的大型船舶投入使用并且港口的货物吞吐量也飞速上涨。港口的自然环境加上经济的增长使得需要乘潮进出港的船舶在狭窄水道中的调度优化变得更为重要。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容与研究目标：

确定要研究的港口为某港区码头，收集并整理港口的单向狭窄水道数据以及潮汐变化数据，进一步了解船舶在单向狭窄水道中的航行安全距离、航行速度以及乘潮窗口期等。之后对船舶进出港问题进行合理简化和分析，提出船舶进出港的目标函数以及确定约束条件，建立狭窄水道内船舶乘潮进出港调度模型，设计启发式算法，通过matlab仿真试验确定可行性。

2.2技术方案：

（1）建立模型：选定港口位置为某码头，搜集码头相关的潮汐资料、船舶进出港资料、泊位资料等。对港口船舶进出港调度过程进行分析，合理简化调度问题，对进出港的船舶进行合理的编组，建立一个港口调度模型。

3. 研究计划与安排

2.3进度安排：

2.24-3.8:阅读船舶乘潮调度问题、船舶调度求解算法等相关文献，完成国内外研究现状的分析，撰写开题报告；

3.9-3.29：对港口对船舶进出港调度过程进行分析，建立狭窄水道内船舶乘潮进出港调度模型，确定优化目标和约束条件；

3.30-4.19:基于matlab实现调度模型，采用合适的启发式优化算法对模型进行求解；

4. 参考文献（12篇以上）

[1].蒋思怡. 狭水道船舶乘潮进出港优化调度研究[d].集美大学,2019.

[2].郑红星,徐海栋,刘保利,曹红雷.单向航道船舶进港次序与泊位分配协同优化[j].运筹与管理,2017,26(09):37-45.

[3].张新宇,李瑞杰,林俊,陈向.双向通航港口船舶调度优化模型与算法[j].中国航海,2018,41(02):36-40.