基于进化算法和气象信息的三峡—葛洲坝通航调度研究

作     者：王澎涛 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：袁晓辉

授予年度：2016年

学科分类：12[管理学] 081505[工学-港口、海岸及近海工程] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 081104[工学-模式识别与智能系统] 08[工学] 0815[工学-水利工程] 0835[工学-软件工程] 0811[工学-控制科学与工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：气象信息 三峡-葛洲坝 联合通航调度 多目标 增强帕累托进化算法2 

摘      要：随着我国经济的发展,近年来长江及相关支流的船舶数量与日俱增,河道交通压力日益增大,因此三峡大坝和葛洲坝在长江航运中扮演着愈发重要的角色。自两坝实行联合统一通航调度以来,三峡通航管理局将两坝进行统一调度、联合运行。本文在原有对两坝联合通航调度研究的基础上,进一步研究了气象信息对调度计划的影响,并对两坝联合通航调度模型进行了补充完善。首先,本文建立了气象信息的数学模型,将气象信息表示成一种时间和空间的二维正态分布概率模型。然后,本文构建了气象信息影响单个船舶停航模型,通过该模型来计算单个船舶的停航时间。基于气象影响船舶停航模型,本文接着建立了考虑气象信息的两坝联合通航调度的多目标模型:同时考虑闸室面积利用率最大化和船舶待闸时间最小化。最后,本文改进了原始SPEA2算法:改进了环境选择策略、加入了局部搜索策略、将外部种群更新策略变为基于到第k个个体欧式距离。为验证气象模型对两坝通航调度的合理性以及算法改进措施的有效性,本文最后任意选取了两坝系统一个调度周期内的船舶申报信息,用ISPEA2算法对考虑气象信息的两坝通航调度模型进行了仿真计算。本文的仿真计算研究了气象对两坝通航调度的影响以及SPEA2算法改进措施的有效性。计算结果显示气象模型能反映气象对两坝调度的影响,并且ISPEA2算法能够得到合理的两坝调度计划。本文通过各算法计算结果的对比,显示SPEA2算法改进措施能改善问题的计算结果。本文还增加算例研究了闸室编排算法对两坝调度问题的影响,通过两种闸室编排算法的对比显示了闸室编排对两坝调度问题影响很大。