厦门港引航自动排班系统研究

• 作 者: 张延珍
• 机 构: 集美大学
• 出 处: 集美大学
• 发表日期: 2021年01期
• 关键词: 引航员自动排班 引航计划组 蝙蝠遗传混合算法 引航员疲劳系数

随着航运业的快速发展与“一带一路”倡议的实施,往来国际航线剧增,引航任务量居高不下,厦门港每年有上万艘船舶申请引航,与日俱增的引航任务对引航员调度提出越来越高要求。为适应新形势、新要求,目前厦门港引航站研发了新一代“引航助航信息系统”,但该系统未能实现引航员排班功能,仍然依靠手工排班。因此,建立一套自动化的引航员排班系统,高效合理的安排引航员作业已迫在眉睫,引航员自动排班的研究也是引航相关领域研究的重点课题。针对厦门港引航员人工排班实况及其存在的问题,本文在对车辆调度、港口调度、航班机组调度等研究的基础上,对厦门港引航员自动排班系统进行研究。本文主要研究内容:（1）查阅引航相关规范和引航员排班研究等文献,通过厦门港引航站引航员调度排班流程、排班需求、人员情况等的调研,总结分析厦门港的特殊情况、厦门港引航员排班主要规则和引航员排班影响因素,并对主要影响因素进行量化处理。（2）针对厦门港实际情况,建立引航员自动排班数学模型。首先,通过引入待引船舶航行时空图模型,以引航总时间及其标准差、引航计划组间隔时间及其标准差最小为目标,构建引航计划组;其次,引入引航员疲劳系数构建引航员排班模型;最后,采用伪旅行商问题的编码方式生成最优引航计划组,通过将基本蝙蝠算法离散化处理并引入遗传交变概率,提出一种基于改进的蝙蝠遗传混合算法的引航员自动排班算法。该算法通过实际数据的验算,验证了算法的有效性。经与基本蝙蝠算法、遗传算法的计算结果比较,该算法在引航计划组的构建与引航员排班结果中,计算速度与收敛精度均体现出一定的优势。（3）厦门港引航员自动排班系统的分析与设计。本文创新性地提出基于改进的蝙蝠遗传混合算法的引航员自动排班算法,结合传统遗传算法与基本蝙蝠算法的优势,实现了引航员自动排班操作。同时本文提出引航员疲劳系数概念,在引航员排班数学模型中引入引航员疲劳系数因子,提出引航员疲劳系数计算公式及其参数的计算方法。实验结果表明,传统遗传算法与蝙蝠算法引航员周期排班次数较为分散,本文所提算法引航员一周排班次数平均为3至4次,实现了引航员排班的公平合理性。