基于遗传算法的三峡-葛洲坝船闸闸室编排算法

宽） ， 水深 ３ ． ５ ｍ。一 般 条 件 下 ， 三峡 南 线 走 下 水 路 船
粒子 群算 法等 启 发式 算 法 来 求解 ， 由于 每个 船 闸的 开
闸时间 序列 与船 舶通过 顺 序 中的每个 船舶 面 积大小 相 关， 所 以在确 立启 发 式算 法 时 ， 要嵌入二维 Ｐ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ问 题， 所 以二 维 Ｐ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ算 法 的 优 劣 会 直 接 影 响 到 整 体
目（ Ｃ Ｘ ２ ０ １ ５ Ｂ ２ ９ ７ ） ； 中南 林 业 科 技 大 学研 究 生科 技 创 新基 金 项 目（ Ｃ Ｘ ２ ０ １ ５ Ｂ １ ９ ） 作者简介 ： 邓 伟 ， 男， 硕士研 究生， 主 要 从 事 计 算机 应 用技 术 、 图像 处 理 研 究 。Ｅ—ｍ ａ ｉ ｌ ： ｃ ｓ ｕ ｆ ｔ ｄ ｅ ｎ ｇ ｗ ｅ ｉ ＠１ ６ ３ ． ｔ ｏ ｍ 通讯作者 ： 邝祝芳 ， 男， 副教授 ， 博士 ， 主 要 从 事 计 算机 网络 、 算 法应 用研 究 。 Ｅ—ｍ ａ ｉ ｌ ： ｅ ｓ ｕ ｆ ｔ ｋ ｕ ｎ ｇ ｚ ｈ ｕ ｆ ａ ｎ ｇ ＠１ ６ ３ ． ｅ ｏ ｍ
葛洲 坝通 航系 统 由葛洲 坝 １ ， ２ ， ３号船 闸组 成 。三 峡两
线 船 闸及 葛洲 坝 １ ， ２号 船 闸 的闸室 有效 尺度 为 ２ ６ ６ ｍ × ３ ２ ． ８ ｍ（ 长 × 宽） ， 三峡 两线 船 闸水深 ５ ． ５ ｍ， 葛洲坝 １ 号 船 闸水深 ５ ． ５ ｍ， ２号 船 闸水深 ５ ｍ； 三峡 升船 机有
三峡 一葛 洲坝 梯级 枢纽 对 长江 交通 航运 起着 重要
针对 三峡 船 闸 闸室 的 编排 问题 ， 国 内有 学 者 提 出 了降维快 速编 排算 法 、 基 于 拟 人 策 略 的算 法 和 基 于 模 拟退 火算 法 的三 峡船 闸编排 等 ¨ 。
作 用 。据 相关 资料 统计 ， ２ ０ ０ ４—２ ０ １ ３年 通 过 三 峡 枢纽
新的挑战 ， 其 中 闸室 编 排 是 求 解 三 峡 升 船 机 与船 闸联 合 调 度 问题 的 重 要 组 成 部 分 。在 借 鉴 目前 已有 传 统 算 法 的基 础 上 ， 提 出 了基 于遗 传 算 法 的 三 峡 一葛 洲 坝 船 闸 闸 室 编 排 算 法 ， 并 介 绍 了编码 表 示 、 选择 策 略 、 杂 交 算 子 和 变 异操 作 过 程 。选 取 三 峡 一葛 洲 坝 船 闸 ２ ０ １ ５年 ４月 船 舶 流 数 据 进 行 测 试 ， 比较 本 文 提 出算 法 与 实 际人 工 处理 产 生 的 闸 室编 排 以及 待 闸 时 间结 果 ， 验 证 了该 算 法 的 有 效 性 和 实用 性 。
基 于 遗 传 算 法 的 三 峡 一葛 洲 坝 船 闸 闸室 编 排算 法
邓 伟 ， 邝 祝 芳， 余 绍 军， 曾非 凡
（ 中南 林 业 科 技 大 学 计 算机 与信 息 工 程 学 院 ， 湖南 长沙４ １ ０ ０ ０ ４ ）
摘要： 三 峡 升 船 机 的投 入 运 行 以及 多线 梯 级 联 合 调度 环 境 的 改 变 ， 给 三峡 升 船 机 与 船 闸联 合 调 度 问题 提 出 了
第４ ７卷 第 ２ ４期 ２ ０ １ ６年 １ ２月
人 民 长 来自百度文库
Ｙａ ｎ ｇ ｔ ｚ ｅ Ｒｉ ｖ ｅ ｒ
Ｖｏ １ ． ４７． Ｎｏ ． ２ ４
Ｄｅ ｃ．， ２ ０１ ６
文章编 号： １ ０ ０ １— ４ １ ７ ９ （ ２ ０ １ ６ ） ２ ４— ０ ０ ５ ５— ０ ５
三峡 升船 机 的投入 使用 给梯 级枢 纽 的联合调 度 带
来 了新 的问题 。 三峡 一葛洲 坝两 坝 间联合 调度 的计 划 编制 问题 涉及 到 三峡南 北两 线梯 级船 闸和 升船 机及 葛 洲坝 ３个 船 闸不 同航 向的计 划 编排 ， 根 据 船舶 过 坝权 重属 性确 定船 舶 过 坝 优先 级 ， 控 制 船 舶 的 待 闸
纽 的 畅 通 性 。
对梯 级船 闸 的计 划 编 制是 ｔ ｉ ｍ ｅ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ问题 ， 空 间
上是 ｐ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ问题 ¨ 。 在一 个 固定 编 制 计 划 内 ， ｔ ｉ ｍ ｅ －
ｔ ａ ｂ ｌ ｅ的时 间序 列 可通 过 模 拟 退 火 算 法 。 ’ 、 遗 传算 法 、
效 尺 度为 １ １ ５ ｍ ×１ ７ ． ２ ｍ（ 长 ×宽 ） ， 水深 ３ ． ５ ｍ， 葛洲 坝 ３号 船 闸 的闸 室有 效 尺 度 为 １ １ ８ ｍ ×１ ７ ． ２ ｍ（ 长 ×
时 间及倒 闸的 闸次 数 ， 综 合 协 调 三峡 一葛 洲 坝 两 坝
间的通 过能力 ， 优 化 闸室 面积利 用率 ， 保持 两 坝水利 枢
舶， 三 峡北 线通 过 上水 的船 舶 ， 葛洲 坝 的 １ ， ２ ， ３号 船 闸
根据 通航 条件 和 调 度 计 划 不 同 ， ３个 船 闸 上水 和下 水 换 向交替 运行 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ６—０ ６—３ ０
基金项 目： 国务 院 三 峡 工 程 建 设 委 员会 办公 室科 研 项 目“ 三峡升 船机通航 与运行保 障关键技 术研 究” ； 湖 南 省 科 技 创 新 基 金 项
关 键 词： 遗 传 算 法 ；闸 室利 用 率 ； 待 闸 时 间 ；升 船 机 文献标志码 ｉ Ａ Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． １ ６ ２ ３ ２ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． １ ０ ０ １ — ４ １ ７ ９ ． ２ ０ １ ６ ． ２ ４ ． ０ １ ２ 中图法分类号 ： Ｔ Ｖ ６ ６
的货 物平 均 每年 增 速 达 到 １ ２ ． ２ ４ ％， 这 给 三 峡 升 船 机 与 船 闸联合 调度 提 出 了新 的挑 战 。三峡 大坝 建有 双线 梯 级连 续 的 ５级 船 闸 和新 投 入 的升 船 机 ， 其 中 ５级 船 闸是世 界 上级数 最 多 、 水头最高 、 线路最长 、 规模 最 大 的梯级 船 闸 ， 航 道 由南北 两 线构 成 ， 由 于通航 条件 及航 道 情 况不 同 ， 船 舶 通过 南线 和北 线 的情况 也不 尽 相 同 ；