[发明专利]一种抑制风力随机扰动的缆机运行线路规划方法

说明书

本发明提供一种抑制风力随机扰动的缆机运行线路规划方法，包括针对缆机吊罐运行中存在的多目标需求和风力不确定性问题，提出缆机吊罐运输路径多目标鲁棒优化方法。运用鲁棒变换思想，将缆机运行路径规划问题抽象为多目标鲁棒优化模型。为降低鲁棒模型的保守性，引入鲁棒测度表征缆机吊罐运行中风力不确定性因素的特性，并采用交叉熵进化算法求解具有鲁棒性的帕累托前沿以及缆机运行路径，对多目标鲁棒优化与单目标鲁棒优化结果进行对比分析。本发明在多目标鲁棒优化前提下，使得工期、机械使用效率和空间暴露风险评估值分别低于单目标优化下各自的评估值，为缆机运行提供了客观性依据。

技术领域

本发明属于运输路径多目标优化领域，特别涉及一种抑制风力随机扰动的缆机运行线路规划方法。

背景技术

大坝建设过程中，各种大型施工机械被广泛使用。其中，缆机由于适用于地形复杂，难以容通行的施工场地、使用便捷、吊装范围大、受洪水的影响小等优点在整个大坝施工过程中发挥着重要作用。但是，在大坝施工过程中，由于有多种施工机械同时运行，工作区域重合，吊臂纵横交错，施工机械作业过程中，空间暴露时间越长，收到风力扰动概率越大，会使风险增大，给坝面施工机械和工作人员的安全带来很大影响。同时，我国拟建在建的水电工程大多位于干热河谷地带，干热河谷气候导致气流越过高山下造成焚风以及其他灾害性大风，会造成缆机吊罐的偏移，甚至可能造成高空坠物。鉴于此，考虑在风力作用下，研究风力不确定性扰动的缆机运行路径鲁棒优化方法具有重要意义。

中国专利申请“一种组合定位缆机运行监测系统和缆机防碰调控方法”(专利申请号：201810145806.8)该申请公开了一种缆机运行监测系统和防碰撞调控方法。该专利通过组合定位对缆机进行无缝隙的实时监测并实现缆机施工过程监测的可视化。同时，该专利采用碰撞检测方法和防碰调控方法,形成了有效的缆机防碰调控机制以确保缆机安全高效地运行。但是，该专利研究的是缆机吊罐在运输过程中防碰撞方法，在线监测系统存在延迟或误差的情况，且没有考虑事前预控事前优化，没有从源头解决吊罐之间防碰撞的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种抑制风力随机扰动的缆机运行线路规划方法，主要用于对缆机运行路径进行多目标下的优化。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种抑制风力随机扰动的缆机运行线路规划方法，包括以下步骤：

S1：建立缆机吊罐工作过程中的运输路径约束条件，包括时间约束条件、碰撞约束条件和高度约束条件；

S2：确定在风力作用下缆机吊罐运行路径的影响因素，包括工期、机械使用效率和空间暴露风险；

S3：结合运输路径约束条件，以工期、机械使用效率以及空间暴露风险为目标，建立缆机运行路径多目标优化模型；

S4：采用多目标鲁棒优化方法，构建缆机运行路径多目标鲁棒优化模型；

S5：采用交叉熵进化算法，通过快速非支配排序及适应度值的分配获取多目标折中解集，实现解集向帕累托前沿逼近并获得帕累托最优解。

优选的方案中，所述步骤S1中，缆机吊罐工作过程中的运输路径约束条件建立步骤如下：

S11：在不超过某一层坝体缆机最长施工工期T_zmax条件下，时间约束条件表示为：

T_z≤T_z max

式中，T_z为某一层坝体缆机总施工时间；

S12：假设吊罐位置为(x_i,y_i,z_i)，障碍物的坐标为(x₀,y₀,z₀)，则吊罐与障碍物之间的最小距离D_min表示为：