内河船舶航速最优调度模型研究熊娟，金升平（武汉理工大学理学院，武汉430070）摘要：考虑航道弯曲程度并将其划分成若干水道，针对船船在每个水道中不同转速对应的油耗率、航速不一样，忽略风速、设备状态、污底等情况对油耗的影响，建立最优调度的动态规划模型，使得船舶整个航程油耗最小，并研究模型的求解方法，并结合实例给出了计算结果及其对比，显示模型在船册航行上航速选取的可行性。关键词：船册能效；动态规划；最优转速中图分类号：U675.5TheoptimalschedulingmodelofinlandwatershippingspeedXIONGJuan,JINShengping（WuhanUniversityofTechnology,WuHan430070）Abstract:TnthisConsideringthebendingdegreeofwaterway,divideitintosomechannels,fordifferentspeedofshipineachchannelcorrespondingtodifferentfuelconsumptionrateandspeed,ignoretheinfluenceonthefuelconsumptionbythewindspeed,equipmentstatus,foulingandsoon,theoptimalschedulingofthedynamicprogrammingmodelisestablishedandmadeFuelconsumptionthroughoutthevoyageoftheshipatleast.Researchthecalculatingmethodofmodel,andgivethecalculationresultsandtheircomparisoncombiningwithexamples,showthefeasibilityofthemodelselectionontheshipspeed.Keywords:shipenergyefficiency;dynamicprogramming;optimalspeed0引言全球气候变暖，温室效应加剧，温室气体（CO1）排放量一宜倍受关注,而船舶作为扌放大户近年来面临来自公众和航运界的巨大压力。如何在保证船舶航行安全的前提下，实现运营船舶的节能减排目标，成为航运业必须要解决的现实而巫大的课题。近年来燃油价格的大幅度r•涨，对船舶营运费用产生了极大的影响，燃油费用所占•的成木比例越来越高，为了应对此种局nt界航运界在航运经济方面，减少燃油消耗已成为最优先考虑的问题山于船船航速与船舶燃油消耗量z间冇着紧密联系，短期内降低船舶的航速，是实现船舶节能减排的有效途径，不少学者腐在相关研究与文献中都提到这一点。船舶航速控制是船舶综介控制的重要组成部分，而船舶航速的变化，归根结底是船舶主机转速变化，本文利用航速、主机功率、转速、油耗量儿者z间的关系，建立基于动态规划的船舶最优调度模型，并利用实例对模型进行了说明。1航速、主机功率、转速、油耗量之间的关系假设Pe为船删主机持续功率（bv）,D为船舶排水量（f）,V为船舶航速（km/h）,2船册主机功率与航速存在一定的关系，其关系式〔7】为：罠二矗'⑴,式中C为海军系数（当基金项目:自然科学基金项目（51279149）:教育部博士点基金（20120143130002）作者简介：熊娟，（1988-）•女，研究生，系统优化与控制。通信联系人：金升平，（1963-）,男，教授.最优化计算，统计计算与随机模拟。E-mail:spjin@whut.edu.cn船型、主尺度与航速相近、机器类型相同、传动方式与螺旋桨的数目相同时，C基本相同）.从（1）式中可以看出船舶主机功率与其转速的关系是三次方成正比，微小航速变化引起较大主机功率变化。船船螺旋桨吸收功率与其转速的关系为:Pc=Gm,式中Pc为船船螺旋桨吸收功率（曲）；n为船舶螺旋桨转速；C为常数，受船舶形状、螺旋桨参数以及设备条件所限制。如果不计转动损失，船船螺旋桨吸收功率P.等于主机功率P…这样就有船舶主机功率与其转速的关系为：R=P<=Gn3（2）根据式（1）、（2）综合可知船舶航速与转速之间关系:V=Cen,其中C.=3说明船舶航速与转速之间成正比例关系。根据航速、主机功率、转速Z间的关系，可知船舶转速与燃油消耗量Z间存在一定的数量关系。用G表示船舶主机每天的燃油消耗量，它与船舶主机功率Pe成正比，用式子'表示为:V3G=ge•巴•24・10【3=ge•人0•—（）•24•1013=ge•Pa）•（—）-24-1013式子中，ge为船舶主机的燃油消耗率（g/RW㊉/?）,PeO为船舶主机的额定功率（曲），Vo为船舶主机额定功率下的航速，n.为船舶主机额定功率下的转速，Go为转速负下的船舶主机每天的耗油量（畑）。从式中可得出，转速（或航速）少量改变，船舶主机耗油量较大改变。2内河船舶航速最优调度数学模型2.1模型假设内河船舶航速优化过程中，最终的目的...