(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202110106611.4 (22)申请日 2021.01.26 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 112765733 A (43)申请公布日 2021.05.07 (73)专利权人 三峡大学 地址 443002 湖北省宜昌市西陵区大 学路8 号 (72)发明人 陈述　刘雨　王建平　田亚　 吕文芳　 (74)专利代理 机构 宜昌市三峡专利事务所 42103 专利代理师 成钢 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01)G06F 30/17(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06N 3/12(2006.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 111/06(2020.01) G06F 119/12(2020.01) (56)对比文件 CN 1095845 04 A,2019.04.0 5 审查员 杨帆 (54)发明名称 一种缆机吊罐运输路径的多目标优化方法 (57)摘要 本发明公开了一种缆机吊罐运输路径的多 目标优化方法， 首先将缆索起重机吊罐与坝面压 实机的空间暴露风险参数化， 然后建立缆机吊罐 运输路径的约束条件， 再后建立缆机吊罐运输 路 径多目标优化模型， 包括三个目标分别是： 空间 暴露风险、 效率、 可操作性， 其后计算各子目标的 最优解， 并引入惯性权重， 将多目标优化问题转 化为单目标求解， 最后利用KnEA多目标优化算法 对缆机吊罐运输路径进行优化求解； 本发明充分 考虑了缆机运行中的静态碰撞风险和动态碰撞 风险， 使运输路径优化更精确合理； 在计算缆机 之间安全临界距离时考虑了缆机之间安全规避 范围， 预先进行合理的缆机运行路径规划， 使缆 机之间在运输时能更好的规避碰撞， 使缆机吊罐 优化后的线路更安全。 权利要求书3页 说明书7页 附图7页 CN 112765733 B 2022.06.03 CN 112765733 B 1.一种缆机吊罐运输路径的多目标优化方法， 其特 征在于： 包括如下步骤： S1， 将缆索起重机吊罐与坝面压实机的空间暴露风险参数化， 得到空间暴露风险期望 E， 计算方法如下： S101， 获取施工设备参数： 根据现场施工情况划定重叠区域； 获取吊罐出现在重叠区域 的时间t1； 缆机可能接触的时间T1； 坝面压实机出现在重叠区域的时间t2； 压实机在坝面运 行的总时间T2； 坝址附近一定年限内风力出现的概 率P1； S102， 根据上述参数计算在同一风力 作用下， 吊罐出现在重叠区域的概率P2和压实机 出 现在重叠区域的概 率P3； S103， 计算空间暴露风险期望 E， 计算公式如下： S2， 建立缆机吊罐运输路径的约束条件； 约束条件包括静态碰撞约束和动态碰撞约束； 静态碰撞包括吊罐与坝体以及边坡的碰撞； 动态碰撞包括吊罐在运输过程中的碰撞； S3， 建立缆机吊罐运输路径多目标优化模型并将目标进行参数化； 优化目标包括空间 暴露风险g1、 效率g2和可操作性g3； 暴露风险g1包括缆索起重机吊罐与坝 面施工机械之间的 接触； 效率g2为实际运行时间与计划运行时间的差值； 可操作性g3为转向过程的平均曲率； S4， 分别计算多个子目标的最优解， 并引入惯性权重， 将多目标优化问题转化为多个单 目标问题， 权 重模型如下： 式中， wi为惯性权重， 用来调节暴露风险g1、 效率g2和可操作性g3三个优化目标的相对重 要性； gi*为第i个单目标的理想值； gi为多目标优化得到的第i个单目标的解； S5， 利用KnEA多目标优化 算法对缆机吊罐运输路径进行优化 求解。 2.根据权利要求1所述的一种缆机吊罐运输路径的多目标优化方法， 其特征在于： 所述 步骤S2中的静态碰撞约束的计算方法如下： S201， 设定吊罐与浇筑坝块 最高点之间的距离为D1， 引入吊罐缓冲距离为D2； S202， 设吊罐的位置是(xi,yi,zi)(i＝1,2 …)， 坝块的最高点坐标是(x0,y0,z0)， 吊罐的 速度和正常制动加速度分别是vi和ai； 最小距离D1和缓冲距离D2可以描述如下： 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 112765733 B 2S203， 设定静态约束条件为： D1＞D2。 3.根据权利要求1所述的一种缆机吊罐运输路径的多目标优化方法， 其特征在于： 所述 步骤S2中的动态碰撞约束的计算方法如下： S204， 设吊罐A的位置是(xi,yi,zi)(i＝1,2 …)； 吊罐A的速度和正常制动加速度分别是 vi和ai； 设吊罐B的位置是(xj,yj,zj)(j＝1,2 …)； 吊罐B的正常速度和制动加速度为vj和aj； S205， 吊罐之间的距离为D3： S206， 缆索起重机在运行过程中， 两个吊罐之间存在两种运动， 相对运动和追赶运动； 将距离计算公式抽象地表示 为一个线性 运动： K＝k1+k2+k3+k4+k5； S207， 约束条件为： 式中D4： 相对运动的临界安全距离； D5： 追赶运动的临界安全距离； v1： 被追赶缆索起重 机的速度； a1： 被追赶缆索起重 机正常制动的加速度； t0： 司机的反应时间； t1： 追赶缆索起重 机总制动时间， 包括操作人员反应时间和设备制动时间； K： 安全规避范围， 包括操作人员响应时间的随机性k1、 GPS误差k2、 系统滞后k3、 绳索摆 动k4、 风压k5。 4.根据权利要求1所述的一种缆机吊罐运输路径的多目标优化方法， 其特征在于： 所述 步骤S3中的空间暴露风险g1的参数化方法如下： g1＝min E＝min∑P1P2P3； 式中E为缆机与坝面工作压实机之间的空间暴露风险期望； P1为坝址附近一定年限内风 力出现的概 率， P2为吊罐出现在重 叠区域的概 率， P3为压实机出现在重 叠区域的概 率。 5.根据权利要求1所述的一种缆机吊罐运输路径的多目标优化方法， 其特征在于： 所述 步骤S3中的效率g2的参数化方法如下： 式中g2为效率， T1为吊罐往复运行的实际运行时间， 包括从送料点到倾倒点的往返时权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 112765733 B 3