考虑CO_2排放的轴—辐式集装箱海运网络设计

全球海运CO_2排放体系对航运公司设计轴-辐式集装箱海运网络具有直接影响.通过度量集装箱运输成本、港口挂靠成本、CO_2排放成本,结合集装箱流量守恒与枢纽港口容量限制两个约束,构建了考虑CO_2排放的轴-辐式集装箱海运网络优化模型.运用拉格朗日松弛算法对模型进行求解,仿真结果验证了模型与算法的有效性,也表明CO_2排放成本与枢纽港口利用率之间存在着负相关关系,枢纽港口容量影响着航运公司的港口选择行为.     

航运资产整合下海运网络的航线、路径和船舶的集成优化

针对航运资产整合后新企业的海运网络重建问题,从营运船舶的角度提出了轴-辐式网络和多港挂靠相结合的混合模式.结合混合模式对基于航线、路径、船舶一体化决策的可能约束,建立了总成本最小化为目标函数的线性混合0-1规划问题,设计了拉格朗日分解、次梯度、预处理与可行解构造的求解算法.通过一组准实例的数值仿真,验证了该求解算法在解决大规模问题时具有较强的计算性能.结果表明:航运资产整合可为新企业带来明显的规模优势,但海运网络重建成本控制的关键在于船队规模及其结构的再优化;新企业应选择合适数量的枢纽港口来布局主干网络,并通过优先保证分支网络上适当船型的配置和兼顾主干网络上大型船舶的充分利用的方式来提升船舶利用率.     

轴-辐式网络下基于多枢纽竞合的航线优化与港口定价决策

"海上丝绸之路"对我国大型航运企业运营网络的航线优化和枢纽港口的定价决策提出了新的挑战.本文构建了轴-辐式网络下航运企业基于港口容量限制的多条航线优化模型和具有横向竞合关系的多个枢纽港口定价决策模型,并经效用函数、Logit函数和Kuhn-Tucker约束等价变换为一个非线性混合整数规划问题.利用GAMS软件进行的实例分析结果表明,高港口定价有利于枢纽港口但并非航运企业所期望的,反之亦然;完全合作可惠及航运企业和枢纽港口的整体利益,而远交近攻能为潜在的战略枢纽港口提供可观的经济收益;航运企业因途径港口存在容量限制只能采用分摊运输,而基于港口价格、干线距离、港口竞合等方面针对性地选择"枢纽港口组合"对成本控制会更有效.     

港口群泊位共享的动态分配模型及对比分析

文章提出了一种基于共享经济(sharing economy)理论的港口群泊位资源整合方法。以实现港口群内泊位利用率最大和船舶挂靠成本最小为目标构建双层规划模型。分析该模型特点后设计了双层迭代算法对该模型进行求解,并利用MATLAB编程对该求解算法进行具体实现。文章分析不同船舶原定靠泊计划、不同待挂靠船舶数量和不同港口群内总泊位数量对泊位共享的影响,同时对比分析了泊位共享与非共享情形下的等泊时间和泊位选择成本。比较分析后得出,在三种情形下港口群内泊位资源的共享可以较好地降低每艘船舶的等泊时间和泊位选择成本,同时整体提高港口群内泊位资源的利用率。     

边远群岛物流体系的选址-库存-路径优化

针对边远群岛海运物流体系在构建与优化中所面对的选址-库存-路径问题,从边远群岛的地理结构和自然环境出发,分析了这一特殊背景下物流体系的内在运作机理和特点.以物流节点选址、港口布局、仓储规划和航线配置为基本内容,以各岛屿物资供应不问断为前提,构建出物流成本最低的优化模型.根据问题特点,提出一种基于遗传算法和模拟植物生长算法的混合算法.通过对我国南海某群岛海运物流体系实例计算和不同算法的对比,说明所建模型和算法的合理性与有效性.最后,经过灵敏度分析,指出了决策时应更关注运输系统优化的内容.文中提出的模型、算法为边远群岛海运物流体系的构建提供了理论支撑和优化方法,对于我国南海群岛建设决策及物流体系的构建具有重要的理论意义和实用价值.     

随机运输能力条件下区域港口群运输网络优化

为了对区域港口群运输网络进行优化,降低运输总成本,在考虑航线运输能力为随机条件下,运输航线成本函数为运输量的凹函数时,由有限个区域始发港、一个区域枢纽港和多个目的港所组成的运输网络优化问题.①得出航线成本是航次运输批量的准凸函数,并对航次运输批量和航线成本进行优化;②在考虑航线成本最优条件下,对区域始发港到某个特定目的港之间的运输路线进行决策;③对区域始发港到所有目的港的整个运输网络的运输路线进行优化,提出区域港口群运输网络的整体最小成本和最优运输航线;④通过算例验证所提出的模型的实用性.     

基于混合航线结构的集装箱航线与空重箱运输综合优化模型

基于混合航线结构,构建双层规划模型,优化集装箱航线与空重箱运输方案. 基于遗传算法与线性规划优化算法开发改进的遗传算法求解模型. 模型以航线收益最大为目标,同时确定干线靠泊港、干线港靠泊顺序、支线港以及空重箱运输方案. 对某班轮公司亚欧航线的优化结果显示：若用4000TEU船型,需投入9艘船舶,航线的运营收益为每周19.56万美元;而若用10000TEU船型,需投入7艘船舶,航线运营收益为每周31.35万美元. 另外,对比两类船型的航线方案可以看出,随着使用船舶的大型化,轴辐式与环绕式航线成为航线主流结构,这与航运市场的实际情况相符.     

世界集装箱海运网络层次结构研究

将世界集装箱班轮运输划分为18个海运区域,根据17家主要班轮公司593个港口的航线连接数据统计18个海运区域间的航线连接情况,构建以连接频率为权重的加权世界集装箱海运网络.结合优势流分析和显著流分析对海运网络的层次结构进行研究,结果表明世界集装箱海运网络具有明显的层次性,可分为四层.各层次区域之间存在海运联系且不同层次的区域在网络中具有不同的作用,第一层次海运区域处于核心地位,第二层次及第三层次的部分海运区域的中介性较强.在此基础上,进一步探讨东亚和西北欧两个核心区域与其他区域的相对海运距离,分析海运区域间的内在联系.     

不确定OD需求下的轴-辐式集装箱海运网络设计

从轴-辐式集装箱海运网络设计角度出发,深入分析港口节点、航段节线和集装箱OD三个要素的相互关系,考虑到集装箱OD需求的不确定性对轴-辐式集装箱海运网络设计的影响,利用随机规划方法,建立不确定OD需求下的轴-辐式集装箱海运网络优化模型,借助机会约束规划将其转化为确定性等价模型;结合贪婪算法改进禁忌搜索算法对模型进行求解。研究结果表明:禁忌长度的增大将降低算法的效率;随机模型比确定模型具有成本优势;改进禁忌搜索算法具有更快的收敛速度和更准确的求解精度。     

考虑潮汐的多港池港口船舶调度优化

针对多港池港口船舶调度优化问题,重点考虑大型船舶乘潮进出港口的影响,兼顾单向航道下进出港船舶间需保持安全航行距离、进出港时段交替条件及连续泊位靠泊限制等现实约束,以所有船舶总等待时间最小为目标,构建了混合整数线性规划模型.基于船舶调度问题的特点,提出了启发式规则,将原问题分解为五个子问题进而获得初始解,并设计了改进和声搜索算法求解.在数值实验中,将该算法的求解结果同下界对比,平均相对偏差为2.19%,且求解耗时均少于1分钟,验证了算法的有效性;将方案的求解结果同两种现行调度规则对比,不同算例规模下平均目标值优化率分别为13.30%和27.35%,可显著提高港口船舶服务效率,验证了方案的有效性.     

绿色港口与航运管理研究综述

港口与航运运营活动已经引起严重的环境问题.为了实现港口与航运业减排的目标,系统地分析如何构建绿色港口和绿色航运运营系统显得尤为重要.本文从绿色港口、绿色航运和绿色海事政策三个方面对港口与航运业节能减排的相关文献进行了总结.绿色港口问题包括港口管理和港口技术;绿色航运问题包括航运管理和航运技术;绿色海事政策问题包括一些现有的政策和措施及其对航运业和环境的影响.本文也提出了一些未来的研究方向,包括绿色港口导向的研究、绿色航运导向的研究和排放政策导向的研究.     

A Refueling Scheme Optimization Model for the Voyage Charter with Fuel Price Fluctuation and Ship Deployment Consideration

Due to the long operation cycle of maritime transportation and frequent fluctuations of the bunker fuel price, the refueling expenditure of a chartered ship at different time or ports of call make significant difference. From the perspective of shipping company, an optimal set of refueling schemes for a ship fleet operating on different voyage charter routes is an important decision. To address this issue, this paper presents an approach to optimize the refueling scheme and the ship deployment simultaneously with considering the trend of fuel price fluctuations. Firstly, an ARMA model is applied to forecast a time serials of the fuel prices. Then a mixed-integer nonlinear programming model is proposed to maximize total operating profit of the shipping company. Finally, a case study on a charter company with three bulk carriers and three voyage charter routes is conducted. The results show that the optimal solution saves the cost of 437,900 USD compared with the traditional refueling scheme, and verify the rationality and validity of the model.     

复杂海事安全条件下的船舶应急航线决策方法

针对船舶作业需要满足的复杂海事安全条件,提出一种基于改进智能水滴-交互速度障碍的船舶应急航线自主决策方法.通过引入最优解邻域扩张机制增加解的多样性,对基本智能水滴算法进行改进,避免算法在寻优过程中陷入局部最优解导致算法"早熟".利用改进的智能水滴算法对已知环境进行全局航线决策,再利用交互速度障碍法根据遇到的动态障碍物进行局部航线重规划.仿真实验证明航线决策方法可以快速有效地规划出最优航线并实现实时动态避碰.     

“海上丝绸之路”集装箱航运网络路由策略研究

航运网络作为"21世纪海上丝绸之路"的载体,其结构与性能将关系到沿线国家贸易活动的效率。为了明确这一复杂系统的结构并探索影响其性能的因素,本文基于大量集装箱班轮历史数据构建网络模型,验证其无标度特性,同时基于BA无标度网络理论设计仿真实验,探索影响网络性能的关键因素。实验结果表明合理的节点处理能力配置方案与路由参数将提高航运网络的性能。研究结论可为"21世纪海上丝绸之路"沿线港口与航线优化配置提供理论基础。     

最小化运输与库存费用的两级分销策略分析

研究的两级分销库存系统由一个分销中心和N个零售商组成,设两级库存补充均采取周期订货策略,在每个零售商处的客户需求是随机的且服从一定的概率分布.我们的目标是在满足给定的客户服务水平的条件下,寻求该供应链运输和两级库存总费用的最小化.通过对运输及两级库存费用之间的关系分析,我们给出了一启发式算法,确定出了零售商的补货时刻、补货数量与车辆的行车线路.