基于堆场混合堆存的集装箱码头装船顺序优化模型

为提高集装箱码头同贝同步装卸中岸桥与场桥作业效率,降低集卡空驶,提出了一种新的码头堆场堆存方法,即进出口集装箱混合堆存策略.以最小化场桥装卸作业的移动时间及翻箱时间为目标,建立出口集装箱装船顺序优化模型,通过优化出口集装箱装船顺序,增加场桥双循环次数,提高岸桥作业效率.设计了求解模型的启发式算法,并利用算例验证了模型和算法的有效性,分析了不同堆场布局的影响.结果表明,混合堆存策略能有效提高场桥的作业效率,本文构建的模型为提高岸桥同贝同步装卸效率提供了依据.     

考虑了交箱时间不确定性的场桥堆存作业优化

客户送箱时间的不确定性直接影响出口箱的场桥堆存作业效率和其在集装箱码头堆场的堆存状态,进而增加场桥作业移动距离以及后续装船过程中的翻箱作业量,降低码头作业效率.针对该问题通过马尔可夫链预测方法将随机交箱序列转化为广义交箱序列,在此基础上,结合集装箱港口作业实际,建立了以最小化预翻箱数量和场桥堆存作业移动距离为目标的场桥调度优化两阶段数学模型,并分别针对初始决策阶段和实时调度阶段设计了静态与动态求解算法.通过仿真算例,借助于与不同堆存策略的对比,显示了优化模型及算法的实用性与有效性,为场桥调度方案的实时生成提供决策支持.     

考虑桥吊工作时间和翻箱次数的配载

综合考虑翻箱次数和桥吊的工作时间,建立以翻箱次数最小和桥吊工作时间跨度最小的整数规划模型,并且引入基于集装箱箱区的启发式算法和遗传算法对集装箱船实现配载。以具有6个挂靠港的2382个集装箱为例,在不同的松弛系数下,分别计算翻箱次数和桥吊的工作时间跨度。计算结果显示,不论是启发式算法和遗传算法,随着松弛系数的增大,翻箱次数和桥吊工作时间跨度呈现减小的趋势,但是不同桥吊相互干扰的可能性会增加。在相同松弛系数下,把启发式算法和遗传算法得到的结果进行比较,可知遗传算法得到的最优配载方案目标函数值更小,被选取为最终配载方案。     

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.     

随机需求下公交时刻表设计的鲁棒性优化

考虑在实际运营中乘客需求具有随机性,固定需求下优化的公交时刻表不适应运营的要求.随机需求下的期望值模型忽略了不利可能事件对运营的负面影响,针对此情况研究随机需求下公交时刻表设计的鲁棒性优化.模型综合考虑乘客成本与运营成本,采用鲁棒性优化权衡目标期望值与偏差期望值.结合随机模拟技术,选用遗传算法求解模型.给出了算例,验证了模型和算法的有效性.通过比较固定需求模型、随机需求期望值模型、随机需求鲁棒性模型,说明在鲁棒性优化下需要提供更多的交通供给以降低偏差期望值.最后,对鲁棒性模型中的偏差权重系数进行了灵敏度分析.     

约束规划求解集装箱装卸系统集成调度问题

集装箱码头装卸系统中的岸桥、集卡和场桥的集成调度问题本质上是有阻塞、准备时间可分离并且依赖操作顺序的三阶段混合流水车间调度问题,现有文献多采用启发式算法求解该问题.本文先建立了一个紧凑的混合整数规划模型,然后从约束规划的角度建模求解该问题,提出了一个约束规划模型,以区间变量作为决策变量,并采用"扩展操作任务"的概念来定义区间决策变量以提升求解效率.为了展示约束规划的建模灵活性,还扩展了模型以考虑机器效率不同的因素.数值实验显示约束规划模型能够在很短的时间内对大规模算例求出高质量的解.     

集装箱码头ALV调度与堆场位置分配集成优化模型

针对自动化集装箱码头水平搬运作业和堆场作业,提出一种集成调度优化方法,以最小化最大完工时间为目标,同时考虑船舶装、卸作业,建立自动升降车(automated lifting vehicles,ALV)调度与堆场位置分配集成优化模型,提出求解模型的优化算法,设计基于遗传算法的启发式算法,利用算例对模型与算法的有效性进行了验证.计算结果表明,提出的启发式算法可以提高运算效率,能够在很短的时间内对大规模算例求出高质量的解.另外,集成优化模型同时考虑码头多个作业环节,有利于提高自动化集装箱码头的装卸作业效率.     

集装箱港口装卸中的龙门吊数量配置

龙门吊是集装箱港口装卸过程中的重要机械,其配置情况关系到整个港口的作业效率.讨论集装箱港口装卸过程中的龙门吊数量配置问题,建立龙门吊的数量配置网络流模型.给出模型的最小流算法,并采用数学方法证明算法的正确性和有效性,最后通过一个算例说明模型和算法应用方法.     

沿海运输权规制下轴-辐式海运网络的航线设计与运力配置研究

针对沿海运输权规制下单一海运企业的轴-辐式海运网络组织问题,综合考虑不同沿海运输权规制对航线设计的影响、多港挂靠组织模式下船舶挂靠港口限制的突破、所有起讫港口之间可能存在的航线集合,构建了一个混合0-1线性规划问题的数学模型,以期达到航线设计与运力配置的总运营成本最小化的目标.利用拉格朗日分解算法进行求解.最后,通过一组算例验证了所设计算法可在适当的时间内得到令人满意的解;仿真结果显示,单一海运企业的总运营成本会因各个国家实施的沿海运输权规制的放开或可利用的船舶容量限制的加大而降低.     

集装箱港口物流系统仿真和优化研究综述

为了节省费用和快速有效地满足集装箱运输的需求,缩短船舶在港停泊时间,高效利用人力、泊位、堆场和装卸设备等资源,近年来,仿真技术和优化技术越来越多地被集装箱码头的设计者和管理者用来解决集装箱港口物流系统决策问题.归纳了在国内外集装箱港口物流系统研究中采用的仿真技术和优化技术,分析了它们在集装箱港口规划设计和运营管理决策中的研究现状和存在问题,展望了集装箱港口物流系统仿真技术和优化技术研究的发展趋势并具体地指出了一些需要进一步研究的课题.     

时空约束下连铸车间天车调度的多目标建模与求解

针对钢厂炼钢-连铸车间天车调度的时空约束下NP难问题特点,考虑重钢包和空钢包吊运任务,以所有吊运任务等待被运输时间最短、总运输时间最短、天车之间负载时间差异最小为优化目标,按作业跨中多台天车执行吊运任务的时间空间约束、天车运行安全约束条件满足等为约束方程,建立了天车调度模型.设计了天车调度规则用于抽象表达其运行特征,即按吊运任务与天车的相对位置关系确定各天车与任务的匹配度,作为选择天车的指导;按天车状态及位置更新规则描述天车运行过程;按任务种类与预计起止时间先后确定吊运任务的优先级,作为天车运行过程中利用天车被动运输进行冲突消解的依据.设计了与模型特征相适应的改进遗传算法进行求解,采用某钢厂连铸跨的生产数据进行检验,通过与禁忌搜索法进行对比,证实了改进遗传算法的可行性和有效性,能够为生产过程中的天车调度提供指导.     

基于SAGA算法的双40英尺场桥作业调度优化及比较分析

基于双40 ft场桥的作业特点，建立以最小作业时间为目标的混堆箱区内传统单吊具场桥、单起升双40 ft场桥，以及双起升双40 ft场桥调度模型。通过SAGA(simulate anneal genetic algorithm)算法求解模型，达到了优化场桥设备配置和调度策略、缩短平均装卸时间、提高自动化码头作业效率的目标。对比了不同相邻箱占比、总任务量和贝位数情况下的3种场桥的作业效率。结果表明：在相邻箱占比、总任务量或贝位数不同的情况下，双40 ft场桥效率均高于单吊具场桥，验证了调度模型和算法的有效性。     

基于栅格法的钢厂无人天车调度系统

为解决钢厂无人天车自动调度问题,利用栅格法建模。提出了一种改进的A*算法,对库房各路段和天车不同的移动方式赋予不同的移动代价,计算出总代价最小,并能规避障碍物的板坯调运线路;为了解决人工操作天车效率低的问题,设计了一套智能调运规则,可有效处理调运过程中可能出现的天车冲突、紧急不可用,以及天车之间、天车与平板车之间相互配合等问题,最终生成天车及相关设备的调运指令。仿真实验结果及现场应用表明了上述方法的可靠性和高效性。     

堆区混贝的堆场场吊调度模型与算法

为提高集装箱码头堆场场吊作业效率,研究了堆场单堆区混贝条件下的场吊调度问题.在单堆区内集装箱混贝堆放的前提下,提出了堆场场吊装卸作业时间窗约束、作业次序依赖的设备调整时间及堆场空间约束等,并在此基础上建立了整数规划模型.针对这一模型设计了改进禁忌搜索算法对问题进行求解.最后通过数值实验表明改进后的算法在对大规模问题求解时具有良好的效果,且算法效率较高.     

An ant colony algorithm for yard truck scheduling and yard location assignment problems with precedence constraints

This paper examines the yard truck scheduling,the yard location assignment for discharging containers,and the quay crane scheduling in container terminals.Taking into account the practical situation,we paid special attention to the loading and discharging precedence relationships between containers in the quay crane operations.A Mixed Integer Program(MIP) model is constructed,and a two-stage heuristic algorithm is proposed.In the first stage an Ant Colony Optimization(ACO) algorithm is employed to generate the yard location assignment for discharging containers.In the second stage,the integration of the yard truck scheduling and the quay crane scheduling is a flexible job shop problem,and an efficient greedy algorithm and a local search algorithm are proposed. Extensive numerical experiments are conducted to test the performance of the proposed algorithms.     

面向干支线船舶衔接的集装箱码头泊位分配模型

针对集装箱枢纽港干支线船舶的中转作业,提出了一种新的中转作业模式,即部分中转集装箱不经过堆场堆存,直接在干线船和支线船之间中转.从平衡船舶的延误成本、集卡与场桥作业成本的角度建立基于干支线衔接的泊位分配模型,优化干支线船舶泊位分配计划以及衔接计划.设计求解模型的启发式算法,并对模型与算法的有效性进行了验证.结果表明:基于新装卸模式的泊位分配方法可以降低中转作业的总成本,提高干支线船舶的衔接效率,对提高集装箱枢纽港的竞争力具有重要意义.     

基于循环仿真的钢铁板坯库天车作业优化

板坯库天车作业对钢铁生产整体节奏和效率起到非常重要的作用, 天车作业的优化受到库位布局、工艺流程、作业干涉等多方面因素的影响, 优化过程具有随机性, 满意解的界定具有模糊性. 为了解决这一难题, 提出了循环仿真的方法, 通过原始仿真模型和改进仿真模型的循环转换和多档模糊评判寻求优化解, 采用Agent技术设计了板坯库的仿真物流对象, 定义了仿真事件和仿真逻辑. 通过对国内某大型钢厂的应用实例表明, 循环仿真的方法对钢铁板坯库天车作业优化具有较好的实用性.