集装箱船全航线预配优化模型与算法研究

集装箱船全航线配载问题属于NP-hard问题.为降低问题求解难度,提出了解决全航线配载问题的分解算法,即将配载问题分解为Bay位选择和Bay位中集装箱排序两个子问题.将Bay位选择看成是"装箱问题",以不同属性集装箱作为待装"物品",以船舶上的Bay位为箱子,以最优装箱(即使用箱子的数量最少)及集装箱在每个港口的倒箱数量最少为目标进行总布置配载;Bay位中集装箱排序是将Bay位选择阶段分配到不同Bay位的集装箱按某些规则进行排序,确定其在Bay位中的具体箱位.主要研究了Bay位选择阶段的模型及算法.实例模拟结果表明该方法可行,为集装箱船全航线配载优化提供了一个实用的模型.     

集装箱船全航线Bay位排箱优化模型

针对集装箱配载问题的复杂性,提出了集装箱船在一个航次中挂靠多个港口的混装Bay位的排箱模型.该模型以例箱量最少为目标,忽略集装箱的尺寸及箱内货物类型等因素,仅考虑倒箱对配载的影响.以Bay位某列是否存在倒箱为设计变量,以全航线倒箱数量最少为目标建立优化模型,并利用隐式图启发式搜索技术对各个港口的集装箱进行安排.计算机模拟结果表明,所提出模型能快速产生倒箱数最少的全航线Bay位排箱方案.     

基于现实约束的集装箱装船顺序优化

基于给定的集装箱堆场的堆存状态和集装箱船配载图,并考虑海关放关与否的现实约束,构建以最小倒箱量为目标的集装箱装船顺序优化模型,进而开发启发式算法.数值实验显示了模型及算法的有效性与实用性.     

多目标成本下的集装箱船快速配载

为实现集装箱船的快速配载,在保证集装箱船结构强度和稳定性前提下,引入甲板下集装箱区配载问题(CSPB-DL),建立整数规划模型,设计相应的启发式算法,对实际集装箱(具有3个重量等级和4个目的港)进行配载,得到配载图.利用GAMS软件检验该配载方案的优化程度.结果表明,该配载方法在平均14 s内可使94％的集装箱成功实现配载,并使90％以上的集装箱实现最优配载,配载成本趋向最小.     

基于双40英尺岸桥装卸的船舶多港主贝配载优化决策

考虑双40英尺岸桥装卸、20英尺与40英尺干货箱和冷藏箱配载、船舶舱盖等影响,以航线倒箱次数及双40英尺岸桥总装卸次数最小为目标,建立船舶多港主贝配载问题混合整数规划模型,提出舱位内20英尺和40英尺箱混装及非混装两种策略,设计基于启发式规则的超尺寸装箱算法求解两种策略下的配载方案。实例验证表明,采用该配载模型和求解算法能得到优化的配载方案。分析两种策略下的配载结果发现,非混装策略能有效提升总装卸作业效率,同时在同等初始条件下,双40英尺岸桥较普通岸桥至少提升24.5%的作业效率。     

集装箱码头物流系统仿真

为提高集装箱码头的运营效率,基于Witness仿真软件模拟整体集装箱物流系统的方法,提出了集装箱(船舶)在港时间最短调度策略.计算该策略对应的总成本、泊位及设备利用率、船舶平均等待时间、船舶平均作业时间、集装箱滞留时间等指标,对集装箱码头瓶颈所在进行分析并优化.结果表明,该方法可以较好地改善集装箱码头的操作流程,且可实现可视化效果,具有广阔的应用价值.     

基于互租战略的班轮联盟空箱调运

针对联盟条件下的集装箱空箱调运问题,以决策期内空箱支出总成本最小化为目标,综合考虑空箱运输、装卸、租赁、堆存等成本因素,建立基于空箱互租战略的班轮航线各航段的动态空箱调运优化模型,并设计与时间相关联的一种动态算法.算例验证结果表明,在班轮联盟条件下,空箱互租战略可以有效实现集装箱班轮运输空箱调运的优化.此外,互租策略下各班轮公司租箱及空箱调运数量均少于单独调运策略下的数量,从而可使班轮公司在不同港口、不同航次时刻实现空箱动态调箱和租箱优化策略.     

集装箱码头班轮船期准班率的优化

为提高集装箱码头班轮船期准班率,提出基于动态泊位分配的优化数学模型.在考虑桥吊分配前提下,该模型以船舶离港实际开航时间与船期表要求开航时间的平均绝对时间差最小为优化目标,分别应用微粒群算法(PSO)和遗传算法(GA)求解该数学模型.仿真结果表明:两种算法均可使船期延误时间减少40%;PSO算法较GA算法具有更快的收敛速度.     

基于指派问题的Bay位排箱优化模型与算法

提出了解决集装箱船全航线配载问题的分解算法,将配载问题分解为Bay位选择和Bay位中集装箱箱位指定两个子问题.主要研究了Bay位中装载同一目的港集装箱时,不同重量集装箱在Bay位中的排箱方法.以重心高度最低、横倾力矩最小为目标建立优化模型,将Bay位中不同重量集装箱排箱问题看成是箱位指派问题,采用禁忌搜索算法求解.实际...     

集装箱船舶配载方案评价的Hopfield神经网络模型

将人工神经网络技术应用于集装箱船舶配载方案评价,建立了集装箱船舶配载方案评价的Hopfield神经网络模型．该模型首先建立配载方案评价指标与标准类别体系（即配载方案的级别,如优,良,＊＊＊,以标准类别为记忆模式,将待评价方案作为联想回忆的噪声模式,当网络达到平衡点时其lyapunov函数达到极小值,对应待评价方案的类别等级．此方法为集装箱船舶配载方案优选提供了一种实用的模型．     

基于拖车路径优化的集装箱船配载模型研究

在分析影响集装箱的装载效率时,考虑场内拖车在码头堆场和岸边装卸桥之间的移动距离,将配载问题看成是以码头堆场B ay位上的集装箱为供给、船舶B ay上的空箱位为需求的运输问题,以场内拖车将码头堆场集装箱送到岸边装卸桥所运行的距离最短为目标,建立配载模型并应用Hop fie ld神经网络模型进行计算机模拟.模拟结果说明,所提出的优化模型可以减少场内拖车运行的距离,提高集装箱装载效率,为合理进行集装箱船配载提供了一个参考模型.     

班轮航线集装箱合理配备与使用问题的研究

针对集装箱在现代班轮运输中的重要性,提出了确定班轮航线上集装箱配备量的主要依据及方法,依据航线集装箱货流分析,研究了船公司的租箱策略,以某船公司的大陆北方／台湾班轮航线为实例,确定出其自备箱和租用箱的数量,并对免费使用箱（ＦＲＥＥ－ＵＳＥ）的使用问题进行了探讨,实例运行结果表明,集装箱配备与使用合理,经济效果良好。     

硫排放控制区和碳排放限制下的班轮航线配船模型

硫化物排放控制区(SECA)的划定和预计征收的碳排放税增加了集装箱班轮公司的运营成本.选择航经SECA的3条代表性班轮航线,将船型选择、船舶数量及航速作为决策变量,建立集装箱班轮船队总营运成本与碳排放成本之和最小的非线性规划模型,用Lingo11.0软件进行求解.案例分析验证了模型和算法的有效性.研究内容将有效帮助班轮公司应对"绿色航运"背景下的环保和成本双重压力,具有重要的实际参考意义.     

考虑船舶油耗的集装箱班轮航线配船方案

班轮航线配船主要是解决多船型在多条航线上的合理配置问题,目的在于充分利用船队资源.首先,分析航行速度对船舶油耗产生的影响,然后,根据班轮多港口挂靠和集装箱转运的特点,建立以周计划内船队运营总成本最小为目标的混合整数规划模型.算例中通过对航行速度的灵敏性分析,呈现了船舶油耗和船队运营总成本之间的二律背反规律.随着船舶加速,虽然船队运营总成本递减,但是集装箱的转运成本和港口靠泊作业成本却呈现增加的趋势.其次,运用了轴辐式网络的特点,能够从46个港口中选择一半数量的中转港进行集中转运操作,具有规模经济优势.     

混合顺序作业堆场BAY优化模型

介绍了集装箱堆场优化的重要意义,提出了混合顺序堆场作业的概念,在图搜索技术和模式识别理论的基础上建立了随机条件下的混合顺序作业堆场ＢＡＹ优化模型,计算机模拟结果证明：混合顺序作业堆场ＢＡＹ优化模型可以在堆场作业不倒箱的情况下,产生符合配载要求的堆场。     

船舶智能配载中的知识获取技术

根据船舶配载的原则和特点,研究了船舶配载中的知识获取及学习的方法,提出船舶智能配载专家系统的设计思想及实现原理,运用专家知识推理的技术解决船舶配载中的特殊性和普遍性问题.建立系统的学习规则、控制条件及目标概念,使系统具有对船舶预配方案进行优化的功能.实船计算结果证实,船舶智能配载具有迅速、合理确定船舶配载方案的优点,提高了船舶配载的效率及智能化水平.     

集装箱码头箱区规划的并行仿真优化方法

运用面向对象的离散事件系统仿真建模方法,通过对现代集装箱码头的生产、管理和装卸工艺的分析,构建了一个包括船舶、锚地、泊位、岸桥、堆场龙门起重机、内部集卡、外部集卡和大门系统等在内的集装箱码头整体作业系统的仿真模型.针对集装箱码头堆场中的箱区规划问题,采用仿真模型与优化算法相结合的基于仿真的优化方法(SBO)进行了求解,并将基于MPI消息传递标准的并行集群计算方法引入该求解过程,很好地解决了基于仿真的优化方法中存在的计算代价过大的问题.     

双层集装箱运输车辆的配载算法

定义基本"适配度",用来表征某集装箱与其他集装箱搭配成双层结构的难易程度,适配度越小,表示与其他箱搭配成功的可能性越小;依据集装箱的优先级以及承运日期,对基本"适配度"进行修正,形成了综合适配度的概念.借鉴手工配载"先难后易"的思路,开发了基于综合适配度的多项式配载算法;算法中不断计算各种配载方案的综合适配度,并选择适配度最低的方案作为优先采用方案;算法速度快、效果良好.     

箱位超订技术在集装箱船舶大型化下的应用

班轮运输多采用集装箱作为运输单元,具备实施收益管理的条件.在对集装箱班轮运输实施收益管理超订方法进行探讨的基础上,对各类船型,特别是中海集团8468TEU集装箱船的超订问题进行了研究.研究结果表明,大型集装箱船舶实施超订技术的效果更加明显.     

基于Memetic算法的集装箱码头泊位应急调度策略

针对集装箱码头因船舶压港产生的应急调度问题,提出一种基于Memetic算法的泊位应急调度策略.首先,通过人机交互方式确定一系列不同长度的恢复时间;其次,在每段恢复时间内采用Memetic算法对相应船舶集合进行重调度,以实现甩港船舶数最少的优化目标;最后,通过综合分析恢复时间和优化结果确定最终方案.试验结果表明,该优化策略可使集装箱码头在尽量完成船舶作业的同时,以最快速度恢复到正常生产秩序,可供集装箱码头应急决策时参考.