集装箱码头岸桥与集卡集成调度问题研究

岸桥与集卡是集装箱码头的重要资源。为了提高码头的装卸效率,针对集装箱码头岸桥和集卡的集成调度问题,以完工时间最小为优化目标,考虑集装箱之间优先关系和岸桥安全边际的实际约束,建立混合整数线性规划模型,利用改进粒子群算法(IPSO)对模型进行求解,制定了粒子编码和解码规则,设计了一种新的速度更新策略来改进解的质量。实验表明,将改进算法的结果与优化软件CPLEX所求得的最优解比较,IPSO算法求得12组数值算例的平均偏差为0.582%,且CPLEX计算时间的跨度随着计算规模的扩大从2.92 s到1 h,而IPSO的求解时间控制在50 s之内,并得到最优解,证明了该模型和算法可以快速有效地解决岸桥与集卡的集成调度问题。     

基于同贝同步装卸的岸桥与集卡协同调度

集装箱码头岸边装卸桥同贝同步装卸船模式下,岸桥装卸作业序列决策和集卡调度协同优化是保障同步装卸率的关键,属NP难问题。考虑集卡和岸桥作业之间的紧密衔接、堆场翻箱影响、船舶舱盖等空间约束,构建以岸桥装卸总次数及堆场翻箱次数最小化、岸桥最大完工时间最小化、集卡等待时间最小化为目标的岸桥装卸序列决策与集卡调度联合优化数学模型。设计改进遗传算法-改进非支配排序多目标遗传算法（IGA-INSGA-Ⅱ）两阶段算法,利用IGA求解船舶贝位内岸桥装卸集装箱作业序列;基于装卸作业序列优化方案和INSGA-Ⅱ,提出岸桥最早可作业时间优先的集卡任务指派策略,设计分段式编码及解码方法,求解集卡任务分配与指派问题。通过算例,将设计的算法与常见智能算法进行对比分析,验证了模型与算法的有效性。     

集装箱码头岸桥分配与集卡调度整合问题研究

岸桥分配与集卡调度是相互联系相互影响的问题,如果要提高码头装卸效率,就必须协调好两者的调度关系。针对集装箱码头岸桥和集卡的协同调度问题,以使进口箱和出口箱的总完工时间最短为目的,考虑了集卡路径约束和岸桥实际操作情况等实际约束,构建了边装边卸的混合整数规划模型。由于模型比较复杂,因此采用了分层方法来实现两种设备的协调调度,并用改进的遗传算法来求解模型。实验表明,通过将改进算法的结果与标准化软件CPLEX所求得的最优解或下界比较,算法求得6组最优解且剩余算例平均偏差小于5%;在求解时间方面,随着岸桥、集卡和集装箱数量的增加,CPLEX求解时间跨度由1 s到1 h快速增长,而改进算法求解却仅仅需要几十秒,因此说明改进的算法可以快速有效地解决岸桥和集卡的协同调度问题。     

基于同贝同步装卸的岸桥与集卡联合调度优化模型

为解决岸桥同贝同步装卸时多环节作业协调问题,加速集装箱在码头内部的周转,研究基于岸桥同贝同步装卸作业的岸桥与集卡联合调度问题.以船舶装卸完工时间最短为目标,建立岸桥与集卡联合调度优化模型,优化岸桥与集卡的任务分配及作业序列.岸桥同贝同步装卸增加了集卡作业环节,不同于传统作业时多阶段混合流水车间问题,其模型更加复杂,求解更加困难.针对大规模问题,设计了启发式算法进行求解,并将求解结果与下界值进行对比分析.结果表明,该启发式算法能有效提高岸桥与集卡联合调度模型的求解速度,有助于提高岸桥同贝同步装卸作业效率,为码头实际作业提供依据.     

基于混合算法的多目标连续泊位-岸桥集成调度研究

为了多角度考虑,合理地提高码头作业效率和客户满意度.针对集装箱码头连续泊位,考虑船舶动态到达且船舶有优先级条件下的泊位-岸桥集成调度优化问题.首先,建立了基于船舶总在港时间最少、总等待时间最少,泊位偏离惩罚最小、超出计划离港时间惩罚最小的多目标泊位-岸桥集成调度一阶段模型和最小化岸桥移动成本的岸桥具体分配二阶段模型.然后,提出了一种将细菌觅食、粒子群、克隆免疫、变领域搜索相结合的混合算法.最后,用提出的算法和Cplex软件对模型算例进行求解,针对不同目标,得出具体调度方案.实验表明:混合算法比细菌觅食算法、粒子群算法和克隆免疫算法有更好的精度并且具有较快求解速度;同时具体调度方案会随着目标函数的不同而发生相应的变化,各个目标之间存在约束关系,验证了混合算法和模型的有效性.     

不确定性集装箱码头泊位与岸桥分配问题

泊位和岸桥是集装箱码头至关重要的战略资源,如何合理有效地分配泊位和岸桥资源,受到了研究者的重视.文章对不确定环境下的泊位分配和岸桥分配的联合鲁棒调度问题进行了研究,在传统泊位分配和岸桥分配模型的基础上建立了该模型的鲁棒对应式,并将其转化为鲁棒优化模型.针对模型特点设计了分支定界算法,最后通过具体算例,给出了分支定界算法的求解结果,分析了得到的泊位与岸桥调度计划的鲁棒性.实验结果说明,本文所建立的鲁棒性泊位与岸桥调度模型可以通过调节保护水平参数控制解的鲁棒性,具有很强的实际意义.     

集装箱码头泊位与岸桥协调调度优化

为缩短船舶在港停留时间,提出以船舶在港时间最小为目标的泊位与岸桥协调调度优化方法.对泊位调度与岸桥分配这两个相互关联的问题进行系统分析与集成,基于免疫遗传算法对所建模型进行相应的算法开发.对某港集装箱码头的数值仿真实验表明,泊位与岸桥协调调度比单独调度可更有效提高集装箱码头的装卸效率,减少船舶在港时间.     

基于岸桥成本分析的集装箱港口泊位和岸桥分配问题

针对岸桥作业成本对装卸活动的影响,建立集装箱码头离散型泊位和岸桥集成分配的混合整数规划模型,结合具体算例,运用优化软件求解.在分析船舶在港相关成本时,通过比较不同成本比率下船舶靠泊结果,得到港口应该设置的等待成本与装卸成本比率;再根据设置成本比率后的模型,考虑在不同总岸桥数量配置下船舶在港总成本最小值的趋势,获得使目标函数最小的合适总岸桥数.研究结果表明,岸桥固定成本投入不同会影响港口船舶泊位分配和岸桥配备.     

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。     

集装箱码头连续泊位与岸桥联合调度

为提高集装箱码头运作效率,在计划周期内,将有限的泊位和岸桥资源合理的分配给船舶,并在船舶上的装卸任务间进行动态调度,提出了基于任务的连续泊位与岸桥协调调度的模型,通过遗传算法对该模型进行求解。本文通过实例,验证了该模型和算法的有效性。     

不规则型泊位与岸桥集成分配问题的优化建模和算法研究

泊位和岸桥作为港口的有限资源，对其进行优化分配有利于提高港口的作业效率，加快船舶的离港时间.由于地理条件的限制，一些港口的泊位线不呈一条直线型，而是呈“L”或“F”等形状，岸桥无法在这些不连续的泊位线上自由移动，该类泊位无法按照连续型泊位分配问题进行优化，而按照离散泊位进行优化会极大浪费泊位线的空间.本文针对不规则型泊位和岸桥集成分配问题，根据船舶停靠的相对位置和时间建立了线性规划数学模型，结合问题特性和变量关系，提炼出三个有效不等式，并采用CPLEX软件对加入不等式前后的模型分别进行求解.针对问题规模增加后，CPLEX求解时间较长的问题，本文采用了粒子群算法进行求解，并提出具有随机搜索策略的速度更新方式，避免算法陷入局部最优.实验结果表明，加入有效不等式后，模型的求解时间降低了83.39%;改进的粒子群算法比标准粒子群算法获得的优化解降低了25.21%.     

Integration of Berth Allocation and Quay Crane Assignment in Tidal Container Ports

Tide is a significant factor which interferes with the berthing and departing operations of vessels in tidal ports. It is a preferable way to incorporate this factor into the simultaneous berth allocation and quay crane( QC) assignment problem( BACAP) in order to facilitate the realistic decision-making process at container terminal. For this purpose,an integrated optimization model is built with tidal time windows as forbidden intervals for berthing or departing. A hind-and-fore adjustment heuristic is proposed and applied under an iterative optimization framework. Numerical experiment shows the satisfying performance of the proposed algorithm.     

基于船舶优先权的泊位和岸桥耦合优化

泊位和岸桥的有效管理一直是港口码头的重要问题.优先权主要影响船舶在靠泊过程中靠泊顺序以及靠泊时间.利用泊位和岸桥的耦合思想建立模型,通过船舶的作业量确定船舶的优先权,并将优先权作为泊位分配的目标函数的影响因子.在优先权的影响下首先确定泊位分配计划,在耦合过程中,泊位分配计划影响岸桥分配计划.这样,优先权就影响了整个船舶的泊位分配以及岸桥分配的作业情况.通过对具体算例的分析,验证了优先权对实际作业港口的影响.结果对港口具有实际应用的价值,拓展了泊位和岸桥耦合优化的研究.     

Integrated Quay Crane and Yard Truck Schedule Problem in Container Terminals

Quay crane and yard truck scheduling are two important subproblems in container terminal operations which have been studied separately in previous research. This paper proposes a new problem for the integrated quay crane and yard truck scheduling for inbound containers. The problem is formulated as a mixed integer programming (MIP) model. Due to the intractability, a genetic algorithm (GA) and a modified Johnson's Rule-based heuristic algorithm (MJRHA) are used for the problem solution. In addition, two closed form lower bounds are given to evaluate the solution accuracy. Computational experiments show that the solution algorithm can efficiently handle the scheduling problem and that the integrated methods are very useful.     

动臂式塔吊防碰撞算法研究

由于施工现场内塔吊交叉作业现象严重,为满足施工现场安全及管理的需要,针对动臂式塔吊的群塔作业问题,借鉴AABB层次包围盒的思想,提出并设计了塔吊间的碰撞检测算法.算法采用边界描述法准确地描述塔吊的几何特性,引入四维时空状态模型和运行状态信息构建了动臂式塔吊的数学模型.仿真结果证明该算法能够有效地防止塔吊之间的碰撞.     

同船装卸协调作业模式下的集卡路径优化调度

为提高集装箱码头的装卸作业效率,合理使用集装箱码头作业机械资源,研究了基于同船同步装卸协调作业情况下集卡行驶路径问题,并综合考虑了岸桥的作业时间,使得在这种装卸调度模式下,集卡的行驶时间和岸桥装卸集装箱的总作业时间最小.并对所建模型进行了数值模拟,给出了集卡行驶的最优路径,岸桥进行装卸同步作业的次数.与传统的调度模式相比较,大大缩短了集卡的行驶时间以及降低了集卡的空载率,同时也提高了岸桥的作业效率,总体提高了机械设备的利用率.     

集装箱码头连续型泊位与岸桥集成调度

摘要：
针对集装箱码头泊位与岸桥两类资源分配的问题,提出了以最小化船舶总在港时间为目标、同时决策泊位与岸桥分配计划的方法,建立了连续型泊位和岸桥集成调度的数学模型.采用拆分决策对象的双层循环迭代算法对模型进行求解.算法的上层使用遗传算法优化船舶优先级和岸桥数目;下层基于船舶优先级决策泊位和岸桥集成调度计划,并通过数据实验证明了该算法的有效性和优越性.
关键词：
集装箱码头; 泊位分配; 岸桥分配; 集成调度
中图分类号： TP 29; U 691
文献标志码： A     

集装箱码头集卡作业的路径选择

为合理使用集装箱码头的集卡资源,提高集装箱码头的装卸搬运作业效率,建立在作业面作业模式下,综合考虑岸桥作业时间、场桥作业时间的基于时间最短的集卡调度模型,并进行了数值仿真,旨在解决在不同船舶装船作业和卸船作业同时进行前提下集装箱码头集卡作业路径选择问题.结果表明,该模型很好地解决了集装箱码头集卡作业路径选择问题,提高了集装箱码头的作业效率.     

集装箱起重机机械状态监测信息的关联规则挖掘

对集装箱起重机状态监测系统中积累的大量数据进行数据挖掘,发现隐含在其中的新知识对掌握及预测起重机的机械状态是很有必要的.基于改进的竞争聚集(mCA)算法的量化关联规则挖掘方法,挖掘起重机状态监测信息中的关联规则,讨论了这些规则的特点,并对各种规则反映的起重机状态进行了分析.结果表明,通过观测各监测点特征值间关联规则的变化可掌握岸桥机械状态的变化.     

带缓存区的集装箱港口岸边装卸工艺仿真分析

经过对传统装卸工艺流程的分析,考虑各种新型设备并结合集装箱港口布局,研究一种带有缓存区的新型岸边装卸工艺流程.在港口前沿增加了集装箱缓存区,并且应用计算机仿真软件Plant Simulation对装卸工艺进行仿真研究.在已知集卡数量和任务量条件下,以所有任务总的完成时间最小化为目标,使用PlantSimulation中的遗传算法工具寻找最优的缓存区数量.从而得到更合理和具体的新型装卸工艺.实验结果表明带缓存区的集装箱装卸工艺能够提高桥吊的利用率,也便于桥吊进行边装边卸工作,同时缩短了集卡的等待时间,方便了港口进行调度.