在水运系统中用排队理论优选船舶与泊位元素

本文论述了一种以排队理论结合蒙特卡洛试验分析随机模拟船舶营运,以秦皇岛至上海航线上的煤炭运输为例进行水运系统分析的方法.分析中的变量参数有:船型尺度,泊位规模与个数,装卸机械的型式和装卸率.按实际情况分析,确定了船舶到达的分布函数和装卸服务时间的分布函数,以适当的经济指标为目标函数,对船舶、装卸机械和泊位的组合情况进行了计算.可以看出在此水运系统中泊位投资相对船舶投资比例较小,若采用低速和较小长宽比的船舶并配有高效的连续式装卸机将会有较好的经济效益.     

抵港和装卸时间不确定情况下的离散泊位分配问题

在港口实际运营中,由于船舶航速变化、天气因素、岸桥机械故障、岸桥效率变化、人员安排变动等原因,船舶的抵港和装卸时间产生不同程度的波动,影响泊位分配计划的可操作性.为研究船舶抵港和装卸时间这两种不确定情况对于制定泊位分配计划的影响,本文针对离散泊位,建立了集装箱码头泊位分配的混合整数规划模型,并设计算例,采用Cplex求解.通过考虑抵港和装卸时间波动的随机性,计算不同波动程度下的船舶总在港时间,并与确定情况进行比较,得到两种不确定情况对于船舶总在港时间的影响规律.     

随机环境下连续泊位和岸桥集成分配问题研究

泊位和岸桥是集装箱港口非常最要的资源,对随机环境下连续泊位和岸桥进行合理的分派与调度可以有效地提高作业效率。考虑连续泊位上船舶离港延时惩罚、偏好泊位的影响,以最小化船舶总在港时间为目标,建立连续泊位和岸桥的集成分配模型。采用VC++开发仿真程序,以邻域搜索的重调度算法对模型进行求解。考虑船舶抵港时间和装卸时间具有一定的随机性,在最优解的基础上进行随机波动分析。实验结果显示,当抵港时间发生波动时,船舶靠泊计划的最大偏差值为2.7 h;而当装卸时间发生波动时,船舶靠泊计划的最大偏差值为42.9 h。实验表明,由装卸时间波动导致的船舶总在港时间偏差远大于由抵港时间波动导致的偏差,从而为船舶抵港与装卸不确定环境下的船舶靠泊计划制定提供理论依据。     

抵港时间不确定的多目标泊位-岸桥分配

针对不确定性因素造成的船舶提前或延迟到港的问题,考虑船舶抵港时间不确定性,建立以船舶在港时间和港口装卸成本最小化为目标的泊位-岸桥分配非线性混合整数多目标规划模型,利用优化技术处理非线性多目标问题.研究结果表明:模型能有效减少船舶抵港时间不确定性对港口运营造成的损失,优化船舶装卸操作成本和船舶在港作业时间,为集装箱码头提供了更合理的解决方案.     

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.     

港口装卸机械合理拥有量的经济性分析

中国港口机械配置由于历史原因,存在管理体制落后、机械数量庞大、结构不合理等问题.合理配置港口装卸机械是提高港口企业经济效益的关键问题.该文对计算港口装卸机械的合理拥有量的已有方法进行了分析,提出应用多目标规划模型对港口装卸机械的合理拥有量进行经济性分析,指出港口企业应该淘汰小型机械并购进符合港口生产的性能较高的大中型机械.     

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.     

锚地泊位系统服务能力仿真

为完善锚地规模论证分析理论,考虑航道状态对船舶通航的影响,将锚地和泊位相结合建立船舶离散状态转移模型,并对港口服务系统进行计算机仿真.基于船舶到港、泊位服务时间分别服从泊松与负指数分布,在不同锚地规模、泊位数及其服务效率下,分别计算船舶排队队长、排队概率与船舶锚泊时间,并讨论港口服务能力.仿真结果对港口服务能力的合理规划和组织具有重要的指导意义.     

基于泊位偏好与服务优先级的泊位和岸桥分配

针对泊位计划的泊位和岸桥联合分配问题,考虑在泊效率、船舶岸桥的平均作业速度,服务岸桥数量,船舶服务优先级,泊位偏好,准备时间和最迟必须离开时间共七个因素,以24 h内所有船舶的在港时间最短为目标函数,建立整数非线性规划模型(INLP).运用Gurobi软件和遗传算法进行求解,得出泊位计划的工作目标:昼夜计划表.并对实验结果进行岸桥平均作业台数分析.     

装帆船舶航线优化方法

对安装翼型硬帆船舶航线优化方法进行研究.以节能功率为航线优化设计的目标函数,综合考虑航海地理、海洋风况等因素,提出一种装帆船舶航线优化方法.以新加坡-台湾航线为例,对参考航线与现有航线进行计算分析,提出一条节能功率最大的优化航线.结果表明,安装风帆船舶在本文提出优化航线上航行时可比现有航线节省功率3.23％.     

压缩荷载下煤岩损伤演化规律细观实验研究

利用计算机层析摄影技术 (CT)进行了单轴压缩荷载作用下脆性煤岩破坏全过程的细观损伤演化规律动态CT试验 ,得到了单轴荷载作用下各个应力阶段煤岩从微孔洞压密到微裂纹萌生、分叉、发展、断裂、破坏以及峰值后各个阶段清晰的CT图像和CT数 .根据实验结果可把白皎煤矿煤岩细观损伤演化规律全过程分为 5个阶段 :损伤弱化阶段、准线性阶段、损伤开始演化和稳定发展阶段、损伤加速发展阶段、峰后软化阶段 .通过对CT数及其方差进行分析 ,得到了单轴荷载作用下各个应力阶段煤岩的损伤演化规律 ,为从细观尺度探讨微裂纹的发生、发展提供了依据 .     

进口原木运输的工艺技术

研究了进口原木运输工艺及其工程设备。将传统的港口码头陆上木材中转作业改在港口水上贮木工程中进行，加快原木卸船，提高港口吞吐能力。解决了进口原木运输工艺的技术瓶颈问题。     

煤炭出口运输船型及系统的模拟与优化

本文将我国煤炭出口运输船型的优化过程合理地分为两个层次，首先根据我国煤炭出口流向流量的预测，针对船舶的营运特点，运用随机离散系统的模拟优化方法，对船舶的载重量和航速进行优化，然后再根据船舶的技术性能要求决定其主惊讶，本文以秦皇岛至香港航线为例，考虑到港口码头和装卸设备的特征，对运输系统的建模作了详细的描述。还应用该方法研究了我国对日本、韩国和台湾等亚洲领近国家和地区的煤炭出口运输及船型。     

货物装卸中带共同宽容期的排序问题

考虑货物装卸管理中船主和港口之间存在的如下相互制约关系：有n条货船于零时刻同时抵达码头,因而也希望在同一时段［d,D］内完成装卸货物.如某船的货物在D时刻后才装卸完,则船主会向港方索取赔偿;反之,如货物在d前完成装卸,则船主会向港方给付一定奖金.因此从港方来讲要适当考虑n条货船的装卸顺序,使得总费用最少.对于这一NP困难的排序问题,本文给出了两个动态规划解法及其多项式可解的特例,并给出了一个分枝定界算法.     

有摩擦弹性接触问题的边界元—数学规划法

在将接触边界的边界条件化为线性互补形式后,本文结合边界元技术,给出了一种求解二维有摩擦弹性接触问题的边界元——数学规划法。这种方法推导简便,易于接受,计算时不必进行迭代,在无卸载时,只要一个增量步便可获得所需解答,因而计算量较少。文末通过实例,说明了本文方法的正确性和有效性.     

Research on evolution of mining pressure field and fracture field and gas emission features

The relation betweenmining pressure field-fracture field and gas emission of working face is analyzed,and the concept that there is a stress point (or strain point) among permeability of coal is presented.It is believed that the mutation of coal permeability caused by the sudden loading or unloading of working face roof as periodic weighting occurs is the main reason that a lot of gas pour into the working face.Based on the above concept,the relation is established among abutment pressure during periodic weighting,permeability of coal seam and gas emission,and relation graph is drawn.Then the loading and unloading features of coal at the moment of fracture and non-fracture of main roof are revealed.And finally it is presented that the process of sudden loading or unloading as periodic weighting occurs plays an important role in rupture propagation of coal,analytical movement of gas and gas emission.     

京津冀居民生活用煤“煤改电”政策的健康与经济效益评估

针对以电力等清洁能源替代居民散煤的“煤改电”政策, 构建可实现京津冀区域“十三五”规划中“煤改电”政策目标的技术选择以及电力供应来源的相关情景, 利用综合评价模型分析并估算不同情景下实施“煤改电”政策对环境质量、健康效益和经济效益的影响。研究结果表明, 通过在该区域实施居民生活“煤改电”政策, 2020年京津冀区域PM_2.5年均浓度可以下降6~15 μg/m³, 可因此避免约2.22万人过早死亡和60.78万致病例。如同期在京津冀区域采用一致性的政策实现“煤改电”政策目标, 可以获得187.31~198.69亿元的社会净效益。基于对3个地区净效益的分析结果, 并考虑地区间的差异, 提出具体的技术选择建议: 北京市和河北省宜采用“空气源热泵+可再生能源供电”方式, 天津市则宜采用“蓄热式电暖器+可再生能源供电”的方式。在3个地区均采用各自净效益最大化的政策情景下, 整个京津冀区域的净效益约为203.41亿元。     

加卸载下原煤力学特性及渗透演化规律

基于自主研发的煤岩热流固耦合试验系统,在考虑实际开采方式的条件下,进行轴压升高和围压降低的加卸载试验,分析研究不同加卸载速率下原煤的力学特性和渗透演化规律.结果表明:加卸载过程中,轴向应力的加载速率越大,峰值应力附近的曲线平台越长,峰值应力、轴向应变和环向应变也越大,体应变则越小.不同加卸载速率比下含瓦斯煤变形模量均先迅速减小后缓慢减小,到破坏时再迅速降低,而后逐渐保持稳定趋势;在相同轴向应变时,加卸载速率比越小,煤样的变形模量越大.加卸载过程中,煤样的偏应力、渗透率与应变的关系可分为三个阶段:初始压密与弹性阶段、屈服破坏阶段和破坏后阶段.加卸载速率比越小,煤样达到峰值应力时,含瓦斯煤的渗透率和体积变形越大.     

卸围压下煤体损伤的能量演化和渗透特性

以马兰矿8#煤层煤样为研究对象,进行三轴渗流试验,并基于能耗特征原理及损伤定义,探讨了损伤变量和渗透率的关系。研究结果表明:在卸围压前,煤体渗透率随轴压的增加而逐渐减小,煤体吸收的能量主要转换为弹性能储存在煤体骨架结构中,煤体渗透率随着损伤的增加呈现对数函数减小;卸围压后,煤体渗透率开始增大,储存的弹性能转变为耗散能用于煤体的破坏,损伤增加变快,渗透率随损伤的增加呈现指数关系增长,同时发现损伤变量达到0.7是煤体破坏的一个关键点。