运力过剩环境下船舶减速减排策略研究

减速航行是当前集装箱运力供过于求环境下,航运企业控制闲置成本和减少碳排放的重要途径.以单一航线上航速和船舶数量为决策变量,综合考虑航速与航次时间、航线配船数、运营成本及碳排放等非线性关系,构建班轮集装箱船队成本变化最小为目标的混合整数规划模型,算例结果表明随航速下降,船舶总成本先降后升,碳排放成本则持续减少.在此基础上,引入边际利润概念分析海运船舶在不同减排政策下的航速选择策略,并针对油价和货物价值的变化进行敏感性分析.最后,从海运供应链角度讨论了减速航行对船公司以及货主影响,对集装箱船舶运输经济性及航速选择具有借鉴意义.     

硫排放控制区和碳减排约束下班轮航线优化

在航运市场运力过剩的形势下,为维持船公司的服务质量和满足环保要求,从船型选择,船舶数量,船速,碳税等方面建立硫排放控制区与碳减排下班轮航线成本模型,并通过lingo求解.选择某船公司位于“一带一路”沿线的亚欧航线进行实证分析.结果表明：在硫排放控制区背景下,班轮可通过减速最大限度的减少总成本,同时也会排放更多的CO2,综合考虑船公司采用区内区外航速不同是最佳的航行策略,船公司在下航期内低速航行,区外高速航行的策略将会实现经济效益与环境效益的平衡.对硫排放控制区的距离及碳税率进行灵敏度分析进一步验证区内区外航速不同为最优策略,可为船公司的决策提供参考.     

基于集合划分的航速可变不定期船舶调度模型

基于不定期船多货物、多船舶、多挂靠港口和多航线的运营组织特征,综合考虑船速对航次时间、航次成本的非线性影响,提出了不定期船舶调度的非线性网络规划模型,用于解决航速可变的船舶选线与调度规划问题.针对模型的结构特点,设计了基于集合划分方法的两阶段求解算法.通过案例计算验证了模型和算法的效果.计算结果表明：考虑船速可变,制定的船舶调度方案能使营运收益提高10%~25%.新建立的模型能够对船舶运行计划、货载选择、包运货物运输组织方式和船速等进行统筹规划,制定详细的船舶运行时刻表,为不定期船舶调度实务提供决策支持.     

船舶系设计出一种浅吃水蜗尾客船

一种新型浅吃水蜗尾客船最近由我校船舶系设计、湖南省新化县造船厂建造成功.该船有200客位,航速可达18.4km/h,比同类常规船快3km/h,单机航行与同类常规船双机航行航速相同,且节能效果显著,可提高经济效益20%.该船型安全、平稳、舒适、吃水浅、     

考虑硬时间窗的多船型海上穿梭油轮船队设计与调度同步优化模型

深入分析原油初采集疏运系统,将穿梭油轮船队的设计与调度问题抽象为考虑硬时间窗约束的多车型车辆路径问题.在确保各FPSO可在时间窗内获得服务的条件下,以观测期内原油运输总成本最低为目标,建立穿梭油轮船队设计与调度优化模型,同步优化穿梭油轮船队的设计(船型选择与船舶数量)与各船舶的航行路径.为求解该模型,基于列生成思想设计精确求解算法并进行数值实验.实验结果表明,本文提出的模型和算法可有效解决穿梭油轮船队设计与船舶调度的协同优化问题.     

不同冰情影响下的北极船舶航速优化

为便于北极航行运营决策,在考虑冰区气象条件的基础上,为保证船舶安全性,降低船舶成本,建立不同冰情影响下的北极船舶航速优化模型.鉴于北极航运与冰区通航有严格的时间窗约束,利用离散时间元法,建立有向无环图,利用最短路径算法进行求解,极大地提高了模型求解精度.通过改变冰密集度,求得不同冰情下使航次总成本最小的最优航速,解决冰区航线航行经济性选择问题,可以进一步为北极航线船舶运营提供决策支持.     

不定期船即期航运市场效能分析

运用微观经济学的基本原理，分析不定期船即期航运市场的特征。通过运费率，运输技术，航次时间以及船舶航速之间关系的研究，推导出船舶边际收益等于边际成本的最大利润原则，从而作出不定期船即期航运市场的最佳效能分析。     

北极东北航线与苏伊士运河航线船舶航行燃料碳强度对比

为更好地分析北极东北航线(NSR)的环境影响,构建燃料碳强度理论模型,应用模型分析北极东北航线作为苏伊士运河(SCR)替代航线的可行性.选择通航条件较好的北极东北航线,以上海至鹿特丹航线集装箱运输为例,对船舶航行NSR和SCR燃料碳强度进行比较分析,通过设定不同船型、航速、舱位利用率与NSR普通水域航段距离占比等四个变量,对比两条航线船舶航行燃料碳强度的差异性.结果 表明,现有条件下,与经过SCR的16000 TEU集装箱船相比,NSR七种船型虽然单航次二氧化碳排放量降低,但只有14000 TEU和16000 TEU船型燃料碳强度降低,而且优势不大;大型集装箱船航行燃料碳强度更低;降低冰水域航速和提高舱位利用率可使得船舶在NSR航行燃料碳强度降低.该结论可从"碳中和"视角,为北极东北航线船舶选型、航速设定提供参考;同时,建立的燃料碳强度模型可推广应用到其他航线上.     

考虑服务公平性的连续泊位-岸桥集成分配

泊位和岸桥是集装箱码头非常最要的资源,合理的分派与调度可以有效地提高作业效率.目前泊位和岸桥的集成调度模型中大多以最小化船舶在港总时间或最小惩罚成本为目标函数,忽略了码头对船舶服务的公平性.为此,通过扩展现有的连续泊位分配模型,兼顾船舶惩罚成本及船舶等待与岸桥分配的公平性,建立多目标的连续泊位分配模型.设计一个三阶式邻域搜索算法, 该启发式算法包括邻域搜索安排船序列、停泊位置搜索和分配调整岸桥3个阶段.实验结果显示,不同的邻域策略取得的最优解不同,通过设置最优的邻域策略可以获取最优的目标函数值.实验表明,该模型与算法可以在接受的时间内取得最优解,相关成果可以为码头对船舶服务的公平性研究提供理论依据.     

软时间窗与随机航行时间的不定期船舶航线规划

为优化航线设计,降低船舶企业运营成本,在研究VRP(Vehicle Routing Problem)的基础上,将其方法扩展应用到不定期船舶调度问题,船舶运输需要在路径优化时同时考虑不确定航行时间及需求时间窗,用线性近似的方法来消除不确定航行时间的影响,通过惩罚函数的引入表示需求时间窗,建立充分考虑时间因素的数学模型,以总成本最小为目标.运用扫描法和禁忌搜索算法,将问题分为二个阶段,第一阶段,通过扫描法将VRP转化为TSP(Traveling Salesman Problem),然后用禁忌搜索算法解决TSP,通过算例证明了提出算法的有效性,为实际不定期船舶的航线规划提供了参考.     

艏柱对高速船顶浪中水动力性能影响

依托NPL 4b船型的实验数据,分别验证了基于STF切片理论和雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方法计算程序的可信度.采用带尾端修正的STF切片法计算并分析了4种不同艏柱船型的高速船舶在顶浪、Froude数为0.8、遭遇频率为2~20rad/s条件下航行时的耐波性能,采用RANS方法得到在设计航速和波长为1.5倍船长的顶浪规则波中船舶运动的时历曲线,建立了顶浪规则波中,船体周围的兴波特性和船舶本身深沉、纵摇与船舶阻力(摩擦阻力和剩余阻力)的关系.同时,讨论了4种不同艏柱船型的水动力性能的优劣及其适用的对象船舶.结果表明,在高速航行中,NPL 4b母型船的摩擦阻力较小,斧头型艏船的兴波性能最佳,穿浪体型艏船在波浪中的总阻力最小.     

内倾船型耐波性方案论证与数值分析研究

应用线性船舶水动力学理论,采用边界元法中的混合分布源法直接求解有航速船体在规则波中航行时的速度势函数,构建了船体波浪作用力及运动响应的计算模型。基于Wigley数学船型,对内倾式船型的方案设计开展了耐波性的数值计算,比较分析了不同内倾船型方案的波浪作用力及运动响应变化规律。数值结果表明:船舶艏部型线的内倾在一定程度上可加剧船体的纵向运动响应,而对波浪作用力的影响不显著。     

具有服务优先级别的动态离散泊位调度优化

研究具有不同服务优先级别的船舶动态到达情形下的离散泊位调度问题.以泊位分派和船舶作业开始时间为决策变量,为优化码头作业效率和船公司客户满意度,以最小化船舶总在港时间与加权延迟时间之和为目标建立数学模型.采用基于修改后的先到先服务等规则的启发式算法生成初始解,以此为基础设计结合禁忌深度搜索和模拟退火算法框架的混合算法对问题进行优化求解.不同问题规模下的数据仿真试验表明,该算法可以快速、有效地解决此类问题.     

不规则ECA边界船舶路径和航速优化

全面分析一艘沿海货船对排放控制区(ECA)的应对策略，结合船舶航行路径和航速关系，分别建立非规避和规避策略下航行成本最小化模型，对船舶进出不规则ECA边界点位置和航速进行优化，得到船舶最佳航行模式和策略选择。研究表明，规避策略的触发条件取决于ECA内外的燃料价格比及港口与ECA边界之间的相对位置。对中国沿海区域船舶规避情况进行实证分析，结果表明，规避策略既能节约航行成本又能减少航行时间，但会大大降低排放控制区政策的减排效益。     

船舶到港时间可变的泊位—岸桥联合调度

为研究不同靠港计划对船舶燃油消耗和码头碳排放量的影响,分别建立了船舶到港时间可变(variable arrival time,VAT)和到港时间固定(constant arrival time,CAT)策略下的泊位—岸桥联合调度模型,以最小化船舶延迟离港时间、航行油耗和整个码头碳排放为目标进行多层次对比分析。研究结果表明:与CAT策略相比,VAT策略可以在同等或略微降低码头服务水平的前提下,大幅度减少船公司航行油耗和整个码头的碳排放。在目前节能减排的趋势下,采用VAT策略不但可以为船公司节省运输成本,还可以保护环境,低碳运营。     

考虑船舶航速的船队规划非线性模型

通过分析船舶航速变化对船队规划决策产生的非线性影响,推导出船舶航速与船舶往返航次时间、航次成本以及航线配船数量三者之间的数学关系式,建立了混合整数非线性船队规划模型.针对模型特点,利用基于可行性规则的更新策略,结合模拟退火的局部搜索技术,提出了一种混合粒子群优化算法.以某航运公司为例进行仿真实验,将船队规划非线性模型与...     

基于改进NSGA-II算法的班轮船期恢复双目标优化

针对班轮延误后船期恢复问题,采用调整速度、取消挂靠港和缩短在港时间三种船期恢复措施,综合考虑班轮公司经济效益与货主满意度,引入模糊时间窗,将货主满意度量化为班轮延误时间的模糊隶属度函数,构建以班轮运营成本最小和货主满意度最大的双目标优化模型;设计嵌套正交搜索策略的改进NSGA-II算法,求出满足班轮公司和货主双方需求的Pareto非劣解集合.最后,以具体算例验证了模型的有效性和改进的算法的优越性.结果表明,该模型和算法能够为班轮公司在不同市场环境下提供决策参考.     

基于BPNN的球艏降阻优化模型构建研究

船型优化可以减少船舶航行过程中的阻力,是提高船舶快速性的主要途径.在现代船体型线优化设计过程中,通常反复使用计算流体力学(CFD)软件进行仿真计算,船舶模拟模型船型样本多、计算量大,使优化的时间成本大幅提高,引入变精度模型将有效解决此问题.以油船球艏优化为例构建了球艏降阻优化BP神经网络(BPNN)模型,可作为低精度模型在优化迭代过程中对大量设计点进行快速阻力预报,通过变量的相关分析,预报出总阻力的变化趋势,寻求逼近最优解的设计点,并为下一步在基于变精度模型的球艏降阻优化研究中神经网络的应用提供经验与支持.     

考虑配送员工满意度的物流车辆调度问题研究

在物流配送中,车辆调度研究的重点是如何降低企业的物流成本和配送时间等,而对配送员工满意度考虑较少。本文采用模糊隶属度函数对顾客满意度和配送员工满意度进行量化,建立考虑配送员工满意度的物流车辆优化调度模型,采用模拟退火遗传算法求解。实验结果表明,提高配送员工满意度,降低配送总成本,提高配送效率,为物流配送车辆调度实践作业提供决策参考。     

考虑配送员工满意度的物流车辆调度问题研究

在物流配送中,车辆调度研究的重点是如何降低企业的物流成本和配送时间等,而对配送员工满意度考虑较少。本文采用模糊隶属度函数对顾客满意度和配送员工满意度进行量化,建立考虑配送员工满意度的物流车辆优化调度模型,采用模拟退火遗传算法求解。实验结果表明,提高配送员工满意度,降低配送总成本,提高配送效率,为物流配送车辆调度实践作业提供决策参考。